View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
,
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
TRỊNH THỊ THỦY
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
MỘT SỐ DẠNG THỦY NGÂN TRONG MẪU TRẦM TÍCH
SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHIẾT CHỌN LỌC
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
Hà Nội - 2018
i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
--------------------------
TRỊNH THỊ THỦY
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
MỘT SỐ DẠNG THỦY NGÂN TRONG MẪU TRẦM TÍCH
SỬ DỤNG KỸ THUẬT CHIẾT CHỌN LỌC
LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC
Chuyên ngành: Hóa Phân tích
Mã số: 62.44.01.18
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS Vũ Đức Lợi
2. TS. Lê Thị Trinh
Hà Nội - 2018
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả thực nghiệm được trình bày
trong luận án này là trung thực, do tôi và các cộng sự thực hiện. Các kết
quả nêu trong luận án do nhóm nghiên cứu thực hiện chưa được công
bố trong bất kỳ công trình nào của các nhóm nghiên cứu khác.
TÁC GIẢ LUẬN ÁN
Trịnh Thị Thủy
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Vũ Đức Lợi, TS. Lê Thị Trinh đã
hướng dẫn, giúp đỡ tận tình và chỉ bảo, động viên tôi thực hiện thành công
luận án tiến sỹ này.
Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm
Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, Phòng Quản lý tổng hợp, Phòng Hóa
Phân tích - Viện Hóa học đã hết lòng ủng hộ, giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian thực hiện luận án.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Tài nguyên
và Môi trường Hà Nội, lãnh đạo và các đồng nghiệp Khoa Môi trường đã
động viên, chia sẻ và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận án.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành những tình cảm quý
giá của người thân và bạn bè, đã luôn bên tôi động viên khích lệ tinh thần
và ủng hộ cho tôi, luôn mong muốn cho tôi sớm hoàn thành luận án.
TÁC GIẢ
Trịnh Thị Thủy
i
MỤC LỤC
CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. iv
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 3
1.1. Thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân .................................................... 3
1.1.1. Tính chất vật lý, hoá học của thuỷ ngân và một số hợp chất của thủy
ngân 3
1.1.2. Độc tính của thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân........................ 6
1.1.3. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường ...................... 10
1.2. Nguồn phát thải thủy ngân, các hợp chất của thủy ngân ............................. 12
1.2.1. Nguồn và hiện trạng phát thải thủy ngân trên thế giới ....................... 12
1.2.2. Nguồn và hiện trạng phát thải thủy ngân ở Việt Nam ........................ 16
1.3. Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân .................................................... 19
1.3.1 Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân trong môi trường ..................... 19
1.3.2 Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân trong đất và trầm tích ............. 21
1.4. Các phương pháp xác định hàm lượng thủy ngân ....................................... 22
1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến luận án .............. 26
1.5.1. Các nghiên cứu về phương pháp xác định hàm lượng tổng thủy
ngân trong trầm tích ................................................................................................ 26
1.5.2. Các nghiên cứu về phương pháp chiết chọn lọc các dạng thủy ngân
trong trầm tích .......................................................................................................... 27
1.5.3. Một số hướng dẫn về định lượng thủy ngân và các dạng của thủy
ngân trong các đối tượng mẫu môi trường ........................................................... 33
1.6. Tổng quan về địa điểm lấy mẫu thực tế ...................................................... 35
1.6.1. Tổng quan về cửa sông Hàn, thành phố Đà Nẵng ............................... 35
1.6.2. Tổng quan làng nghề Minh Khai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên. 36
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 38
2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 38
2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 38
2.2.1. Phương pháp tổng quan tài liệu ............................................................. 38
2.2.2. Các phương pháp đo, định lượng .......................................................... 38
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ...................................................................... 41
2.2.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích ................................. 41
2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ....................................................................... 48
2.3.1. Hóa chất .................................................................................................... 48
2.3.2. Chuẩn bị hóa chất .................................................................................... 49
2.3.3. Dụng cụ, thiết bị ...................................................................................... 50
ii
2.4. Thực nghiệm ................................................................................................ 51
2.4.2. Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích hàm lượng tổng thủy ngân ... 56
2.4.3. Khảo sát, đánh giá quy trình xác định hàm lượng metyl thủy ngân
trong trầm tích .......................................................................................................... 57
2.4.4. Khảo sát, đánh giá quy trình chiết chọn lọc một số dạng của thủy
ngân trong trầm tích ................................................................................................ 62
2.4.5. Áp dụng các quy trình đã khảo sát để xác định các dạng thủy ngân
trong trầm tích .......................................................................................................... 67
2.5. Công thức tính kết quả ................................................................................ 67
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 68
3.1. Kết quả xác nhận giá trị sử dụng quy trình phân tích hàm lượng tổng thủy
ngân 68
3.1.1. Đánh giá độ ổn định của tín hiệu đo, xác định khoảng tuyến tính của
đường chuẩn. .............................................................................................................. 68
3.1.2. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương
pháp 70
3.1.3. Đánh giá độ chính xác của phương pháp phân tích ............................ 71
3.1.4. Ước lượng độ không đảm bảo đo của phương pháp ........................... 74
3.2. Kết quả khảo sát, đánh giá quy trình xác định hàm lượng metyl thủy ngân76
3.2.1. Khảo sát, đánh giá quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương
pháp CV- AAS ......................................................................................................... 76
3.2.2. Khảo sát, đánh giá quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương
pháp GC /ECD ......................................................................................................... 86
3.2.3. So sánh hai phương pháp phân tích MeHg ........................................ 100
3.3. Kết quả khảo sát, đánh giá quy trình quy trình chiết chọn lọc một số dạng
của thủy ngân trong trầm tích ............................................................................. 101
3.3.1. Khảo sát quy trình xác định dạng F1 .................................................. 101
3.3.2. Kết quả khảo sát quy trình xác định hàm lượng dạng F2 ................. 104
3.3.3. Kết quả khảo sát quy trình xác định hàm lượng dạng F3 ................. 106
3.3.4. Kết quả đánh giá độ tin cậy của quy trình chiết chọn lọc các dạng
F1, F2, F3 ................................................................................................................ 110
3.4. Phân tích hàm lượng tổng thủy ngân và các dạng của thủy ngân trong một
số mẫu môi trường .............................................................................................. 114
3.4.1. Kết quả phân tích hàm lượng tổng thủy ngân .................................... 114
3.4.2. Kết quả phân tích các dạng .................................................................. 120
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 128
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ....................................................... 130
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 131
iii
CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu viết tắt Tiếng Việt
AAS (Atomic Absorption
Spectrometry)
Quang phổ hấp thụ nguyên tử
AOAC (Acconciation of Official
Analytical Chemists)
Hiệp hội các nhà h a phân tích
chính thống
CV - AAS (Cool Vapour - Atomic
Absorption Spectrometry)
Quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa
hơi lạnh
DMA (Direct Mercury Analysis) Phân tích thủy ngân trực tiếp
ECD (Electron Capture Detector) Đầu dò cộng kết điện tử
EPA (U.S. Environmental Protection
Agency) Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ
GC (Gas Chromatography) Sắc ký khí
ICP -AES (Inductively coupled plasma
Atomic Emission Spectroscopy)
Phổ phát xạ nguyên tử với nguồn
cảm ứng cao tần
ICP – MS (Inductively coupled plasma
mass spectrometry)
Phổ khối plasma cảm ứng
IDL (Instrumental detection limit) Giới hạn phát hiện của thiết bị
IQL (Instrumental quantitation limit) Giới hạn định lượng của thiết bị
LOD (Limit of detection) Giới hạn phát hiện
LOQ (Limit of quantification) Giới hạn định lượng
MDL (Method detection limit) Giới hạn phát hiện phương pháp
MQL (Method quantitation limit) Giới hạn định lượng phương pháp
MeHg (Methyl mercury) Metyl thủy ngân
Org. Hg (Organic Mecury) Thủy ngân hữu cơ
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
SQG (Sediment Quality Guideline) Hướng dẫn chất lượng trầm tích
T-Hg (Total mercury) Tổng thủy ngân
RSD (Relative Standard Deviation) Độ lệch chuẩn tương đối
XRD (X-ray diffraction) Nhiễu xạ tia X
WHO (World Health Organization) Tổ chức Y tế Thế giới
iv
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số tính chất vật lý hóa học của các hợp chất của thủy ngân ............. 5
Bảng 1.2: Các dạng tồn tại của thủy ngân theo tính “hoạt động” ........................... 20
Bảng 1.3: Cách phân loại các dạng thủy ngân theo cấu trúc hóa học ..................... 21
Bảng 1.4: Tổng hợp một số nghiên cứu về chiết chọn lọc một số dạng của thủy
ngân trong đất và trầm tích ..................................................................................... 28
Bảng 2.1: Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của thủy ngân ........................ 40
Bảng 2.2: Vị trí lấy mẫu tại làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Văn Lâm,
tỉnh Hưng Yên ......................................................................................................... 52
Bảng 2.3: Vị trí lấy mẫu trầm tích cột tại cửa sông Hàn và biển ven bờ Đà Nẵng 53
Bảng 2.4: Các loại mẫu sử dụng trong nghiên cứu và cách tạo mẫu ...................... 55
Bảng 3.1: Kết quả tính hệ số chất lượng QC và chuẩn Mandel xác định khoảng
tuyến tính phương pháp xác định T- Hg ................................................................. 69
Bảng 3.2: Kết quả xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương
pháp xác định T-Hg................................................................................................. 70
Bảng 3.3: Kết quả phân tích T- Hg trong mẫu trầm tích chuẩn MESS - 3 ............. 72
Bảng 3.4: Kết quả đánh giá độ chính xác của phương pháp phân tích T- Hg .............. 73
Bảng 3.5: Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình xác định T - Hg 75
Bảng 3.6: Tổng hợp kết quả xác nhận giá trị sử dụng quy trình phân tích T - Hg ........... 75
Bảng 3.7: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định metyl thủy ngân bằng
phương pháp CV- AAS ........................................................................................... 76
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát lựa chọn thời gian lắc chiết mẫu với axit ................... 77
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát lựa chọn thể tích dung môi dùng để chiết mẫu ........... 78
Bảng 3.10: Kết quả khảo sát thời gian lắc chiết dung môi ..................................... 79
Bảng 3.11: Kết quả khảo sát thể tích L - Cystine dùng để chiết mẫu .................... 80
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát thời gian lắc chiết ..................................................... 81
Bảng 3.13: Kết quả xác định LOD, LOQ của phương pháp ................................... 83
Bảng 3.14: Kết quả đánh giá độ chính xác của quy trình phân tích MeHg bằng CV
- AAS ...................................................................................................................... 84
Bảng 3.15: Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình xác định MeHg
bằng phương pháp CV - AAS ................................................................................. 86
v
Bảng 3.16: Khảo sát các điều kiện chạy GC/ECD ................................................. 88
Bảng 3.17: Kết quả xác định IDL và IQL ............................................................... 89
Bảng 3.18: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định metyl thủy ngân bằng
phương pháp GC/ECD ............................................................................................ 90
Bảng 3.19: Kết quả khảo sát thể tích dung môi toluen ........................................... 91
Bảng 3.20: Kết quả khảo sát nồng độ L - Cysteine ................................................ 92
Bảng 3.21: Kết quả tính hệ số chất lượng QC và chuẩn Mandel với khoảng nồng
độ từ 1 đến 200 ppb của phương pháp xác định MeHg bằng GC/ECD ................. 95
Bảng 3.22: Kết quả đánh giá độ chính xác của phương pháp phân tích MeHg bằng
GC/ECD .................................................................................................................. 97
Bảng 3.23: Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình xác định MeHg
bằng phương pháp GC/ECD ................................................................................... 99
Bảng 3.24: Tổng hợp kết quả đánh giá quy trình phân tích MeHg bằng 2 phương
pháp CV - AAS và GC/ECD .................................................................................. 99
Bảng 3.25: Tính toán các đại lượng để so sánh hai phương pháp phân tích MeHg
............................................................................................................................... 100
Bảng 3.26: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định dạng F1 ....................... 102
Bảng 3.27: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định dạng F2 ....................... 104
Bảng 3.28: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định dạng F3 ....................... 107
Bảng 3.29: Kết quả đánh giá độ lặp của quy trình chiết các dạng ........................ 113
Bảng 3.30: Kết quả đánh giá độ đúng của quy trình chiết .................................... 114
Bảng 3.31: Kết quả phân tich hàm lượng tổng thủy ngân tại làng nghề Minh Khai ...... 115
Bảng 3.32: Hàm lượng tổng thủy ngân (ng/g trọng lượng khô) trong các cột trầm
tích ......................................................................................................................... 116
Bảng 3.33: Giá trị Igeo của thủy ngân trong các cột trầm tích ............................... 117
Bảng 3.34: Kết quả phân tích các dạng trong trầm tích mặt ao, hồ của làng nghề tái
chế nhựa Minh Khai .............................................................................................. 120
Bảng 3.35: Kết quả phân tích hàm lượng các dạng trong các cột trầm tích ......... 121
vi
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường .......................... 10
Hình 1.2: Sự hình thành MeHg trong nước mặt, trầm tích và sự chuyển hóa các
dạng thủy ngân do hòa tan và khuyếch tán ............................................................. 12
Hình 1.3: Sơ đồ mô hình phát thải, vận chuyển thủy ngân toàn cầu năm 2010 ............. 13
Hình 1.4: Biểu đồ phát thải thủy ngân toàn cầu do con người gây ra năm 2010 .......... 14
Hình 1.5: Biểu đồ phát thải thủy ngân tại các khu vực trên thế giới năm 2010 ............ 15
Hình 1.6: Phát thải thủy ngân từ hoạt động của con người giai đoạn 1990 đến 2005 ... 16
Hình 1.7: Lượng phát thải thủy ngân vào môi trường không khí, nước, đất .......... 18
Hình 1.8: Phát thải thủy ngân từ các nguồn nhân tạo vào môi trường tại Trung
Quốc trong khoảng thời gian 1980 đến 2012 .......................................................... 19
Hình 2.1: Sơ đồ khối của thiết bị phân tích thủy ngân ........................................... 39
Hình 2.2: Sơ đồ khối thiết bị GC ............................................................................ 40
Hình 2.3: Sơ đồ vị trí lấy mẫu tại tại làng nghề tái chế nhựa Minh Khai ............... 53
Hình 2.4: Sơ đồ vị trí lấy mẫu tại cửa sông Hàn và biển Đà Nẵng ......................... 54
Hình 2.5: Sơ đồ khảo sát quy trình xác định MeHg bằng phương pháp CV - AAS
................................................................................................................................. 59
Hình 2.6: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định MeHg bằng phương pháp
GC/ECD .................................................................................................................. 61
Hình 2.7: Sơ đồ chiết chọn lọc các dạng F1, F2, F3, F4 ......................................... 63
Hình 2.8: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định dạng F1 ........................... 64
Hình 2.9: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định dạng F2 ........................... 64
Hình 2.10: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định dạng F3 ......................... 66
Hình 3.1: Đồ thị đường chuẩn xác định T-Hg ........................................................ 69
Hình 3.2: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình xử lý mẫu xác định
metyl thủy ngân bằng phương pháp CV- AAS ....................................................... 82
Hình 3.3: Sắc đồ mẫu chuẩn metyl thủy ngân ........................................................ 88
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 ........................................................ 93
Hình 3.5: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của quy trình xác định MeHg bằng
phương pháp GC/ECD ............................................................................................ 94
vii
Hình 3.6: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình chiết chọn lọc dạng
F1 .......................................................................................................................... 102
Hình 3.7: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình chiết chọn lọc dạng
F2 .......................................................................................................................... 105
Hình 3.8: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình chiết chọn lọc dạng
dạng F3 .................................................................................................................. 107
Hình 3.9: Quy trình chiết chọn lọc các dạng F1, F2, F3 ....................................... 109
Hình 3.10: Phổ XRD của mẫu trầm tích thêm chuẩn trước khi chiết dạng F2 ..... 110
Hình 3.11: Phổ XRD của mẫu trầm tích thêm chuẩn sau khi chiết dạng F2 ........ 111
Hình 3.12: Phổ XRD của mẫu trầm tích thêm chuẩn sau khi chiết dạng F3 ........ 112
Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hàm lượng thủy ngân theo chiều sâu của các cột trầm
tích ......................................................................................................................... 119
Hình 3.14: Xu hướng phân bố các dạng F1,F2, F3, F4 theo độ sâu trong các cột
trầm tích ................................................................................................................ 124
Hình 3.15: Sự phân bố tỷ lệ % các dạng thủy ngân trong cột trầm tích ............... 125
Hình 3.16: Xu hướng phân bố các dạng T - Hg, Org. Hg, MeHg theo độ sâu trong
cột trầm tích .......................................................................................................... 126
Hình 3.17: Mối quan hệ giữa nồng độ thủy ngân metyl và thủy ngân tổng ................. 127
1
MỞ ĐẦU
Thủy ngân và các hợp chất của nó là các tác nhân hóa học có khả năng
tích tụ sinh học lớn gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con
người và môi trường. Thủy ngân được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp
như h a 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), tốc độ phát triển
kinh tế rất nhanh của châu Á đã 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 của Cục hóa chất - Bộ Công thương, Việt Nam có 4 ngành
chính liên quan đến sử dụng và phát thải thủy ngân gồm sản xuất và sử dụng
thiết bị chiếu sáng, đốt than từ nhà máy, sử dụng trong lĩnh vực y tế và khai
thác vàng thủ công quy mô nhỏ. Theo báo cáo điều tra thủy ngân quốc gia của
bộ công thương năm 2016 thì tổng lượng thủy ngân nhập vào Việt Nam năm
2014 là khoảng 14000 kg. Tuy nhiên, chưa c 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. Việt Nam tham gia Công ước Minamata về thủy
ngân vào tháng 10 năm 2013, hành động này cho thấy sự quan tâm và chú
trọng của các cơ quan quản lý nhà nước tới vấn đề ô nhiễm thủy ngân, trong đ
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 đối tượng tích lũy
nhiều 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 c một số nghiên cứu khoa học công bố về
phương pháp xác định các dạng thủy ngân trong các đối tượng mẫu khác nhau,
2
tuy nhiên chưa c 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 c 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 c 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 lựa 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.
Mục tiêu của luận án được đặt ra là:
- 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.
Với mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu chính của luận án bao gồm:
- 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.
3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân
1.1.1. Tính chất vật lý, hoá học của thuỷ ngân và một số hợp chất của thủy ngân
a) Khái quát về thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân
Thủy ngân tồn tại trong môi trường do các nguồn tự nhiên trong quặng,
trong đất, nước, sinh vật và do nguồn phát thải từ các hoạt động của con người.
Trong môi trường, thủy ngân có 3 trạng thái hóa học, đ là thủy ngân kim loại
(còn được gọi là thủy ngân nguyên tố), thủy ngân vô cơ, thủy ngân hữu cơ [1,
2].
Các dạng tự nhiên phổ biến nhất của thủy ngân trong môi trường là thủy
ngân kim loại, thủy ngân sulfua (cynarar quặng), thủy ngân clorua, và metyl
thủy ngân. Một số vi sinh vật (vi khuẩn và nấm) và các quá trình tự nhiên có
thể thay đổi thuỷ ngân trong môi trường từ dạng này sang dạng khác [3].
C rất nhiều lĩnh vực sản xuất cũng như trong đời sống sử dụng thuỷ
ngân kim loại. Một số lĩnh vực chủ yếu c thể kể đến như sản xuất khí clo và
soda, chiết xuất vàng từ quặng hoặc các sản phẩm c chứa vàng, chế tạo nhiệt
kế, pin, thiết bị chuyển mạch điện, một số thiết bị đo, sử dụng trong y tế,...
Nguồn thủy ngân sử dụng cho các hoạt động của con người được khai thác từ
các loại quặng chứa thủy ngân trong tự nhiên như quặng cinnabar, chứa sunfua
thủy ngân [3, 4].
Trong môi trường, thủy ngân c mặt do sự phân hủy các khoáng chất
trong đất đá, hoạt động núi lửa, sự chuyển pha giữa môi trường đất, nước,
không khí. Sự phát thải thủy ngân từ các nguồn tự nhiên vào môi trường tương
đối ổn định trong lịch sử dẫn đến sự ổn định hàm lượng thủy ngân trong môi
trường nếu như không c sự can thiệp của con người [1, 3]
Trong tự nhiên, thuỷ ngân tồn tại chủ yếu dưới dạng các khoáng vật:
xinaba hay thần sa (HgS), timanic (HgSe), colodoit (HgTe), livingtonit
(HgSb4O7), montroydrit (HgO), calomen (Hg2Cl2)… Thần sa là quặng duy nhất
của thuỷ ngân, nhiều khi bắt gặp chúng tạo thành các mỏ lớn. Thần sa khác với
các sunfua khác là khá bền vững trong miền oxi hoá. Các khoáng vật cộng sinh
với thần sa thường c antimonit (Sb2S3), pyrit (FeS2), asenopyrit (FeAsS), hùng
4
hoàng (AsS)…Các khoáng vật phi quặng đi kèm theo thần sa thường c : thạch
anh, canxit, nhiều khi c cả fluorit, barit…[1]
Trừ các khu vực c quặng chứa thủy ngân, lượng thủy ngân tồn tại trong
môi trường thường rất thấp. Nhưng hàm lượng thuỷ ngân c thể tìm thấy trong
đất ở các khu vực c chất thải nguy hại do hoạt động của con người rất cao, c
tài liệu thống kê cao đến hơn 200.000 lần mức trong tự nhiên [3, 4].
Trong môi trường, thuỷ ngân biến đổi qua các dạng tồn tại hoá học của
n . Trong không khí, thuỷ ngân tồn tại dạng hơi nguyên tố hoặc metyl thuỷ
ngân cũng như dạng liên kết với các hạt lơ lửng. Trong nước biển và đất liền,
thuỷ ngân vô cơ bị metyl hoá thành các dạng metyl thuỷ ngân và được tích luỹ
vào động vật. Một phần thuỷ ngân này liên kết với lưu huỳnh tạo thành kết tủa
thuỷ ngân sunfua trong trầm tích. Ngoài ra, một số loài thực vật còn c khả
năng tích luỹ thuỷ ngân ở dạng ít độc tính hơn như những giọt thuỷ ngân
nguyên tố hoặc là thuỷ ngân sunfua. Các hợp chất của thuỷ ngân trong nước tự
nhiên dễ bị khử hoặc bị bay hơi nên hàm lượng của thuỷ ngân trong nước rất
nhỏ. Nồng độ của thuỷ ngân trong nước ngầm, nước mặt thấp thường nhỏ hơn
0,5 g/l. Trong môi trường nước giàu oxi, thuỷ ngân tồn tại chủ yếu dạng hoá
trị 2 [4].
b) Tính chất hóa học, vật lý của thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân
Thủy ngân là kim loại thể lỏng duy nhất ở nhiệt độ phòng, màu trắng
bạc, lưu động có số nguyên tử 80, nguyên tử khối 200,61; tỉ trọng 13,6; đông
đặc ở - 400C, sôi ở 375
0C. Hg bốc hơi mạnh (ở 20
0C nồng độ bão hòa của hơi
thủy ngân là 20 mg/m3, ở 40
0C là 68 mg/m
3).
Thuỷ ngân không tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường, nhưng dễ dàng
phản ứng ở 3000C tạo thành HgO và ở 400
0C oxit đ lại phân huỷ thành thủy
ngân nguyên tố. Thuỷ ngân c tương tác với halogen, trong đ tương tác dễ
dàng với lưu huỳnh, iôt. Thuỷ ngân chỉ tan trong những axit c tính oxi hoá
mạnh như HNO3, H2SO4 đặc. Ví dụ:
Hg + 4HNO3 (đặc) Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
6Hg + 8HNO3 (loãng) 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Thủy ngân có ba trạng thái oxi hóa. Ở trạng thái oxi hóa không (Hg0),
thủy ngân tồn tại ở dạng kim loại lỏng và hơi. Các trạng thái mercurơ (Hg+1
)
5
và mercuric (Hg2+
) là hai trạng thái oxi hóa cao của thủy ngân. Ngoài ra, Hg2+
có thể kết hợp với các hợp chất hữu cơ tạo được nhiều hợp chất thủy ngân hữu
cơ bền vững. Thuỷ ngân lỏng c thể hòa tan nhiều kim loại tạo nên các hợp kim
gọi là hỗn hống. Tuỳ thuộc vào tỷ lệ của kim loại tan trong thuỷ ngân, hỗn
hống ở dạng lỏng hoặc rắn. Phần lớn thuỷ ngân tồn tại trong nước, đất, trầm
tích, sinh vật (trừ khí quyển) ở dạng các muối thuỷ ngân vô cơ hoặc các hợp
chất hữu cơ thuỷ ngân.
Các hợp chất tự nhiên và tổng hợp của thủy ngân thường gặp là: thủy
ngân (II) clorua (HgCl2); thủy ngân sunfua (HgS); thủy ngân (I) clorua
(Hg2Cl2); thủy ngân (II) axetat; metyl thủy ngân clorua; dimetyl thủy ngân;
phenyl thủy ngân axetat [2, 3].
Một số tính chất vật lý, h a học của các hợp chất thường gặp của thủy
ngân được giới thiệu ở bảng 1.1 [3].
Bảng 1.1: Một số tính chất vật lý hóa học của các hợp chất của thủy ngân
Tính chất Hg HgCl2 HgS Hg2Cl2 Metyl thủy
ngân clorua
Khối
lượng
phân tử
200,59 271,52 232,68 472,09 251,1
Màu
Trắng bạc
(dạng lỏng)
Trắng (rắn)
Trắng Đen hoặc
xám đen Trắng Trắng
Nhiệt độ
nóng chảy -38,87
0C 277
0C
Bắt đầu
chuyển màu
(đen sang
đỏ) và trạng
thái từ
3860C đến
5830C
-38,870C 170
0C
Nhiệt độ
sôi 356, 72
0C 302
0C
Không có
dữ liệu 384
0C
Không có dữ
liệu
Mùi Không mùi Không mùi Không mùi Không mùi Không có dữ
liệu
Độ tan
trong nước
và trong
các dung
dịch axit
0,28µmol/l
ở 250C, tan
trong dung
dịch H2SO4
sôi, tan tốt
trong dung
1g/2,1ml
nước sôi;
6,9g/100ml
H2O ở 200C
48g/100mL
H2O ở
Không, tan
trong nước,
tan trong
hỗn hợp
HCl và
HNO3 đặc,
2.10-5
g/l ở
250C
< 0,1 mg/mL
ở 210C
6
Tính chất Hg HgCl2 HgS Hg2Cl2 Metyl thủy
ngân clorua
dịch HNO3,
không tan
trong dung
dịch HCl.
1000C tan trong
HCl nóng
Độ tan
trong dung
môi hữu
cơ
2,7 mg/ lít
pentan
1 gam/3,8
mL C2H5OH
owr 250C, 1
gam/200 mL
Benzen, 22
mL ete, 12
mL glycerol,
40 mL
CH3COOH,
aceton,
CH3OH.
Không tan
trong
C2H5OH
Không tan
trong
C2H5OH, ete
C2H5OH 95%
ở 270C: 10 -
50 mg/mL;
Aceton: ≥
100mg/mL
1.1.2. Độc tính của thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân
a) Độc tính của thủy ngân
Thủy ngân nguyên tố ở dạng hơi c độc tính cao hơn so với thủy ngân
dạng lỏng. Ở nhiệt độ phòng, thủy ngân nguyên tố rất dễ bay hơi gây độc cho
các cơ quan phổi và thần kinh [1].
Nhiễm độc cấp tính hơi thủy ngân ở người sẽ gây ra các triệu chứng phổ
biến như viêm dạ dày, ruột non cấp tính, viêm miệng và viêm kết tràng, loét,
xuất huyết, nôn, tiết nhiều nước bọt; vô niệu với sự tăng ure huyết hoặc gây dị
ứng da. Trong trường hợp nhiễm độc nặng có thể gây hoại tử các ống lượn xa
của thận, gây kích thích dẫn đến viêm phổi hoặc nghẽn động mạch phổi, hoại
tử cơ tim diện rộng, có các dấu hiệu run rẩy. Trong các trường hợp này nếu
không được điều trị kịp thời có thể gây tử vong [4, 5].
Nhiễm độc bán cấp tính là trường hợp nhiễm độc thường xảy ra trong
một số hoạt động công nghiệp như cọ rửa, vệ sinh ống khói các lò xử lý quặng
Hg hoặc làm việc nơi c bầu không khí nhiễm Hg cao. Đối với trường hợp này
triệu chứng xuất hiện là nôn mửa tiêu chảy, ho, kích ứng phế quản, viêm loét
miệng, đôi khi tăng anbumin niệu.
Sự nhiễm độc mãn tính hơi thủy ngân với nồng độ thấp kéo dài ảnh
hưởng chủ yếu lên hệ thần kinh trung ương. Hiện tượng nhiễm độc mãn tính
7
xảy ra chủ yếu do con người phơi nhiễm hơi, bụi thủy ngân và hợp chất thủy
ngân qua đường hô hấp, các hợp chất thủy ngân vô cơ, hữu cơ qua nước uống,
thức ăn. Triệu chứng của nhiễm độc mãn tính thủy ngân thường là người bị
nhiễm độc có các biểu hiện: run, tuyến giáp mở rộng tăng sự hấp thụ iot phóng
xạ, mạch không ổn định, tim đập nhanh, da hóa cứng, viêm lợi, biến đổi máu
hoặc tăng sự bài tiết thủy ngân trong nước tiểu. Khi nạn nhân phơi nhiễm trong
thời gian dài hoặc liều lượng phơi nhiễm tăng hoặc cả hai, các triệu chứng trên
sẽ rõ ràng hơn. Cụ thể là có sự run các cơ thực hiện các chức năng khéo léo
(tinh) như ngón tay, mí mắt, lưỡi, môi có thể tiến triển tới rung động toàn thân
và co cứng chân tay. Những triệu chứng này thường đi kèm với sự thay đổi về
tâm sinh lý như ngượng ngùng, mất tự chủ, cáu bẳn, mất trí nhớ thậm chí mê
sảng, ảo giác. Ngoài ra, nạn nhân có thể gặp các triệu chứng về mắt như biến
màu thủy tinh thể. Sự phơi nhiễm mãn tính thủy ngân kéo dài có thể gây ảnh
hưởng nghiêm trọng đến các bộ phận trong cơ thể và suy kiệt đến tử vong. Các
triệu chứng do nhiễm độc thủy ngân mãn tính cũng phụ thuộc vào nồng độ
phơi nhiễm và thời gian tiếp xúc. Theo một số nghiên cứu, ở nồng độ 0,01
mg/m3 gây ra các triệu chứng mất ngủ, ăn kém ngon, ở nồng độ 0,05mg/m
3 có
các triệu chứng không đặc hiệu, ở nồng độ từ 0,1 - 0,2 mg/m3 (tiếp xúc 8
giờ/ngày trong 250 ngày lao động/năm) hoặc ở nồng độ 1mg/m3 (phơi nhiễm
thời gian ngắn hơn) sẽ gây run rẩy [1, 3].
Thời gian bán hủy sinh học của thủy ngân trong cơ thể được ước tính
khoảng 30 đến 60 ngày và thủy ngân nguyên tố được bài tiết chủ yếu qua nước
tiểu và phân [6].
b) Độc tính các hợp chất vô cơ của thủy ngân
Các hợp chất thủy ngân vô cơ đã được sử dụng trong một loạt các sản
phẩm của các lĩnh vực y tế, mỹ phẩm, khử trùng, nha khoa ... Các muối thủy
ngân dạng vô cơ thường xâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đường miệng.
Liều lượng phơi nhiễm thủy ngân clorua (HgCl2) với người như sau [3]:
- Từ 1g trở lên, một lần: Gây nhiễm độc siêu cấp, chết nhanh.
- Từ 150 đến 200mg, một lần: Gây nhiễm độc cấp tính và thường gây
chết.
8
- Từ 0,5 đến 1,4mg, hàng ngày: Gây nhiễm độc mãn tính.
- Từ 0,007 mg trong 24 giờ có thể gây nhiễm độc với người kém sức
chịu đựng.
Riêng với thủy ngân xianua (Hg(CN)2), uống 0,13 g có thể chết sau 9 ngày.
Thủy ngân vô cơ tích tụ chủ yếu ở thận và tiếp theo là trong gan, các cơ
quan chủ yếu bị ảnh hưởng sau khi ngộ độc cấp tính của thủy ngân vô cơ là
ruột và thận. Trong ruột những ảnh hưởng trực tiếp đến màng ruột sẽ chiếm ưu
thế trong khi suy thận có thể xảy ra trong vòng 24 giờ do gây hoại tử ống biểu
mô. Ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của thủy ngân vô cơ là hoại tử ống trong
thận và sau khi tiếp xúc kéo dài có thể bị viêm cầu thận. Thủy ngân vô cơ cũng
có thể gây ra các tác động với hệ miễn dịch [7, 4].
Muối thủy ngân vô cơ không tan trong lipid, do đ phơi nhiễm vào cơ
thể qua máu vào não hoặc qua nhau thai, máu vào thai nhi. Muối thủy ngân vô
cơ chủ yếu được bài tiết qua nước tiểu và phân, tỷ lệ bài tiết phụ thuộc vào hàm
lượng chất có trong cơ thể, bài tiết nhanh ban đầu và sau đ là bài tiết chậm
[6].
Liều gây tử vong cấp tính đối với hầu hết các hợp chất thủy ngân vô cơ
đối với người trưởng thành là 1 - 4 gam cho một liều phơi nhiễm hoặc 14 – 57
mg/kg trọng lượng cơ thể với người 70 kg [3,8].
c) Độc tính các hợp chất hữu cơ của thủy ngân
Trong môi trường, thủy ngân hữu cơ tồn tại chủ yếu ở dạng metyl thủy
ngân, metyl thủy ngân có liều lượng gây ảnh hưởng với người thấp hơn thủy
ngân kim loại và hợp chất thủy ngân vô cơ. Tuy nhiên, khác với thủy ngân vô
cơ, metyl thủy ngân có khả năng thấm qua màng tế bào, tích lũy trong các mô
giàu lipit của cơ thể sinh vật, hệ số tích lũy sinh học cao và dễ tích tụ trong cơ
thể sinh vật, mẫu môi trường với thời gian dài. Do vậy, metyl thủy ngân được
xếp vào nhóm các chất có độc tính cao [1].
Đối với các động vật có vú, ở liều thấp metyl thủy ngân là chất gây tác
động đến hệ thần kinh, ở các liều cao sẽ có ảnh hưởng đến hệ tiêu hóa, thận và
tim mạch. Những biểu hiện lâm sàng của ảnh hưởng thần kinh thường theo thứ
tự: sa sút trí tuệ, cảm giác tê cứng và khó chịu xung quanh miệng, môi và chân
9
tay, đặc biệt là các ngón chân, ngón tay; mất khả năng vận động, vụng về, dáng
đi loạng choạng, kh khăn khi nuốt và khi nói rõ chữ; cảm giác chung là yếu,
mệt và thiếu tập trung; giảm khả năng nhìn và nghe; co thắt bụng và có thể hôn
mê dẫn đến tử vong [1, 5, 9].
Người ta ước tính rằng liều gây chết tối thiểu của metyl thủy ngân cho
một người 70 kg dao động từ 20 đến 60 mg/kg trọng lượng cơ thể [8]. Thời
gian bán hủy sinh học của metyl thủy ngân trong cơ thể người khoảng 70 ngày
dài hơn so với Hg0 và muối Hg
2+ [6,9].
Tại Nhật Bản, thảm họa môi trường tồi tệ nhất trong lịch sử đã xảy ra tại
vùng vịnh Minamata thuộc tỉnh Kumamoto. Thảm kịch với thành phố này bắt
đầu từ năm 1932 khi tập đoàn h a chất Chisso xây dựng nhà máy sản xuất
Andehit axetic ở đây với công nghệ sử dụng thuỷ ngân sun phát làm chất xúc
tác, nước thải trong quá trình sản xuất đều đổ trực tiếp xuống biển. Vào đầu
những năm 1950, xuất hiện cá chết bất thường ở Minamata, mèo ở Minamata
đi lảo đảo, co giật, kêu gào sau đ rơi xuống biển. Sau đ các hành động bất
thường xuất hiện trên người như đang đi bình thường bỗng dưng vấp ngã liên
tục. C người không kiểm soát được các bộ phận, c người lại kh khăn khi
nghe hay nuốt thức ăn và số người bị ảnh hưởng ngày một tăng mà không ai
tìm ra nguyên nhân. Mãi đến cuối năm 1956, người ta mới xác định được
nguyên nhân là do người dân ăn cá, sứa bị nhiễm độc thủy ngân từ nguồn nước
thải nhà máy Chisso. Thế giời gọi căn bệnh có các triệu chứng như trên là bệnh
Minamata. Căn bệnh Minamata bùng phát lần nữa vào năm 1965, lần này là ở
dọc bờ con sông Agano ở tỉnh Niigata. Nhà máy gây ô nhiễm (sở hữu bởi
Showa Denko) cũng sản xuất Andehit axetic bằng cách sử dụng quy trình
tương tự như Chisso.
Vào ngày 26/9/1968, 12 năm sau sự phát hiện lần đầu tiên của căn bệnh
(và 4 tháng sau khi Chisso ngừng sản xuất Andehit axetic có sử dụng thuỷ
ngân xúc tác), chính phủ Nhật Bản đã ban hành một bản kết luận chính thức về
nguyên nhân của bệnh Minamata: Bệnh Minamata là căn bệnh liên quan đến hệ
thần kinh trung ương, gây ra do việc tiêu thụ lâu dài cá và động vật nhuyễn thể
ở Vịnh Minamata, tác nhân gây độc là metyl thuỷ ngân. Cho đến tháng 3 năm
2001, 2,265 nạn nhân đã chính thức được xác nhận là mắc bệnh Minamata
10
(trong đ 1,784 người đã chết) và khoảng hơn 10,000 người đã nhận được bồi
thường kinh tế từ Chisso [10, 11].
d) Mức độ ảnh hưởng độc học sinh thái [12, 13]
Một trong những khía cạnh quan trọng nhất trong sự tác động của thủy
ngân đối với môi trường là khả năng khuếch đại sinh học qua chuỗi thức ăn,
tùy thuộc vào mức độ tích lũy mà gây nên tác động với môi trường, con người
có tính chất đặc thù riêng.
Trong môi trường sinh thái hữu sinh, các sinh vật hấp thụ thủy ngân vô
cơ chậm hơn so với thủy ngân hữu cơ. Hợp chất thủy ngân hữu cơ điển hình là
metyl thủy ngân có sức ảnh hưởng mạnh mẽ đối với động vật và con người qua
hệ chuỗi thức ăn nhờ cơ chế khuếch đại sinh học. Theo thời gian, hàm lượng
thủy ngân kim loại được tích lũy trong cá thể sinh vật càng tăng lên. Cũng giố
như các h a chất khác, quá trình tích lũy sinh học của thủy ngân trong cơ thể
sinh vật rất phức tạp và liên quan đến chu kì sinh h a và tương tác sinh thái.
Mặc dù quá trình tích lũy c thể quan sát được nhưng hàm lượng thủy ngân
trong cá không dễ dự đoán được ở các lưới thức ăn khác nhau [3, 4].
1.1.3. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường
Chu trình chuyển hóa tổng quát của thủy ngân trong môi trường được
mô tả ở hình 1.1 [14, 15, 13].
Hình 1.1: Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trƣờng
11
Trong chu trình này, thủy ngân vô cơ bốc hơi từ cảc nguồn tự nhiên và
nhân tạo vào khí quyển, sau đ bị oxy hóa ở tầng trên rồi, chuyển thành các
hợp chất vô cơ và lắng đọng ở mặt đất. Tiếp đ , quá trình metyl h a thủy ngân
vô cơ xảy ra dưới tác dụng của vi khuẩn hình thành hợp chất metyl thủy ngân
độc hại hơn. Trong môi trường, metyl thủy ngân đi vào chuỗi thức ăn, xâm
nhập vào cơ thể các loài sinh vật và thực hiện quá trình tích lũy sinh học.
Có thể khái quát chu trình thủy ngân gồm 6 bước cơ bản bao gồm:
(1) Qua trình tách thủy ngân từ đá, đất, và nước mặt, hoặc phát thải từ
núi lửa và từ các hoạt động của con người.
(2) Quá trình chuyển động ở dạng khí trong khí quyển.
(3) Sự lắng đọng của thủy ngân vào đất và nước mặt.
(4) Quá trình chuyển hóa từ các dạng thành dạng không hòa tan thủy
ngân sunfua.
(5) Quá trình chuyển hóa hóa học hoặc sinh học thành các dạng dễ bay
hơi hoặc dạng hòa tan như metyl thủy ngân.
(6) Trở lại vào bầu khí quyển hoặc tích lũy sinh học vào chuỗi thức ăn.
Các dạng thủy ngân trong nước, trầm tích sẽ tham gia quá trình tích lũy
sinh học thông qua chuỗi thức ăn, tập trung ở cá săn mồi và các loài động vật
biển ăn thịt [3, 14].
Ở chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường, quá trình hình
thành metyl thủy ngân trong hệ sinh thái nước - trầm tích đặc biệt được quan
tâm.
Trong môi trường nước, thủy ngân tồn tại chủ yếu ở dạng ion Hg2+
,
nhưng ở hầu hết các loài cá, trên 95% thuỷ ngân tồn tại ở dạng hợp chất methyl
thủy ngân. Quá trình chuyển hóa thuỷ ngân dạng vô cơ sang dạng metyl thủy
ngân là một quá trình quan trọng trong chu trình tích tụ thủy ngân trong cá và
quyết định độc tính đối với người, động vật trên cạn. Sự hình thành metyl thủy
ngân chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố môi trường như nhiệt độ, pH, lượng ôxi
hòa tan, hoạt động và cấu trúc vi khuẩn, sự có mặt của các chất vô cơ và hữu
cơ [13, 16]. Cơ chế của quá trình hình thành MeHg trong hệ sinh thái nước -
12
trầm tích chưa được khẳng định một cách chắc chắn, quá trình có thể được mô
tả như hình 1.2 [16].
Hình 1.2: Sự hình thành MeHg trong nƣớc mặt, trầm tích và sự chuyển
hóa các dạng thủy ngân do hòa tan và khuyếch tán
Một số vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn sinh metan và vi khuẩn khử
sulfat được cho là có liên quan đến việc chuyển hóa Hg2 +
thành MeHg trong
các điều kiện yếm khí, ví dụ ở vùng đất ngập nước và trầm tích, cũng như trong
một số loại đất nhất định. Quá trình metyl hóa xảy ra chủ yếu ở môi trường
nước c độ pH thấp và nồng độ cao của chất hữu cơ.
1.2. Nguồn phát thải thủy ngân, các hợp chất của thủy ngân
1.2.1. Nguồn và hiện trạng phát thải thủy ngân trên thế giới
Có rất nhiều nguồn thủy ngân tự nhiên, tạo ra mức nền trong môi
trường, n đã xuất hiện từ rất lâu trước khi con người xuất hiện. Nguồn thủy
ngân tự nhiên bao gồm phun trào núi lửa và khí thải từ đại dương. Nguồn thủy
ngân phát thải do con người bao gồm thủy ngân được thải ra từ nhiên liệu hoặc
nguyên liệu hoặc từ việc sử dụng trong các sản phẩm hoặc quy trình công
nghiệp.
13
Theo báo cáo của chương trình môi trường liên hiệp quốc (UNEP) năm
2013 [17], mô hình chu trình phát thải, vận chuyển thủy ngân toàn cầu năm
2010 được thể hiện ở hình 1.3.
Hình 1.3: Sơ đồ mô hình phát thải, vận chuyển thủy ngân toàn cầu năm 2010
Theo mô hình này, thủy ngân được phát thải vào khí quyển từ 3 nguồn
chính: nguồn tự nhiên, nguồn nhân tạo và nguồn tái phát thải. Trong đ , tái
phát thải là kết quả của các quá trình tự nhiên biến đổi các dạng vô cơ và các
dạng hữu cơ của thủy ngân thành thủy ngân nguyên tố và bay hơi trở lại không
khí.
Nguồn phát thải tự nhiên: Theo tính toán của một số mô hình gần đây,
thủy ngân phát thải từ các nguồn tự nhiên chiếm khoảng 10% trong tổng số
ước tính 5500 - 8900 tấn thủy ngân phát thải vào khí quyển mỗi năm. Thủy
ngân trong vỏ trái đất phát thải vào không khí, đất, nước bằng các cách khác
nhau. Các núi lửa phát ra và giải phóng thuỷ ngân khi chúng phun trào. Hoạt
động địa nhiệt cũng c thể lấy thủy ngân từ dưới lòng đất và phóng nó vào
không khí rồi lắng đọng xuống đất, nước mặt hoặc đại dương sâu [17].
14
Nguồn phát thải nhân tạo: Các nguồn phát thải thủy ngân do con người
gây ra chiếm khoảng 30% trong tổng số thủy ngân xâm nhập bầu khí quyển
mỗi năm. Các nguồn phát thải từ hoạt động công nghiệp chủ yếu của thủy ngân
vào khí quyển là khai thác than, khai thác mỏ, hoạt động công nghiệp xử lý
quặng để sản xuất các kim loại khác nhau hoặc xử lý nguyên liệu để sản xuất xi
măng. Trong các hoạt động này, thủy ngân được thải ra do nó có mặt như một
tạp chất trong nhiên liệu và nguyên vật liệu. Trong những trường hợp này, thuỷ
ngân phát thải được gọi là 'Sản phẩm phụ' hoặc ' phát thải không chủ ý'. Loại
thứ hai của các nguồn bao gồm các lĩnh vực mà thủy ngân được sử dụng có chủ
ý như khai thác vàng thủ công và quy mô nhỏ là hoạt động phát thải thủy ngân
lớn nhất của loại này. Ngoài ra, thủy ngân còn được phát thải từ các sản phẩm
tiêu dùng (bao gồm cả tái chế kim loại), ngành công nghiệp clo - kiềm, sản
xuất monomer vinyl-clorua.
Hình 1.4 là biểu đồ phát thải thủy ngân năm 2010 do hoạt động của con
người theo thống kê năm của UNEP [17].
Hình 1.4: Biểu đồ phát thải thủy ngân toàn cầu do con ngƣời gây ra năm 2010
Theo báo cáo này, khoảng 1/4 lượng phát thải thủy ngân toàn cầu vào
không khí là do quá trình sử dụng than làm nhiên liệu. Hơn 1/3 lượng thủy
ngân được phát thải vào môi trường không khí từ hoạt động khai thác vàng thủ
công và quy mô nhỏ, tiếp theo là các ngành sản xuất kim loại, sản xuất xi
măng, đốt chất thải, công nghiệp xút - Clo và một số nguồn khác như nha khoa,
hỏa táng...
15
Tính trên phạm vi toàn cầu, gần 40% lượng thủy ngân phát thải đến từ
Đông và Đông Nam Á, là khu vực có nhiều nước đang phát triển. Phân tích số
liệu thống kê giai đoạn từ năm 1990 đến năm 2005 và số liệu thống kê năm
2010 được thể hiện ở biểu đồ hình 1.5 và 1.6 cho thấy, lượng thủy ngân phát
thải vào khí quyển ở hầu hết các khu vực như châu Âu và Bắc Mỹ đã tương đối
ổn định và c xu hướng giảm trong khi đ khu vực châu Á vẫn c xu hướng
gia tăng [17].
Hình 1.5: Biểu đồ phát thải thủy ngân tại các khu vực trên thế giới năm 2010
Nguồn tái phát thải: Đây là loại nguồn thứ ba có tỷ lệ phát thải thủy
ngân vào không khí ở mức cao, hiện nay loại nguồn này phát thải khoảng 60%
thủy ngân vào không khí. Thủy ngân lắng đọng vào bề mặt thực vật có thể tái
phát thải trong giai đoạn cháy rừng hoặc đốt sinh khối và thủy ngân có thể
được tái phát thải nhiều lần vào môi trường không khí. Một điều hết sức lưu ý
là tái phát thải thủy ngân vào môi trường không nên xem là một nguồn tự
nhiên. Ban đầu thủy ngân có thể có nguồn tự nhiên hoặc nhân tạo, sau khi tái
phát thải vào môi trường không khí, rất kh khăn hoặc không thể xác định
nguồn gốc cụ thể của nó. Tuy nhiên, hoạt động của con người đã làm tăng
lượng phát thải thủy ngân vào môi trường, dẫn đến mức tái phát thải cao hơn.
16
Hình 1.6: Phát thải thủy ngân từ hoạt động của con ngƣời giai đoạn 1990 đến 2005
1.2.2. Nguồn và hiện trạng phát thải thủy ngân ở Việt Nam
Việt Nam trở thành quốc gia ký kết Công ước Minamata về thủy ngân
vào tháng 11 năm 2013 tại Nhật Bản. Công ước Minamata đưa ra các tiếp cận
để giảm thiểu và nếu có thể, hạn chế việc sử dụng thủy ngân trong các ngành
công nghiệp chủ chốt. Các điều khoản của Công ước quy định thời hạn chấm
dứt đối với các nguồn cung cấp thương mại, sản phẩm chứa thủy ngân, các quy
trình công nghệ sử dụng thủy ngân và các hợp chất thủy ngân [18, 19].
Trước khi ký kết tham gia công ước Minamata, Việt Nam hầu như chưa
thực hiện bất kỳ điều tra nào về lượng phát thải thủy ngân do hoạt động sản
xuất, dân sinh vào môi trường. Sau khi ký kết Hiệp định, dưới sự giúp đỡ của
Tổ chức phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc (UNIDO), Cục Hóa chất – Bộ
Công thương đã thực hiện dự án “Đánh giá ban đầu Công ước Minamata tại
Việt Nam”. Dự án này đã thu được một số cơ sở dữ liệu về hiện trạng phát thải
thủy ngân ở nước ta [19].
17
Theo kết quả của báo cáo này, các nguồn phát thải thủy ngân vào môi
trường ở Việt Nam bao gồm: Đốt than; đốt các loại sinh khối và hóa thạch
khác; sản xuất dầu và khí; sản xuất kim loại (loại trừ sản xuất vàng bằng
phương pháp hỗn hống); sản xuất các sản phẩm chứa thủy ngân; sử dụng và
thải bỏ hỗn hống thủy ngân nha khoa; sử dụng và thải bỏ các loại sản phẩm
khác; đốt chất thải kín và ngoài trời; thu gom chất thải; chôn lấp chất thải
không giấy phép; hệ thống xử lý nước thải; hỏa táng và địa táng. Lượng phát
thải thủy ngân tại Việt Nam vào các thành phần môi trường được thể hiện ở
hình 1.7.
Báo cáo cũng đã đưa ra con số tính toán ước lượng tổng lượng thủy ngân
phát thải tại Việt Nam là 37214.5 Kg Hg/năm, lượng thủy ngân này sẽ phát thải
vào môi trường không khí, đất, nước, một phần trong các sản phẩm, trong chất
thải rắn và nước thải. Trong tổng lượng phát thải này, lượng đưa vào không khí
chiểm tỷ lệ cao nhất, sau đ vào đất và trong nước thải.
18
Hình 1.7: Lƣợng phát thải thủy ngân vào môi trƣờng không khí, nƣớc, đất
Trung Quốc là quốc gia được đánh giá là c đ ng g p lớn vào tỷ lệ phát
thải thủy ngân trên thế giời. Việt Nam có thể sẽ chịu ảnh hưởng từ các hoạt
động phát thải thủy ngân của Trung Quốc do bị ảnh hưởng bởi vấn đề ô nhiễm
xuyên biên giới.
Tại Trung Quốc, phát thải thủy ngân tăng đều trong suốt giai đoạn này,
đặc biệt là sau năm 2000. Cụ thể, phát thải Hg vào năm 1980 là 448 tấn, tăng
lên trên 1000 tấn vào năm 2000, và sau đ tăng lên 2151 tấn vào năm 2012.
Trong số các nguồn phát thải, đốt cháy than là nguồn gây ô nhiễm lớn nhất,
tiếp theo là khai thác Hg, khai thác vàng vàng, luyện kim, sản xuất sắt thép, rác
thải sinh hoạt và sản xuất xi măng. Lượng phát thải thủy ngân từ than đá, sản
xuất vàng, và sắt thép tăng đều đặn theo thứ tự từ 30 đến 40%, từ 4 đến 14%,
và 3 đến 11%, trong khi sự đ ng g p của Hg từ rác thải sinh hoạt giảm từ 15%
xuống còn 2% [20].
19
Hình 1.8: Phát thải thủy ngân từ các nguồn nhân tạo vào môi trƣờng tại
Trung Quốc trong khoảng thời gian 1980 đến 2012
Trung Quốc thiếu nguồn tài nguyên dầu mỏ và khí tự nhiên nhưng lại
giàu than, do vậy sản xuất năng lượng do than chủ yếu. Vì vậy, Hg phát thải từ
sản xuất và đốt than có thể sẽ tiếp tục ở mức tương tự trong thời gian tới. Phát
thải thủy ngân tại Trung Quốc dự đoán vẫn tăng trong thời gian tới nhưng với
tốc độ chậm hơn.
1.3. Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân
1.3.1 Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân trong môi trường
Trong tự nhiên, thủy ngân tồn tại dưới nhiều dạng hóa học khác nhau,
tùy vào thành phần, tính chất của môi trường và điều kiện tự nhiên. Tính độc
của thủy ngân phụ thuộc rất nhiều vào dạng hoá học, thông thường dạng thủy
ngân hữu cơ trong các đối tượng mẫu độc hơn dạng thủy ngân vô cơ. Việc xác
định đượng hàm lượng tổng lượng thủy ngân trong mẫu chưa đủ để đánh giá
độc tính, mức độ ảnh hưởng của thủy ngân tới môi trường, hệ sinh thái. Do đ ,
việc phân loại và xác định các dạng thủy ngân trong nền mẫu là cần thiết cho
20
việc dự đoán, đánh giá tính di động, tính khả dụng sinh học và độc tính của
thủy ngân, các hợp chất của thủy ngân một cách đầy đủ [21].
Có một số cách phân loại khác nhau về các dạng tồn tại của thủy ngân
theo tính chất vật lý, hóa học hoặc theo tính hoạt động trong môi trường. Dưới
đây là một số cách phân loại thường dùng:
Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân theo tính “hoạt động” của
dạng
Dựa trên tính hoạt động về mặt hóa học và vật lý, thủy ngân và các hợp
chất của có thể được phân loại thành 3 nhóm: dạng dễ bay hơi, dạng hoạt động
và dạng không hoạt động. Các dạng hoạt động tương ứng với các dạng hoá học
có hoạt tính sinh h a và tính độc cao, các dạng không hoạt động thì ngược lại
[22]. Bảng 1.2 mô tả thành phần, cấu tạo hóa học của các dạng thủy ngân theo
cách phân loại này.
Bảng 1.2: Các dạng tồn tại của thủy ngân theo tính “hoạt động”
Phân loại Thành phần
Dạng dễ bay hơi Hg0; (CH3)2Hg
Dạng hoạt động (Reactive
species)
Hg2+
; HgX2, HgX3-
, HgX42-
với X = OH-, Cl
- và Br
-;
HgO; Hg2+
, Metyl thủy ngân (CH3Hg+, CH3HgCl,
CH3HgOH) và các hợp chất hữu cơ khác
Dạng không hoạt động
(Non-reactive species)
Hg(CN)2; HgS; Hg2+
liên kết với nguyên tử lưu huỳnh
trong hợp chất mùn
Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân theo dạng tồn tại hóa học
Theo tiêu chí về dạng tồn tại hóa học thủy ngân và các hợp chất trong
các đối tượng mẫu môi trường được phân loại các dạng nguyên tố, vô cơ, hữu
cơ. Thành phần, công thức hóa học của các dạng được mô tả ở bảng 1.3.
21
Bảng 1.3: Cách phân loại các dạng thủy ngân theo cấu trúc hóa học
STT Dạng Công thức
1 Dạng thủy ngân nguyên tố Hg0
2 Dạng thủy ngân vô cơ
Hg2+
Hg+
HgO
HgS
Hg2X2 (X thường là các halogen)
HgX2 (X thường là các halogen, CN-,
OH-)
3 Dạng thủy ngân hữu cơ
CH3Hg+
C2H5 Hg+
C6H5 Hg+
(CH3)2Hg
1.3.2 Phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân trong đất và trầm tích
Ngoài các cách phân loại như trên, trong lĩnh vực phân tích môi trường,
các dạng tồn tại của thủy ngân trong đất và trầm tích được phân chia theo khả
năng chiết tách chúng ra khỏi mẫu. Theo cách này, các dạng thủy ngân dễ chiết
tách ra khỏi mẫu c độc tính cao hơn các dạng thủy ngân khó chiết tách ra khỏi
mẫu. Cách phân loại các dạng tồn tại của thủy ngân trong đất, trầm tích không
giống với các kim loại nặng khác như Fe, Mn, Cu, Ni, Co, Cd và Zn bởi vì tính
chất của các kim loại này khác biệt rõ rệt so với thủy ngân [23].
Trong đất và trầm tích, các kim loại nặng này thường được phân thành 5
dạng chính: dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với Fe -
Mn oxit, dạng liên kết với các chất hữu cơ, dạng cặn dư [24]. Nhưng hiện nay
chưa có sự thống nhất trong phân loại các dạng của thủy ngân trong đất và trầm
tích. Năm 2009, N. Issaro và cộng sự đã tổng hợp các công bố về phương pháp,
kết quả đánh giá hàm lượng tổng thủy ngân, metyl thủy ngân và một số dạng
khác trong đất và trầm tích. Theo kết quả của báo cáo này, có nhiều quan điểm
khác nhau về phân loại dạng tồn tại của thủy ngân trong trầm tích và mỗi đối
tượng mẫu khác nhau có cách phân dạng tồn tại khác nhau [22].
22
Các dạng của thủy ngân phổ biến trong các công bố là:
- Dạng hòa tan trong nước
- Dạng có khả năng trao đổi
- Dạng hòa tan trong axit
- Dạng hữu cơ
- Dạng thủy ngân nguyên tố
- Dạng HgS
- Dạng cặn dư (phần còn lại của thủy ngân bị ràng buộc bởi các nguyên
tố khác mà không thể chiết xuất được bởi các thuốc thử trước đ )
1.4. Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng thủy ngân
1.4.1. Phương pháp đo các dạng thủy ngân sau khi xử lý mẫu chuyển về
dạng Hg2+
Hiện nay, có nhiều kỹ thuật được sử dụng để xác định thuỷ ngân trong
mẫu sau khi đã xử lý mẫu và chuyển các dạng thủy ngân về dạng dung dịch
Hg2+
như: Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử, phương pháp quang phổ
phát xạ nguyên tử (AES), phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS),
phương pháp quang phổ hấp thụ huỳnh quang nguyên tử (AFS), phương pháp
sử dụng nguồn plasma cảm ứng cao tần (ICP), phương pháp phân tích trực tiếp
bằng phân hủy nhiệt, phương pháp kích hoạt nơtron (NAA), phương pháp
quang phổ huỳnh quang tia X (XRF), phương pháp điện hóa,...
a) Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử
Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử là phương pháp phổ biến nhất
để xác định thuỷ ngân từ những năm 1960, bằng cách sử dụng chất tạo phức là
diphenylthiocarbazone hoặc dithizon. Phương pháp này dựa trên phép đo
quang của phức màu được chiết vào dung môi hữu cơ sau khi tất cả các dạng
thuỷ ngân của mẫu đã được chuyển thành Hg2+
rồi tạo phức với dithizon. Tuy
nhiên phương pháp này vẫn tồn tại một số nhược điểm là độ chọn lọc thấp do
ảnh hưởng của các kim loại đi kèm cũng phản ứng với dithizon. Đối với
phương pháp này, c nhiều nghiên cứu để phát triển phương pháp đo thuỷ ngân
nhanh hơn, hiệu quả hơn, nhạy hơn.
b) Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
23
Cơ sở lí thuyết của phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) dựa
trên sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do của một
nguyên tố ở trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ đơn sắc qua đám hơi
nguyên tử tự do của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ.
Đối với thủy ngân, không dùng các kỹ thuật nguyên tử hóa ở nhiệt độ
cao như các nguyên tố khác mà phải h a hơi ở nhiệt độ thường bằng các phản
ứng hóa học. Các kỹ thuật h a hơi thủy ngân trong phương pháp AAS phổ biến
là kỹ thuật h a hơi lạnh và kỹ thuật hydrua hóa.
Kỹ thuật hóa hơi lạnh (CV - AAS)
Kỹ thuật h a hơi lạnh dựa trên việc chuyển các nguyên tố cần xác định
về dạng nguyên tử tự do dễ bay hơi. Kỹ thuật này thường được sử dụng cho
các nguyên tố: Hg, As, Se,..là nguyên tố dễ chuyển về dạng tự do nhờ phản
ứng với các chất khử mạnh SnCl2, bột kẽm, bột Magie, NaBH4.
Đối với nguyên tố thủy ngân, trong dung dịch tồn tại dưới dạng cation,
sau khi được khử thành thủy ngân nguyên tử sẽ bay hơi thành các nguyên tử tự
do ngay ở nhiệt độ phòng, chất khử thường sử dụng là NaBH4 và SnCl2, các
phản ứng xảy ra:
2NaBH4 +2Hg2+ → Hg
0 + B2H6+ 2H2+ 2Na
+
SnCl2 + Hg2+ → Sn
4+ + Hg
0+2Cl
-
Các phản ứng xảy ra trong hệ kín, sau khi được chuyển về dạng hơi,
thủy ngân nguyên tử được lôi cuốn ra khỏi dung dịch mẫu bằng một dòng khí
mang (thường là N2, Ar, hay không khí). Hơi thủy ngân được mang tới ống hấp
thụ bằng thạch anh, thủy tinh hoặc plastic. Do hơi thủy ngân nguyên tử gần
như không thể chuyển hóa thành hợp chất thủy ngân nên sự hấp thụ của thủy
ngân là ổn định. Việc định lượng thủy ngân được thực hiện bằng cách đo độ
hấp thụ của đám hơi thủy ngân tại bước sóng 253,7 nm ở nhiệt độ phòng.
Kỹ thuật hydrua hóa (HG - AAS)
Hg(II) được khử bởi NaBH4 trong môi trường axit HCl thành hợp chất
Hydrua thủy ngân dễ bay hơi, hợp chất Hydrua thủy ngân được mang vào
buồng nguyên tử hóa của máy AAS bằng dòng khí mang (argon); dùng năng
24
lượng điện làm nguồn duy trì đám hơi nguyên tử của Hg; chiếu chùm đơn sắc
từ đèn catốt rỗng của Hg vào đám hơi nguyên tử, khi đ Hg sẽ hấp thụ ở bước
sóng 253,7 nm; chọn và đo định lượng cường độ vạch phổ của Hg nhờ bộ thu
và phân tích phổ hấp thụ.
4Hg2+
+ 2NaBH4 + 6H2O → 4Hg0 + 7H2 +2 H3BO3 + 2Na
+
c) Phương pháp phổ huỳnh quang nguyên tử
Hơi thủy ngân được chiếu sáng bởi một nguồn sáng đơn sắc c bước
sóng 253,7 nm phát ra từ đèn catot rỗng. Các nguyên tử thủy ngân hấp thu bức
xạ kích hoạt này, ngay sau đ (trong tích tắc) phát ra bức xạ huỳnh quang theo
mọi hướng ở bước sóng 253,7nm (ứng với bước chuyển điện tử 3P1 - 1S
0). Để
đo được cường độ tia huỳnh quang phát ra mà không bị ảnh hưởng bởi bức xạ
phát ra từ đèn catot rỗng, người ta bố trí đo tia huỳnh quang tại vị trí thẳng góc
với tia tới. Dựa vào cường độ của bức xạ huỳnh quang phát ra để xác định hàm
lượng thủy ngân có trong mẫu.
Trong phương pháp này cần sử dụng khí Ar tinh khiết 99.999% làm khí
mang.
d) Phương pháp sử dụng nguồn plasma cảm ứng cao tần
Các phương pháp sử dụng nguồn plasma cảm ứng cao tần cấp nhiệt cho
mẫu trong môi trường ngọn lửa plasma của khí argon. Sự kích thích nhiệt làm
giải phóng các nguyên tử và ion để chúng có thể được đo bằng phương pháp
quang phổ phát xạ nguyên tử hoặc phương pháp khối phổ.
Nhiệt độ của ngọn lửa plasma trong khoảng 6000 - 10.000K. Giới hạn
phát hiện thủy ngân khi sử dụng phương pháp ICP - AES khá cao (1-10 ppb),
nhưng với phương pháp ICP - MS thì giới hạn phát hiện có thể đạt tới
mức1ppt.
e) Phương pháp phân tích trực tiếp bằng phân hủy nhiệt
Nguyên lý của phương pháp định lượng Thủy ngân bằng thiết bị phân
tích thủy ngân trực tiếp (DMA) là kết hợp quá trình phân hủy bởi nhiệt độ cao,
có chất xúc tác, hỗn hống hóa thủy ngân và phép đo quang phổ hấp thụ nguyên
tử.
25
Phương pháp này được sử dụng đối với cả các mẫu lỏng và rắn nhưng
đặc biệt lý tưởng cho các mẫu rắn vì phương pháp này không cần phải xử lý
mẫu trước khi phân tích. Ngoài ra, phương pháp phân hủy nhiệt cũng không
cần đến các chất khử và do vậy giảm được các chất thải độc hại cũng như khả
năng nhiễm bẩn mẫu.
f) Phương pháp phân tích điện hóa
Những kỹ thuật cực phổ đã được sử dụng để phân tích dạng thuỷ ngân
trong mẫu nước. Thế oxy hóa khử của những dạng thuỷ ngân khác nhau là
khác nhau, do đ người ta có thể xác định dạng thuỷ ngân bằng phương pháp
cực phổ. Metyl thuỷ ngân có thể được xác định trong môi trường không tạo
phức bằng phương pháp vôn-ampe hòa tan anot xung vi phân trên điện cực
màng vàng, giới hạn phát hiện khoảng 2,10 - 8mol/l với thời gian điện phân là
5 phút. Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp này cho các mẫu môi trường và
sinh học cần phải tiến hành loại bỏ những chất ảnh hưởng mà quá trình thao tác
không đơn giản như đối với phương pháp CV-AAS.
1.4.2. Phương pháp định lượng metyl thủy ngân [1, 25]
a) Phương pháp sắc ký khí GC/ ECD
Sắc ký khí là kỹ thuật chọn để tách các hợp chất vô cơ và hữu cơ bay hơi
và bền nhiệt. Sắc ký hấp phụ khí - rắn sử dụng chất hấp phụ rắn làm pha tĩnh
và pha động khí. Sắc ký phân bố khí - lỏng thực hiện sự tách nhờ sự phân bố
các cấu tử của hỗn hợp giữa pha động khí và pha tĩnh lỏng được giữ trên chất
mang rắn.
Phương pháp sắc ký khí kết hợp với detector cộng kết điện tử (GC-ECD)
là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định metyl thuỷ ngân trong
các mẫu môi trường.
Trong phương pháp sắc ký, các dạng thủy ngân được tách dựa trên sự
khác nhau của nhiệt độ bay hơi và sự tương tác của chúng với pha động. Hiện
nay người ta thường sử dụng hai loại cột tách là cột nhồi và cột mao quản. Cột
mao quản thông thường có chiều dài từ 10 đến 100 m và đường kính trong từ
0,2 đến 0,7 mm, thành trong của loại cột này được tẩm một lớp pha tĩnh mỏng,
có chiều dày từ 0,2 đến 5 µm. Cột sắc ký đặt trong buồng điều nhiệt và được
26
điều khiển bởi chương trình nhiệt độ. Pha động thường được sử dụng là khí trơ
hêli hoặc nitơ để vận chuyển các chất bay hơi đến detector. Nhiệt độ và tốc độ
pha động có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tách các dạng thủy ngân.
Để đạt được hiệu quả cao trong quá trình tách bằng sắc ký khí, các dạng
thủy ngân phải được chuyển hóa thành các hợp chất bay hơi và bền nhiệt. Một
số thuốc thử được sử dụng để chuyển các dạng thủy ngân thành hợp chất dễ
bay hơi như thuốc thử Grignard để butyl hóa các dạng thủy ngân; natri tetraetyl
borat để etyl hóa các dạng thủy ngân trong dung dịch [26].
Trong phương pháp này cột nhồi được sử dụng thay cho cột mao quản
để phân tích thuỷ ngân vô cơ và hữu cơ trong các mẫu sinh học. Các kết quả
nghiên cứu cho thấy, khi sử dụng cột nhồi pha tĩnh AT-1000 cho hiệu quả tốt
nhất để tách các dạng metyl thuỷ ngân, etyl thuỷ ngân và phenyl thuỷ ngân
[27].
b) Phương pháp GC/MS
GC-MS là sự kết hợp của 2 kỹ thuật GC (sắc ký khí) và MS (khối phổ)
vì các hợp chất thích hợp để phân tích bằng phương pháp GC (khối lượng phân
tử thấp, độ phân cực trung bình hoặc thấp, ở nồng độ ppb - ppm) cũng tương
thích với các yêu cầu của phương pháp MS và đều thực hiện quá trình phân
tích ở pha hơi (cùng trạng thái).
1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến luận án
1.5.1. Các nghiên cứu về phương pháp xác định hàm lượng tổng thủy ngân
trong trầm tích
Có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xử lý mẫu và kỹ thuật
định lượng hàm lượng tổng thủy ngân trong trầm tích, hầu hết quá trình xử lý
mẫu đều dùng phương pháp vô cơ h a ướt sử dụng hỗn hợp các axit trong hệ
hở hoặc lò vi sóng với các nhiệt độ phản ứng và thời gian xử lý mẫu khác nhau.
Ngoài các hệ dung môi thường sử dụng trong các hướng dẫn tiêu chuẩn, các
công trình có nghiên cứu thêm một số hệ dung môi khác để xử lý mẫu xác định
hàm lượng thủy ngân trong mẫu đất và trầm tích như hỗn hợp HNO3 + H2SO4
+ KMnO4 hoặc HNO3 + H2SO4 + K2S2O8 ; HNO3+ H2O2; HNO3+ HCl+ HF ;
27
HNO3 + H2SO4 + HClO4 ; H2SO4 + HNO3 + V2O5; HF, HNO3 + H2SO4 +
KMnO4 , HNO3 + H2SO4 + BrCl , BrCl , HNO3 + HCl + BrCl [28, 29, 30].
Đa phần các nghiên cứu tập trung vào nghiên cứu điều kiện xử lý mẫu và
điều kiện đo của thiết bị, chưa c nhiều nghiên cứu về xác nhận giá trị sử dụng
phương pháp phân tích xác định hàm lượng tổng thủy ngân, các nghiên cứu về
xác nhận giá trị sử dụng phương pháp chủ yếu nghiên cứu đối với đối tượng là
mẫu sinh học [31, 32, 33, 34].
1.5.2. Các nghiên cứu về phương pháp chiết chọn lọc các dạng thủy ngân
trong trầm tích
a) Khái niệm chiết chọn lọc các dạng thủy ngân
Theo Tack và Verloo năm 1995 phân tích dạng kim loại là nhận dạng và
định lượng các dạng, các hình thức hay các pha khác nhau mà trong đ nguyên
tố tồn tại [27].
Để phân tích dạng kim loại trong mẫu môi trường, tiến hành chiết, tách
lần lượt các dạng ra khỏi mẫu rồi định lượng tường dạng bằng kỹ thuật phù
hợp. Tính chọn lọc của thuốc thử có vai trò quan trọng trong phương pháp
chiết, đặc biệt là trong các phương pháp chiết để xác định dạng kim loại.Việc
lựa chọn các thuốc thử trong từng giai đoạn để chiết chọn lọc được dạng cần
phân tích với hiệu suất cao là rất cần thiết [21, 22, 27].
b) Các nghiên cứu về phương pháp xác định một số dạng của thủy ngân
trong trầm tích trên thế giới
Đã c nhiều nghiên cứu về quy trình phân tích các dạng thủy ngân trong
trầm tích, các nghiên cứu khác nhau có các cách phân dạng khác nhau, quy
trình chiết các dạng trong cùng đối tượng mẫu cũng chưa c sự thống nhất giữa
các nghiên cứu. Đối với nghiên cứu quy trình phân tích dạng tồn tại của thủy
ngân trong trầm tích, việc xác định thứ tự chiết các dạng và lựa chọn thuốc thử
để chiết từng dạng là rất quan trọng để tách chọn lọc được các dạng khác nhau
ra khỏi nền mẫu [21].
"Chìa kh a" để định lượng dạng tồn tại của thủy ngân là sự lựa chọn
thích hợp thuốc thử cho việc chiết chọn lọc từng dạng nên đa số các nghiên cứu
trên thế giới về phương pháp xác định dạng thủy ngân trong trầm tích đều tập
28
trung vào nghiên cứu các hóa chất, dung môi sử dụng để chiết chọn lọc các
dạng thủy ngân cần nghiên cứu [21, 22]. Bảng 1.4 tổng hợp một số nghiên cứu
về chiết chọn lọc một số dạng của thủy ngân trong đất và trầm tích.
Bảng 1.4: Tổng hợp một số nghiên cứu về chiết chọn lọc một số dạng của
thủy ngân trong đất và trầm tích
TLTK
trích dẫn Dạng chiết Thuốc thử sử dụng
Biester H và
cộng sự
[35]
Dạng hòa tan trong nước Nước loại ion
Dạng trao đổi ion CH3COONH4 1M
Dạng liên kết với các axit mùn Fulvic
và humic NH4OH 1M
Dạng sunfua hữu cơ HNO3 0,02M/H2O2 30%/
CH3COONH4 1M
Cặn dư Nước cường toan
(HNO3 + HCl)
CM
Neculita và
cộng sự
[36]
Dạng hòa tan trong nước Nước loại ion
Dạng trao đổi ion NH4Ac 0,5 M -EDTA +
CaCl2
Phức hữu cơ NaOH 0,2 M + CH3COOH
(4% v/v)
Dạng cặn dư HNO3+H2SO4+ HClO4
D.
Wallschlage
r và cộng sự
[37]
Dạng hòa tan trong nước Nước loại ion
Dạng liên kết hữu cơ c tính bazơ HNO3 0,01M
Dạng liên kết hữu cơ c tính axit KOH 1M
HgS Na2S bão hòa
Cặn dư HNO3 đặc
D Wang và
cộng sự
[38]
Dạng hòa tan và dạng trao đổi cation CaCl2 0,1M
Dạng thủy ngân tan trong HCl HCl 1 M + CuSO41%
Dạng liên kết hữu cơ của thủy ngân KOH 1%
Dạng cặn dư Nước cường toan (HNO3 +
HCl)
H.
Sakamoto
và cộng sự
[39]
Dạng thủy ngân hữu cơ CHCl3
Dạng HgO H2SO4
Dạng HgS CuCl2/HCl (NaCl 3%)
Cặn dư HCl + HNO3 + H2SO4
L Boszke và
cộng sự
[40]
Dạng thủy ngân hữu cơ Chloroform/Na2S2O3
Dạng hòa tan trong nước Nước loại ion
Dạng liên kết với axit HCl 0,5M
Dạng thủy ngân liên kết với axit humic NaOH 0,2M
Dạng Hg0 Nhiệt độ 150
0C
29
TLTK
trích dẫn Dạng chiết Thuốc thử sử dụng
Cặn dư Nước cường toan
Barrocas và
cộng sự
[41]
Dạng trao đổi ion CH3COONH4
Dạng liên kết với axit humic NH4OH
Dạng thủy ngân hữu cơ HNO3
Dạng HgS Na2S
Cặn dư HNO3 đặc + HCl đặc
Sirima
Panyamethe
ekul và
cộng sự
[42]
Dạng Hg0 Nhiệt độ 180
0C
Dạng hòa tan trong nước Nước loại ion
Dạng trao đổi ion MgCl2 0,5M
Dạng thủy ngân vô cơ c liên kết bền
vững HCl 0,5M
Dạng thủy ngân hữu cơ HNO3 0,02 N /H2O2
30%/Al(CH3COO)3
Dạng HgS Na2S bão hòa
Cặn dư HNO3 đặc
Các dạng thủy ngân trong từng dịch chiết tương ứng được định lượng
trên các thiết bị phân tích phù hợp tùy theo điều kiện nghiên cứu như CV-
AAS, CV - AFS, HG - AAS...
Thông thường, các quy trình chiết các dạng thủy ngân trong trầm tích
được bắt đầu bằng việc chiết xuất dạng hòa tan trong nước sử dụng thuốc thử là
nước loại ion, cặn thu được sẽ được chiết xuất bằng các dung dịch có khả năng
trao đổi ion như CH3COONH4, NH4Cl, MgCl2, CaCl2 để giải ph ng dạng trao
đổi của thủy ngân. Cũng c những nghiên cứu gộp hai dạng hòa tan trong nước
và dạng trao đổi vào 1 bước chiết. Để chiết xuất dạng thủy ngân hữu cơ, các
nghiên cứu sử dụng các thuốc thử như KOH, NaOH hoặc H2O2. Nếu sử dụng
dung môi hữu cơ để chiết xuất dạng thủy ngân hữu cơ thì bước này được thực
hiện đầu tiên trong quy trình. Dạng HgS thường được chiết cuối cùng trong
quy trình do tính tan kém, vì vậy các thuốc thử dùng để chiết xuất HgS trong
các nghiên cứu thường là dung dịch Na2S bão hòa, các dung dịch HCl, HNO3
c bổ sung thêm CuCl, KI, KCl để tăng độ tan của HgS.
Tất cả các quy trình chiết chọn lọc các dạng thủy ngân trong trầm tích
của các nhà khoa học đưa ra mới chỉ dựa trên cơ sở lý thuyết để lựa chọn các
chất chiết phù hợp mà chưa chứng minh được các thuốc thử lựa chọn hòa tan
hoàn toàn các dạng thủy ngân qua mỗi bước chiết. Do vậy cần có thêm nghiên
30
cứu về sự thay đổi cấu trúc pha của mẫu sau mỗi bước chiết để đánh giá khả
năng chiết chọn lọc của các thuốc thử.
c) Các nghiên cứu về phương pháp xác định metyl thủy ngân trong trầm
tích trên thế giới
Metyl thủy ngân là dạng hợp chất thủy ngân hữu cơ tồn tại phổ biến
trong môi trường. Metyl thủy ngân được chiết, tách ra khỏi các mẫu môi
trường bằng hỗn hợp các thuốc thử, dung môi sử dụng để chiết tách chủ yếu là
Toluen hoặc điclometan hoặc benzene.
Năm 1966 Westoo đã xây dựng quy trình chiết ngược, trong đ metyl
thủy ngân clorua được chiết vào benzen, sau đ giải chiết trong dung dịch
cystein tạo thành phức tan trong nước. Sau khi axit h a để phân hủy phức thủy
ngân với cystein, metyl thủy ngân lại được chiết vào benzen. Dịch chiết thu
được phân tích trên hệ thống sắc ký GC/ECD. Quy trình này đã được giới thiệu
và ứng dụng rộng rãi trên thế giới [43].
Năm 1997, A. M. Caricchia và cộng sự nghiên cứu phân tích metyl thủy
ngân trong mẫu trầm tích bằng phương pháp sắc ký khí sử dụng cột SPB-608.
Metyl thủy ngân được chiết từ mẫu trầm tích biển bằng dung dịch KOH trong
metanol, sau đ axit h a bởi H2SO4 4M bão hòa CuSO4 và KBr. Dịch chiết
được chiết lại vào Toluen rồi tiếp tục quá trình giải chiết vào pha nước ( L-
cystine 1%) sau đ chiết trở lại pha hữu cơ. Dịch chiết thu được phân tích trên
hệ thống sắc ký GC/ECD [44].
Takashi Tomiyasu (2006) đã nghiên cứu phân tích metyl thủy ngân trong
trầm tích bằng cách chiết metyl thủy ngân vào dung dịch KOH/ C2H5OH, axit
hóa bằng HCl, sau đ bổ sung NH2OH.HCl, EDTA và dung môi Toluen -
Đithizone. Giải chiết metyl thủy ngân bằng dung dịch Na2S/C2H5OH nhằm loại
bỏ các tạp chất, cuối cùng axit hóa bằng HCl, sục khí Nito rồi tạo phức với
Toluen-dithizone để xác định bằng sắc ký khí GC/ECD [45].
Jung- Sub Lee, Yoon- Jung Ryu, Jea- Sung Park và cộng sự (2007) đã
nghiên cứu phân tích metyl thủy ngân trong mẫu sinh học chiết bằng Đithizone
sử dụng phương pháp GC-MS. Mẫu sinh học được bổ sung KOH/Ethanol,
Hexane, EDTA(-4Na) và Đithizone/Toluen tiến hành tách chiết lấy pha hữu cơ.
31
Dịch chiết được giải chiết bởi Na2S trong NaOH-etanol, sau đ sục N2 và bổ
sung dung dịch NaBEt4 để xác định bằng hệ thống sắc ký GC-MS [46].
M.V. Balarama Krishna, Manjusha Ranjit, D. Karunasagar, J.
Arunachalam (2005) đã chỉ ra phương pháp chiết sử dụng Thiourea bằng cách
siêu âm để xác định thủy ngân vô cơ và metyl thủy ngân trong mẫu sinh học.
Phương pháp đã sử dụng hỗn hợp HCl- CH4N2S sau đ lắc siêu âm, dịch chiết
thu được sau khi ly tâm được phân tích bởi phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử kỹ thuật h a hơi lạnh CV-AAS [47].
R. Miniero, E. Beccaloni, M. Carere và cộng sự (2013) nghiên cứu xác
định metyl thủy ngân trong cá. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp chiết,
trong đ metyl thủy ngân được chiết vào pha nước bằng dung dịch HCl và
NaCl, sau đ metyl thủy ngân chiết vào dung môi Toluen và được giải chiết
trong dung dịch L-cystine tạo phức cystcinat tan trong nước. Dịch chiết thu
được phân tích bởi phương pháp CV-AAS [48].
Chiara Maggi và cộng sự (2009) đã đưa ra quy trình phân tích Metyl
thủy ngân trong mẫu sinh vật và trầm tích bằng phương pháp DMA. Mẫu được
chiết với axit HCl sau đ được chiết lại vào pha Toluen. Dịch chiết thu được
chiết trở lại pha nước bằng dung dịch L-cystine 1% . Dịch chiết được đem đi
phân tích trên thiết bị DMA [49].
G. Carbonell, J. C. Bravo, C. Ferna´ndez và J. V. Tarazona (2009) đã
nghiên cứu phương pháp phân tích tổng thủy ngân và metyl thủy ngân trong
mẫu cá. Mẫu sau khi được xử lý được chiết vào dung dịch HCl, tiếp tục được
chiết vào pha hữu cơ với dung môi Toluen, và được chiết lại với dung dịch
cysteine acetate. Metyl thủy ngân và tổng thủy ngân được phân tích bởi thiết bị
phân tích thủy ngân DMA-80 [50].
J. Calderón, S, Goncalves, F.Cordeiro và B. delacalle (2013) nghiên cứu
quy trình chiết metyl thủy ngân trong mẫu sinh vật biển. Metyl thủy ngân được
chiết chọn lọc bởi axit HBr, nó tiếp tục được chiết vào pha hữu cơ bởi dung
môi Toluen, sau đ giải chiết bằng dung dịch L-cystine 1%. Dung dịch thu
được phân tích bởi thiết bị DMA [51].
32
Như vậy, các phương pháp phân tích metyl thủy ngân phổ biến hiện nay
là sắc ký khí ghép nối với các đầu dò có độ nhạy cao như bắt giữ điện tử
(ECD), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phổ phát xạ nguyên tủ (AES) , phổ
huỳnh quang nguyên tử (AFS), khối phổ (MS). Ngoài ra, một số nghiên cứu sử
dụng phương pháp CV - AAS và DMA. Mỗi phương pháp đều có những ưu
điểm và nhược điểm riêng, nhưng phương pháp GC ghép nối với các đầu dò có
độ nhạy cao vẫn là kĩ thuật được sử dụng phổ biến trong việc phân tích metyl
thủy ngân.
d) Các nghiên cứu về phân tích thủy ngân và các dạng thủy ngân tại Việt Nam
Tại Việt Nam, mặc dù đã tham gia kí kết công ước liên hợp quốc (công
ước Minamata về thủy ngân được thông qua tại Minamata, Nhật Bản vào tháng
10 năm 2013) nhằm ngăn ngừa thảm kịch nhiễm độc thủy ngân xảy ra. Công
ước hướng tới kiểm soát, giảm thiểu sử dụng và phát thải thủy ngân từ các sản
phẩm, các quá trình sản xuất, chế biến và các ngành công nghiệp.
Hiện nay, ở Việt Nam có rất ít các nghiên cứu về định lượng thủy ngân
trong các đối tượng mẫu môi trường. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào xác
định tổng hàm lượng thủy ngân cho một số đối tượng mẫu môi trường. Các
nghiên cứu về phương pháp phân tích các dạng tồn tại của thủy ngân còn rất
hạn chế.
Năm 2008, nghiên cứu của Vũ Đức Lợi về “Nghiên cứu xác định một số
dạng thủy ngân trong các mẫu sinh học và môi trường” [52], trong nghiên cứu
của mình tác giả tập trung nghiên cứu các quy trình xử lý mẫu để xác định
dạng thủy ngân vô cơ, thủy ngân hữu cơ, metyl thủy ngân cho một số mẫu sinh
học và môi trường. Với mỗi dạng thủy ngân, quy trình phân tích được khảo sát
c thay đổi một số điều kiện cho các đối tượng mẫu khác nhau.
- Với dạng thủy ngân hữu cơ, tác giả khảo sát quy trình chiết với dung
môi toluen và tiền xử lý bằng dung dịch KOH.
- Với dạng metyl thủy ngân, tác giả khảo sát quy trình chiết dạng metyl
thủy ngân vào dung môi toluen bằng cách tạo phức với đithizon, dịch chiết
cuối cùng được phân tích bằng phương pháp GC/ECD với cột phân tích là cột
nhồi với pha tĩnh là 10% KOCL - Hg trên Chromosorb W(AW-DMCS,
33
60-80 mesh, JScience Co., Ltd., Kyoto, Japan), đường kính cột: 3,0 mm,
chiều dài cột: 1m.
Như vậy, có nhiều nghiên cứu về xác định hàm lượng metyl thủy ngân
và một số dạng của thủy ngân trong trầm tích trên thế giới. Tuy nhiên, hiện nay
chưa c tiêu chuẩn ban hành hướng dẫn xác định metyl thủy ngân trong trầm
tích cũng như chưa c sự thống nhất về quy trình chung xác định một số dạng
thủy ngân trong trầm tích trên thế giới và tại Việt Nam. Như vậy, việc lựa
chọn, khảo sát các điều kiện và đánh giá độ tin cậy quy trình chiết chọn lọc một
số dạng của thủy ngân và dạng metyl thủy ngân trong trầm tích phù hợp với
điều kiện nghiên cứu là cần thiết.
1.5.3. Một số hướng dẫn về định lượng thủy ngân và các dạng của thủy
ngân trong các đối tượng mẫu môi trường
Thủy ngân và các hợp chất thủy ngân tồn tại trong môi trường thường ở
dạng vết và siêu vết nên việc lựa chọn kỹ thuật xử lý mẫu và phân tích phụ
thuộc vào đối tượng mẫu, độ chính xác cần đạt được, điều kiện của phòng thí
nghiệm,... Các cơ quan, tổ chức chuyên ngành như Cơ quan Bảo vệ môi trường
Mỹ (EPA), Tổ chức Tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO),.. đã tập hợp các nghiên cứu,
soạn thảo quy trình và ban hành thành các tiêu chuẩn hướng dẫn để các tổ
chức, cá nhân tham khảo và áp dụng. Ở Việt Nam, các tiêu chuẩn tương tự như
thế được ban hành thành tiêu chuẩn quốc gia (TCVN).
Ở Việt Nam, một số tiêu chuẩn để xác định thủy ngân trong mẫu nước
và mẫu trầm tích đã được ban hành, bao gồm:
TCVN 7877:2008 (ISO 5666:1999) - Chất lượng nước - Xác định thủy
ngân [53]: Phương pháp này hướng dẫn quy trình xác định hàm lượng tổng
thủy ngân dạng vô cơ trong các đối tượng mẫu nước với kỹ thuật xử lý mẫu
dùng thiếc (II) clorua trong môi trường axit và định lượng trên thiết bị AAS.
Phương pháp này không xác định được thủy ngân vô cơ tồn tại ở dạng thủy
ngân sunfua và thủy ngân hữu cơ.
TCVN 7724:2007 (ISO 17852:2006) - Chất lượng nước - Xác định thủy
ngân - Phương pháp dùng phổ huỳnh quang nguyên tử [54]: Tiêu chuẩn này
quy định phương pháp xác định thủy ngân trong nước uống, nước mặt, nước
34
dưới đất và nước mưa và có thể áp dụng cho nước thải công nghiệp và nước
thải sinh hoạt sau khi thêm giai đoạn phá mẫu trong những điều kiện thích hợp.
Nguyên tắc của phương pháp sử dụng brôm và brôm clorua (BrCI) để chuyển
các dạng thủy ngân thành thủy ngân (II), sau đ khử về thủy ngân kim loại
bằng thiếc (II) clorua và định lượng trên thiết bị huỳnh quang nguyên tử (AFS).
Phương pháp nàu yêu cầu chú ý đặc biệt khi đo nồng độ thấp.
TCVN 8882: 2011 (ISO 16772: 2004) Chất lượng đất – Xác định thủy
ngân trong dịch chiết đất cường thủy dùng quang phổ hấp thụ nguyên tử hơi -
lạnh hoặc quang phổ hấp thụ nguyên tử huỳnh quang hơi - lạnh [55]: nguyên
tắc của phương pháp là các hợp chất thủy ngân trong đất được chiết bằng nước
cường thủy khử về dạng nguyên tố bằng thiếc (II) clorua, định lượng trên thiết
bị phổ hấp thụ nguyên tử h a hơi lạnh hoặc huỳnh quang nguyên tử. Phương
pháp này chỉ xác định được hàm lượng tổng thủy ngân trong đất, trầm tích với
giới hạn xác định là 0,1 mg/kg.
Nhật Bản là Quốc gia có nhiều nghiên cứu về thủy ngân và các dạng hợp
chất của n trong các đối tượng môi trường. Bộ Môi trường Nhật Bản có ban
hành hướng dẫn về phương pháp phân tích thủy ngân tổng số và metyl thủy
ngân trong các đối tượng mẫu môi trường [56]. Trong hướng dẫn này thủy
ngân tổng số trong các đối tượng mẫu được phân tích trên thiết bị CV - AAS,
metyl thủy ngân được phân tích trên thiết bị GLC/ECD sử dụng cột nhồi thủy
tinh.
Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) đã c một số phiên bản về
phương pháp xác định hàm lượng thủy ngân trong trong đất, trầm tích như
EPA 3052: Kỹ thuật chiết thủy ngân và các kim loại khác trong mẫu lỏng, mẫu
rắn bằng axit và lò vi sóng; EPA 7473: Xác định hàm lượng tổng thủy ngân
trong mẫu rắn và lỏng bằng phương pháp tạo hỗn hống và quang phổ hấp thụ
nguyên tử với kỹ thuật chiết theo hướng dẫn EPA 3052. Các phương pháp này
chỉ cho phép xác định hàm lượng tổng thủy ngân trong mẫu mà không xác định
được từng dạng tồn tại của thủy ngân trong môi trường [26, 57].
Năm 2014, tiêu chuẩn EPA 3200 [58] hướng dẫn về phân loại và định
lượng các dạng của thủy ngân bằng chiết xuất có hỗ trợ vi sóng, chiết chọn lọc
dung môi và chiết pha rắn, người ta chia thành các dạng. Tiêu chuẩn hướng
35
dẫn kỹ thuật xử lý mẫu kết hợp với các kỹ thuật đo để có thể xác định hàm
lượng các dạng thủy ngân và hàm lượng tổng thủy ngân trong đất.
Hướng dẫn này phân chia các dạng thủy ngân trong mẫu đất thành các
dạng:
- Hợp chất thủy ngân vô cơ c thể chiết tách được (HgCl2, Hg(OH)2,
Hg(NO3)2, HgSO4, HgO, các hợp chất Hg2+
khác)
- Hợp chất thủy ngân dạng hữu cơ c thể chiết được (CH3HgCl,
CH3CH2HgCl)
- Dạng thủy ngân không chiết được: thủy ngân bán di động (Thủy ngân
nguyên tố, phức của Hg2+
); Thủy ngân không di động (Hg2Cl2, HgS,
HgSe)
Theo hướng dẫn này, các dạng thủy ngân có thể chiết trong mẫu được
chiết vi sóng hoặc chiết siêu âm bằng hỗn hợp HCl/ C2H5OH. Dịch chiết được
chiết pha rắn qua đĩa chiết SFC (Sulphydryl cotton fiber). Đĩa chiết được rửa
giải bằng các dung dịch phù hợp để chiết dạng thủy ngân vô cơ và thủy ngân
hữu cơ. Cặn còn lại của quá trình trên được sử dụng để chiết dạng bán di động
bằng dung dịch HNO3 đặc, cuối cùng dạng không di động được chiết bằng
dung dịch hỗn hợp HNO3 và HCl. Sau khi chiết xuất các dạng được phân tích
trên thiết bị phù hợp.
1.6. Tổng quan về địa điểm lấy mẫu thực tế
1.6.1. Tổng quan về cửa sông Hàn, thành phố Đà Nẵng
Sông Hàn là 1 trong 4 con sông chính của thành phố Đà Nẵng ngoài
sông Vu Gia, Cu Đê và Phú Lộc, thuộc hạ lưu của sông Thu Bồn. Con sông
Hàn bắt đầu ở ngã ba sông chỗ hợp lưu giữa sông Cẩm Lệ và sông Vĩnh Điện,
tại phường Hòa Cường Nam thuộc quận Hải Châu, cũng là nơi giáp giới với
hai quận Cẩm Lệ và Ngũ Hành Sơn. Sông chảy theo hướng Nam-Bắc, đi qua
địa bàn các quận Hải Châu, Ngũ Hành Sơn, Sơn Trà rồi đổ ra vịnh Đà Nẵng
với chiều dài khoảng 7,2km.
Tọa độ vùng cửa sông là 16°05’25” vĩ độ bắc và 108°13’26” kinh độ
đông. Chiều rộng của sông khoảng 900 - 1.200m, độ sâu trung bình 4 - 5m, lưu
lượng dòng chảy 3m3/giây, có cảng sông đủ khả năng tiếp nhận các loại tàu
hàng, tàu du lịch có trọng tải 3.000 – 4.000 tấn, là đầu mối giao thông thủy nối
36
với các quận Ngũ Hành Sơn, Cẩm Lệ, huyện Hòa Vang và một số huyện thuộc
tỉnh Quảng Nam.
Trước sức ép của sự gia tăng dân số, sự phát triển các khu khu công
nghiệp, khu du lịch, các hoạt động nông - lâm - ngư nghiệp trong thời gian qua,
đặc biệt là có rất nhiều dự án phát triển ven biển, ven sông, một mặt góp phần
nâng cao hiệu quả kinh tế - xã hội, nhưng một mặt cũng gây những tác động
tiêu cực đến môi trường, hệ sinh thái và cảnh quan.
1.6.2. Tổng quan làng nghề Minh Khai, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên
Là một trong 47 làng nghề ô nhiễm nhất trên cả nước, làng Minh Khai
gặp những vấn đề về ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ở cả ba môi trường là
đất, nước, không khí. Theo ước tính, mỗi ngày có khoảng 500 chuyến xe tải
chở nhựa phế thải đưa vào làng. Phế thải được thu gom từ nhiều địa phương
như: Hải Phòng, Thanh Hóa, Nghệ An, Sơn La và khắp các tỉnh thành trong cả
nước đặc biệt là các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh. Thành
phần các loại phế liệu này cũng đa dạng khác nhau như:
- Chất thải công nghiệp: Tivi, radio, bao bì công nghiệp, vỏ máy thiết bị
bằng nhựa...
- Chất thải nông nghiệp: Vỏ đựng phân bón hay thuốc trừ sâu, bao bì vật
tư nông nghiệp...
- Chất thải dịch vụ: Chai dung dịch truyền, chai đựng hóa chất...
- Chất thải sinh hoạt: Hộp mỹ phẩm, túi nilon, chai nhựa...
Các nguồn chất thải được thải thẳng trực tiếp ra môi trường mà không hề
có một phương pháp xử lý nào, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng tại địa
phương.
Tóm tắt phần tổng quan của luận án
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.
37
- 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 chọn lọc 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 chọn lọc 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”. Mục tiêu của
luận án là xây dựng và đề xuất quy trình xác định một số dạng thủy ngân trong
mẫu trầm tích, áp dụng quy trình xây dựng được để đánh giá các dạng thủy ngân
trong 02 loại mẫu, cột trầm tích lấy tại cửa sông Hàn, thành phố Đà Nẵng và
trầm tích ao, hồ lấy tại làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, thị trấn Như Quỳnh,
huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên.
38
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng 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. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp tổng quan tài liệu
Tìm đọc và tổng hợp các tài liệu, các bài báo, các báo cáo khoa học
trong và ngoài nước liên quan đến nội dung luận án để tìm hiểu về đối tượng
nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu.
2.2.2. Các phương pháp đo, định lượng
a) Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hóa hơi lạnh CV
- AAS
Các dạng của thủy ngân trong mẫu khi chuyển về Hg2+
bằng quy trình
xử lý mẫu thích hợp được định lượng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử kỹ thuật h a hơi lạnh, sử dụng tác nhân khử SnCl2.
Các phép định lượng Hg2+
trong dung dịch được thực hiện trên thiết bị
phân tích thủy ngân bán tự động Model Hg 201 sản xuất tại Nhật Bản (Model
Hg-201 Semi-automated Mercury Analyzer - Sanso Seisakusho Co.
Ltd.,Tokyo, Japan), tại phòng Hóa phân tích, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Quy trình hoạt động của thiết bị được thực hiện theo hướng dẫn của nhà
sản xuất [56] như sau:
39
Hút chính xác một thể tích dung dịch mẫu cho vào bình phản ứng (5mL),
một lượng dư dung dịch SnCl2 10% (0,5mL) được hệ thống bơm tự động liên
tục vào bình phản ửng để khử Hg2+
về thủy ngân nguyên tử trạng thái hơi :
Hg2+
+ SnCl2 Sn4+
+ Hg0 + 2Cl
-
Hơi thủy ngân tạo ra từ bình phản ứng được đẩy ra do áp lực không khí
và cho qua bình chứa dung dịch NaOH 1M để loại hơi axit. Quá trình này được
thực hiện tuần hoàn trong hệ với khoảng thời gian nhất định (30 giây) bằng hệ
van bốn chiều với tốc độ dòng khí là 1- 1,5 lít/phút quay một g c 90 độ để làm
giàu và thu được tối đa lượng hơi thủy ngân trong bình phản ứng. Hơi thủy
ngân sau khi làm giàu được dẫn qua bình đá để loại hơi nước rồi chuyển vào
cuvet thạch anh nằm trên chùm sáng của đèn catot rỗng. Thu toàn bộ chùm
sáng, phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ c bước s ng đặc trưng của thủy
ngân là 253,7nm để đo cường độ hấp thụ nhờ máy quang phổ hấp thụ nguyên
tử, chỉ thị tín hiệu được ghi trên bộ tự ghi các pic hấp thụ. Sơ đồ khối thiết bị
đo được mô tả ở hình 2.1
Hình 2.1: Sơ đồ khối của thiết bị phân tích thủy ngân
- Các điều kiện đo của thiết bị phân tích thủy ngân được tổng hợp ở bảng
2.1.
40
Bảng 2.1: Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của thủy ngân
Nguồn sáng Đèn thủy ngân MU25L - VQ
Bƣớc sóng 253,7 nm
Độ nhạy 8,5
Thời gian đo 60 giây
Thể tích mẫu đo (mL) 5mL
b) Phương pháp sắc ký khí GC/ECD
Một trong các phương pháp được nhiều nh m nghiên cứu sử dụng để
định lượng metyl thủy ngân là phương pháp sắc ký khí (GC) sử dụng cột nhồi
(packed column) hoặc cột mao quản (capillary column) chuyên dụng với chiều
dài, độ dày màng pha tĩnh thích hợp kết hợp detector cộng kết điện tử (ECD)
hoặc khối phổ (MS) [45, 59, 60].
Với điều kiện hiện c của phòng thí nghiệm, luận án thực hiện khảo sát
quy trình phân tích metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD sử dụng cột mao
quản DB 608 (30m x0,25mm x 0,25m). Các phép đo được thực hiện trên máy
GC/ECD,Varian 4500 (Mỹ) tại Phòng thí nghiệm Môi trường, Trường Đại học
Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Hình 2.2 mô tả sơ đồ khối thiết bị đo
GC/ECD.
Hình 2.2: Sơ đồ khối thiết bị GC
c) Phương pháp nhiễu xạ tia X
Phương pháp nhiễu xạ tia X [61, 62] cung cấp các thông tin về thành
phần pha và cấu trúc của mẫu. Khi chiếu một chùm tia X vào mẫu, điện từ
41
trường của tia X sẽ tương tác với các nguyên tử nằm trong mạng tinh thể. Các
tia khuếch tán từ tương tác này c thể giao thoa với nhau. Nếu gọi góc tới của
tia X với mặt phẳng tinh thể là thì sự giao thoa chỉ có thể xảy ra nếu phương
trình Bragg được thỏa mãn:
2dsinn
Trong đ :
n là bậc nhiễu xạ và có giá trị nguyên (n = 1,2,3,...)
λ là chiều dài bước sóng bức xạ tia X
d là khoảng cách giữa hai mặt mạng tinh thể cạnh nhau
ɵ là góc chiếu tia X
Việc đo các cực đại nhiễu xạ tia X theo góc khác nhau sẽ cho phép xác
định được hằng số d đặc trưng cho cấu trúc pha của mẫu. Do vậy, cấu trúc pha
của mẫu được xác định dựa vào các đỉnh nhiễu xạ 2θ đặc trưng.
Giản đồ nhiễu xạ tia X dùng để xác định sự thay đổi cấu trúc pha của
mẫu trước và sau khi thực hiện các quá trình chiết trong nghiên cứu này. Phép
đo nhiễu xạ tia X được thực hiện trên máy D8 Advance Bruker tại Phòng Hóa
phân tích - Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
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 của phương pháp phân tích
Trong phân tích định lượng, để có kết quả phân tích đáng tin cậy thì
phương pháp phân tích sử dụng phải đảm bảo độ tin cậy. Độ tin cậy của
phương pháp phân tích được đánh giá thông qua việc xác nhận giá trị sử dụng
của phương pháp và xác định độ không đảm bảo đo.
a) Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích
Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp (Method Validation) là sự khẳng
định bằng việc kiểm tra và cung cấp bằng chứng khách quan chứng minh rằng
phương pháp đ đảm bảo độ tin cậy, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra [63, 64].
42
Một số thuật ngữ và định nghĩa sử dụng trong tài liệu này được trích dẫn
từ TCVN 6910-4: 2001 (ISO 5725-4 : 1994), một số hướng dẫn của AOAC và
Euracchem [65, 66, 67].
Giá trị quy chiếu được chấp nhận (accepted reference value): Giá trị
được chấp nhận làm mốc để so sánh (giá trị lý thuyết, nồng độ mẫu chuẩn của
một số tổ chức quốc gia/ quốc tế nhận, giá trị trung bình,…)
Độ chính xác (accuracy): Mức độ gần nhau giữa kết quả thử nghiệm và
giá trị quy chiếu được chấp nhận
Độ đúng (trueness): Mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của một
dãy lớn các kết quả thử nghiệm và giá trị quy chiếu được chấp nhận.
Độ chệch (bias): Mức độ sai khác giữa kỳ vọng của các kết quả thử
nghiệm và giá trị quy chiếu được chấp nhận.
Độ chụm (precision): Mức độ gần nhau giữa các kết quả thử nghiệm độc
lập nhận được trong điều kiện quy định.
Độ lặp lại (repeatability): độ lặp là phép đo sự biến đổi của các kết quả
đo trong thời gian ngắn. Độ lặp lại là độ chụm của các kết quả được đo dưới
điều kiện cùng phương pháp, cùng vật liệu thử nghiệm, cùng phòng thí nghiệm,
cùng người thực hiện, trong thời gian ngắn.
Khoảng tuyến tính của một phương pháp phân tích là khoảng nồng độ ở
đ c sự phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đo được và nồng độ chất phân
tích.
Phương pháp xác định một số thông số khi thực hiện xác nhận giá trị sử
dụng của phương pháp phân tích được thực hiện theo hướng dẫn của
Euracchem [68, 69] cụ thể như sau:
(1) Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của thiết bị
- Độ ổn định của tín hiệu phân tích được đánh giá thông qua độ lệch
chuẩn của tín hiệu đo các dung dịch chuẩn khi bơm lặp lại.
- Giới hạn phát hiện (IDL) và giới hạn định lượng (IQL) của thiết bị:
Xác định tỷ lệ tín hiệu và nhiễu đường nền đối với mẫu đo c nồng độ thấp
(S/N = Signal to noise ratio), trong đ : S là chiều cao tín hiệu của chất phân
tích, N là nhiễu đường nền. Tính độ lệch chuẩn SD của tỷ lệ S/N; IDL = SD;
IQL = 3SD.
43
(2) Xác định khoảng tuyến tính và phƣơng trình hồi quy tuyến tính
của đƣờng chuẩn.
Để xác định khoảng tuyến tính cần thực hiện đo tín hiệu các dung dịch
chuẩn có nồng độ thay đổi (tối thiểu 6 điểm chuẩn, mỗi điểm chuẩn đo lặp ít
nhất 2 lần, lấy giá trị trung bình của tín hiệu) rồi khảo sát sự phụ thuộc giữa tín
hiệu và nồng độ, tính toán để đánh giá sự phụ thuộc giữa tín hiệu và nồng độ
cho đến khi không còn tuyến tính. Để đánh giá sự phụ thuộc giữa tín hiệu và
nồng độ là tuyến tính, cần thực hiện các đánh giá sau:
+ Đánh giá hệ số tương quan hồi quy R: Chỉ tiêu đầu tiên để đánh giá sự
phụ thuộc giữa tín hiệu và nồng độ là tuyến tính là R phải đạt theo yêu cầu sau:
0,995 ≤ R ≤ 1 hay 0,99 ≤ R2 ≤ 1.
Tuy nhiên, việc sử dụng hệ số tương quan hồi quy R chưa đủ để đánh giá
phụ thuộc giữa tín hiệu và nồng độ là tuyến tính, cần phải sử dụng thêm các đại
lượng thống kê để đánh giá [70, 71]. Trong nghiên cứu này chúng tôi đã thực
hiện đánh giá Thông qua hệ số chất lượng QC (quality coefficient) và chuẩn
Mandel.
+ Đánh giá thông qua hệ số chất lượng QC [70, 72, 73]:
√∑
(2.1)
Trong đ :
: là giá trị trung bình của các giá trị y
là giá trị tính dựa vào đường hồi quy và giá trị x
df = n-2 (với n là số điểm chuẩn)
Giới hạn chấp nhận đối với mối tương quan hồi quy tuyến tính giữa tín
hiệu và nồng độ là QC < 5% .
+ Đánh giá dạng phù hợp của phương trình hồi quy theo chuẩn thống kê
Mandel [70, 74, 75].
(2.2)
44
Trong đ : Sx,y và Sx,y,2 được xác định theo công thức:
√∑
(2.3)
Sx,y được tính theo phương trình hồi quy tuyến tính bậc nhất của tập số
liệu, Sx,y,2 được tính theo phương trình hồi quy bậc 2
df là bậc tự do (df = n - 2 với phương trình hồi quy tuyến tính bậc 1, df =
n-3 với phương trình hồi quy bậc 2).
Giá trị tính được so với giá trị tra bảng F (99%, df1 = 1, df2 = n-3), nếu
nhỏ hơn giá trị tra bảng thì mối tương quan giữa x và y tuân theo phương
trình hồi quy tuyến tính bậc 1.
(3) Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) của
phƣơng pháp
Các thí nghiệm xác định LOD được tiến hành trên nền môi trường đã
khảo sát có nồng độ thấp. Thực hiện phân tích 10 lần song song và tính kết quả
(2.4)
√∑( )
(2.5)
Trong đ :
Xi : Giá trị tính được của lần thử nghiệm thứ i;
: Giá trị trung bình của các lần thử nghiệm;
độ lệch chuẩn của kết quả thử nghiệm, n là số lần thí nghiệm lặp
Tiếp theo, đánh giá giá trị LOD xác định được thông qua hệ số R theo
công thức:
- Nếu 4 < R < 10 thì nồng độ mẫu thử là phù hợp và LOD tính được là đáng tin
cậy;
- Nếu R < 4 thì phải dùng mẫu thử có nồng độ cao hơn, hoặc thêm một lượng
nhỏ chất chuẩn vào dung dịch thử đã dùng, làm lại thí nghiệm và tính lại R
- Nếu R > 10 thì phải dùng mẫu thử có nồng độ nhỏ hơn, hoặc pha loãng mẫu
thử đã dùng và làm lại thí nghiệm và tính lại R
45
Việc bố trí thí nghiệm để xác định LOQ sẽ kết hợp với tính LOD. Giá trị
LOD với thí nghiệm trên nền mẫu môi trường được tính theo công thức:
LOQ = 10xSD (2.6)
(4) Độ chính xác của phương pháp
Độ chính xác của phương pháp được đánh giá thông qua hai thành phần
là độ chụm và độ đúng. Trong nghiên cứu này, độ chụm được sử dụng là độ lặp
lại (repeatability).
Cách xác định độ lặp: Tiến hành làm thí nghiệm lặp lại 10 lần (ít nhất 6
lần) trên cùng nền mẫu trắng có thêm chuẩn (mỗi lần bắt đầu từ cân mẫu). Tính
độ lệch chuẩn SD theo công thức (2.4) và độ lệch chuẩn tương đối RSD.
(2.7)
Giá trị của RSD% được đánh giá theo quy định của AOAC (phụ lục 4).
Cách xác định độ đúng: Giống như độ chụm, độ đúng là một khái niệm
định tính. Đối với đa số mẫu phân tích, giá trị thực không thể biết một cách
chính xác, tuy nhiên nó có thể có một giá trị quy chiếu được chấp nhận (gọi
chung là giá trị đúng).
Muốn xác định được độ đúng cần phải tìm được giá trị đúng, c 3 cách
khác nhau để xác định độ đúng bao gồm: so sánh kết quả thực nghiệm với kết
quả thực hiện bởi một phương pháp đối chiếu, hoặc sử dụng mẫu đã biết nồng
độ (mẫu kiểm tra hoặc mẫu chuẩn được chứng nhận - CMR), hoặc xác định độ
thu hồi.
Trong nghiên cứu này:
- Mẫu chuẩn được chứng nhận (CRM) sử dụng để đánh giá độ đúng của
quy trình xác định hàm lượng tổng thủy ngân bằng phương pháp CV-AAS
- Với các quy trình còn lại, chúng tôi sử dụng phương pháp đánh độ
đúng thông qua xác định độ thu hồi.
Cách xác định độ thu hồi:
46
Phân tích lặp trên 6 lần trên nền mẫu môi trường thêm chuẩn bằng
phương pháp khảo sát ở ba mức nồng độ thấp, cao, trung bình so với giá trị
giới hạn trong các tài liệu. Tính độ thu hồi theo công thức sau đây:
- Đối với mẫu thử:
(2.8)
Trong đ :
R%: Độ thu hồi, %
Cm+c: Nồng độ chất phân tích trong mẫu thêm chuẩn
Cm: Nồng độ chất phân tích trong mẫu thử
Cc: Nồng độ chuẩn thêm (lý thuyết)
Sau đ tính độ thu hồi chung là trung bình của độ thu hồi các lần làm lặp
lại. Sử dụng chuẩn so sánh của AOAC (phụ lục 4) để đánh giá độ thu hồi.
b) Xác định độ không đảm bảo đo của phương pháp
Khái niệm
Độ không đảm bảo đo (KĐBĐ) của phép đo (phương pháp phân tích) là
thông số gắn với kết quả của phép đo, thông số này đặc trưng cho mức độ phân
tán của các giá trị có thể chấp nhận được quy cho đại lượng đo của phép đo.
Các nguồn gây ra độ KĐBĐ
Trong một phép thử có rất nhiều nguồn gây ra độ không đảm bảo đo,
một số nguồn cơ bản có thể kể đến là: mẫu thử, hoạt động lấy mẫu, nền mẫu
điều kiện bảo quản, quá trình xử lý mẫu, dung môi và thuốc thử, thiết bị, con
người, ...và các nguồn ngẫu nhiên khác.
Có nhiều cách đánh giá độ không đảm bảo đo, tuy nhiên ở Việt Nam
thường phổ biến sử dụng các ước lượng độ không đảm bảo đo theo hướng dẫn
của Eurachem.
Cách tiến hành
Bƣớc 1: Ước lượng độ KĐBĐ thành phần, gồm hai thành phần chính là
khả năng tái lặp của phòng thí nghiệm (URw) và độ thu hồi của phương pháp
47
Ước lượng độ KĐBĐ từ khả năng tái lặp trong phòng thí nghiệm (URw)
+ Sử dụng mẫu chuẩn từ dung dịch chuẩn (mẫu QC): Tiến hành
phân tích lặp lại tối thiểu 20 lần mẫu chuẩn (mẫu trầm tích sạch thêm chuẩn).
Sau đ tính độ KĐBĐ của mẫu chuẩn theo công thức:
(2.9)
Trong đ : URw, standard: độ KĐBĐ của mẫu chuẩn; SD: độ lệch chuẩn; TB:
giá trị hàm lượng trung bình của mẫu chuẩn (ng/g hoặc µg/g).
+ Tiến hành phân tích tối thiểu 10 mẫu môi trƣờng với các nền mẫu
khác nhau, mỗi mẫu lặp lại 2 lần. Tính giá trị trung bình của mỗi mẫu, tính sai
số thực nghiệm của các lần lặp lại của các mẫu, tính phần trăm sai khác (RPD).
Sau đ tính độ KĐBĐ của mẫu môi trường theo công thức:
(2.10)
Từ dữ liệu thực nghiệm của mẫu chuẩn và mẫu môi trường, ước lượng
được độ KĐBĐ URW từ khả năng tái lặp của PTN theo công thức sau:
√
(2.11)
Ước lượng độ KĐBĐ từ độ thu hồi thực nghiệm của phòng thí nghiệm
Công thức xác định độ KĐBĐ từ độ thu hồi thực nghiệm
√
(2.12)
Trong đ :
√∑
(2.12)
Ubias: độ KĐBĐ từ sai số của phòng thí nghiệm
RMSbias: được tính toán từ sai số trong phòng thí nghiệm thông qua giá
trị độ thu hồi của mẫu thêm chuẩn.
Uadd: sai số từ hóa chất, dụng cụ thủy tinh. Sai số này rất nhỏ so với giá
trị của Ubias nên coi Uadd = 0
Bias: sai khác của độ thu hồi trung bình so với 100%
48
nη: số mức nồng độ thêm chuẩn
Bƣớc 2: Ước lượng độ KĐBĐ tổng hợp từ các thành phần
Độ không đảm bảo đo tổng hợp được tính theo công thức sau:
√
(2.13)
Bƣớc 3: Ước lượng độ KĐBĐ mở rộng
Độ không đảm bảo đo mở rộng được tính theo công thức sau:
(2.14)
Trong đ , hệ số phủ k chỉ ra mức độ tin cậy của độ KĐBĐ. Thông
thường, k =2 để chỉ mức độ tin cậy của giá trị u là 95%, k còn có các giá trị 1;
2,58; 3 với các mức độ tin cậy của u khác nhau. Trong nghiên cứu này chúng
tôi chọn k = 2.
c) Biểu diễn độ không đảm bảo đo
+ Cách viết độ không đảm bảo đo chuẩn tổng hợp:
Kết quả (đơn vị) với độ không đảm bảo đo chuẩn U (đơn vị)
Chú ý: Không sử dụng dấu “±” khi báo cáo độ không đảm bảo đo chuẩn
vì dấu này thường gắn với độ tin cậy cao như 95% và 99%.
+ Cách viết độ không đảm bảo đo mở rộng
Thông thường, độ không đảm bảo đo mở rộng với hệ số phủ k = 2 được
viết như sau:
Kết quả (đơn vị) ± U (đơn vị)
2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
2.3.1. Hóa chất
Các hóa chất dùng trong nghiên cứu bao gồm:
- Các dung dịch axit đặc: HNO3 65%; HClO4 72%; H2SO4 98%; HCl
37%.
- Các chất chuẩn: Dung dịch chuẩn Hg2+
1000 ppm; Metyl thủy ngân
clorua (CH3HgCl); HgS; HgO; chất chuẩn MESS - 3.
49
- Các dung môi: Toluen, Clorofrm, Metanol.
- Các hóa chất khác: SnCl2, NaOH, KOH, KMnO4, NH2OH.HCl,
Na2S2O3.5H2O, CuCl, KBr, CuSO4 HSCH2CH(NH2)COOH·HCl·H2O (L -
Cysteine).
Các hóa chất sử dụng đều là các hóa chất tinh khiết phân tích của hãng
Merck.
2.3.2. Chuẩn bị hóa chất
a) Các dung dịch chuẩn
- Dung dịch chuẩn Hg2+
: Các dung dịch chuẩn có nồng độ thấp hơn được
pha loãng từ dung dịch chuẩn gốc Hg2+
1000 ppm.
- Hai loại dung dịch chuẩn metyl thủy ngân clorua 100 mg Hg/Lít trong
dung môi metanol và dung môi toluen được pha từ CH3HgCl dạng rắn. Dung
dịch chuẩn metyl thủy ngân clorua 1 mg Hg/Lít được pha loãng từ các dung
dịch trên. Các dung dịch metyl thủy ngân clorua có nồng độ thấp hơn được pha
loãng từ các dung dịch này.
b) Các dung môi và hóa chất khác
.- Các dung dịch HNO3 - HClO4 (1:1); H2SO4 0,05M; HCl 6M được pha
từ các axit đặc tương ứng.
- Các dung dịch NaOH 5M, Na2S2O3 0,01M, KBr 4M, KMnO4 1%:
NH2OH.HCl 0,5%: được pha từ các hóa chất tinh thể tương ứng
- Dung dịch SnCl2: Hòa tan 11,9 gam SnCl2.2 H2O trong 9 mL HCl,
thêm nước cất, định mức đến 100 mL. Sau đ sục khí N2 với tốc độ 100
mL/phút trong 20 phút. Dung dịch được bảo quản lạnh và đựng trong chai thủy
tinh tối màu.
- Dung dịch H2SO4 4M bão hòa CuSO4: Pha loãng 22,3mL H2SO4 đặc
trong nước cất và định mức đến 100mL. Sau đ , thêm CuSO4 vào cho đến khi
dung dịch bão hòa.
- Dung dịch L - Cysteine: Hòa tan 50 mg L- Cystine trong 50mL nước
cất. Dung dịch được chuẩn bị cho mỗi lần phân tích.
50
- Dung dịch chuẩn metyl thủy ngân - Cystein nồng độ 100µg Hg/Lít:
Chuyển 30 mL dung dịch L - Cysteine và 3 mL dung dịch chuẩn Metyl thủy
ngân clorua trong dung môi Toluen hàm lượng 1 mg Hg/Lít đã chuẩn bị ở trên
vào ống ly tâm thủy tinh 50 mL, lắc 3 phút để metyl thủy ngân chuyển vào pha
nước, ly tâm ở 1200 vòng/phút trong 3 phút, tách lấy pha nước ở phía trên.
Dung dịch thu được c hàm lượng 100 µg Hg/Lít. Dung dịch bảo quản lạnh,
trong tối sử dụng được trong 1 tháng.
2.3.3. Dụng cụ, thiết bị
1. Các dụng cụ thông dụng trong phòng thí nghiệm
2. Bình định mức thạch anh 50mL chuyên dùng xử lý mẫu phân tích
tổng thủy ngân
3. Ống ly tâm thủy tinh 50 mL có chia vạch
4. Bếp gia nhiệt hotplate với nhiệt độ bề mặt lên tới 2500C
5. Thiết bị ly tâm lạnh DIGICEN 21R của Anh
6. Thiết bị sàng rung, xác định cỡ hạt MRC
7. Máy lắc ngang
8. Bộ siêu âm để rửa dụng cụ, siêu âm mẫu, S30 Elmasonic
9. Cân phân tích độ chính xác 0,01mg của hãng Satorius.
10. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật h a hơi lạnh
(CV - AAS) chuyên dùng cho phân tích thủy ngân Model Hg 201 được sản
xuất tại Nhật Bản.
11. Thiết bị sắc kí khí Varian GC - 450, Detector cộng kết điện tử
(ECD).
Các phép phân tích được thực hiện trên các mẫu có nồng độ thấp, do vậy
trong quá trình thực hiện chúng tôi nhận thấy độ sạch của các dụng cụ chứa
mẫu, xử lý mẫu cũng như các dụng cụ thông thường đều có ảnh hưởng đến độ
chính xác của phép đo. Do vậy, trước khi dùng các dụng cụ này được ngâm rửa
theo quy trình sau:
Bước 1: Rửa dụng cụ bằng chất tẩy rửa, tráng rửa nhiều lần bằng nước
máy.
Bước 2: Đun n ng dung dịch KMnO4 1% được pha trong môi trường
axit (1 lít dung dịch rửa được pha từ 10 gam KMnO4 và 30mL dung dịch
51
H2SO4 đặc). Ngâm dụng cụ trong dung dịch này từ 12 - 24h, sau đ tráng nước
máy nhiều lần.
Bước 3: Siêu âm bằng dung dịch NH2OH.HCl trong 30 phút.
Bước 4: Siêu âm bằng nước cất trong 30 phút, tráng lại 3 lần bằng nước
cất.
Bước 5: Sấy khô dụng cụ
Bước 6: Kiểm tra dụng cụ trước khi sử dụng
2.4. Thực nghiệm
Với mục tiêu nghiên cứu của đề tài, nội dung thực nghiệm tập trung vào
phát triển và xác nhận giá trị sử dụng quy trình phân tích các đối tượng sau
đây: (i) tổng thủy ngân, (ii) metyl thủy ngân, (ii) một số dạng thủy ngân trong
mẫu trầm tích.
Các nội dung nghiên cứu thực nghiệm cụ thể bao gồm:
- Lấy mẫu trầm tích, chuẩn bị các loại mẫu;
- Đánh giá độ tin cậy của quy trình xác định tổng thủy ngân trong trầm
tích;
- Khảo sát quy trình, đánh giá độ tin cậy của quy trình xác định metyl
thủy ngân trong trầm tích bằng 2 phương pháp GC/ECD và CV- AAS;
- Khảo sát quy trình, đánh giá độ tin cậy của quy trình chiết chọn lọc xác
định một số dạng của thủy ngân trong trầm tích;
- Ứng dụng các quy trình đã khảo sát để phân tích mẫu môi trường.
2.4.1. Chuẩn bị mẫu cho nghiên cứu
a) Lấy mẫu và xử lý sơ bộ mẫu môi trường
Nghiên cứu sử dụng 2 loại mẫu trầm tích môi trường là mẫu trầm tích
mặt và mẫu trầm tích cột.
Mẫu trầm tích mặt được lựa chọn với đối tượng ao, hồ tại các khu vực
có nhiều hoạt động phát thải dạng nguồn điểm và tính chất mẫu trầm tích
không ổn định. Mẫu trầm tích cột được lựa chọn ở khu vực cửa sông, là nơi
chịu các nguồn phát thải không chủ định, trầm tích có tính chất ổn định hơn.
52
Trong nghiên cứu này, mẫu trầm tích mặt được lấy tại một số kênh, ao,
hồ tại làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, thị trấn Như Quỳnh, huyện Văn Lâm,
tỉnh Hưng Yên vào tháng 3 năm 2016. Bảng 2.2 liệt kê ký hiệu mẫu và mô tả
đặc điểm các vị trí lấy mẫu.
Bảng 2.2: Vị trí lấy mẫu tại làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Văn
Lâm, tỉnh Hƣng Yên
STT
Ký
hiệu
mẫu
Tọa độ vị trí lấy mẫu
Mô tả vị trí N E
1 MK1 20°59'40,7" 105°59'07,8" Hồ nhân tạo c tổng diện tích là
1300 m2
2 MK2 20°59'37,61" 105°59'6,00"
Ao trồng rau muống c nước
thải từ xưởng sản xuất hộ gia
đình thải vào.
3 MK3 20°59'33,27" 105°59'9,90" Ao trồng rau muống, bên cạnh
là bãi rác nhựa.
4 MK4 20°59'30,40" 105°59'14,91"
Ao trồng rau muống, tiếp nhận
nước thải từ xưởng sản xuất của
gia đình
5 MK5 20°59'30,43" 105°59'13,49"
Ao nước trong nhà dân c
xưởng tái chế trong nhà, gần vị
trí mẫu MK5
6 MK6 20°59'39,96" 105°58'49,61"
Trên dòng kênh dài, gần cống
thải của xưởng sản xuất gia
đình
7 MK7 20°59'20,14" 105°58'44,91" Trên dòng kênh dài, cách mẫu
MK6 1km về phía nam
8 MK8 21°0'1,07" 105°58'54,79" Trên dòng kênh dài, cách mẫu
MK7 1km về phía bắc
9 MK9 21° 0'25,79" 105°59'2,10" Trên dòng kênh dài, cách mẫu
MK7 2km về phía bắc
10 MK10 20°59'34,41" 105°59'4,56" Ao trồng rau muống, bên cạnh
là bãi rác nhựa.
53
Hình 2.3: Sơ đồ vị trí lấy mẫu tại tại làng nghề tái chế nhựa Minh Khai
Mẫu trầm tích cột được lấy tại cửa sông Hàn, thành phố Đà Nẵng vào
tháng 10 năm 2014, ký hiệu mẫu và mô tả vị trí lấy mẫu được thể hiện ở bảng
2.3. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu được thể hiện ở hình 2.3 và 2.4.
Bảng 2.3: Vị trí lấy mẫu trầm tích cột tại cửa sông Hàn và biển ven bờ Đà Nẵng
TT
Ký
hiệu
mẫu
Tọa độ Mô tả vị trí lấy mẫu
N E
1 SH1 N 16°5'48" E 108°12'25" Biển ven bờ, Gần cảng Tiên sa
(cách 1 km)
2 SH2 N 16°06'07" E 108°12'04" Biển ven bờ, cách sân golf 2km
3 SH3 N 16°06'38" E 108°12'17" Eo vịnh Đà Nẵng
4 SH4 N 16°5'36,0" E 108°13'12,0" Cửa sông Hàn
5 SH5 N 16° 6'8,00" E 108°13'7,00"
Điểm xa ngoài biển, chếch phải
là cảng Tiên Sa, nhiều tàu
thuyền.
54
Hình 2.4: Sơ đồ vị trí lấy mẫu tại cửa sông Hàn và biển Đà Nẵng
Lấy mẫu trầm tích mặt: Thực hiện theo hướng dẫn của tiêu chuẩn ISO
5667-12:1995, tại mỗi vị trí lựa chọn lấy 01 mẫu, sử dụng cuốc bùn Peterson
lấy mẫu ở lớp bề mặt khoảng 0 - 10 cm, trộn đều, tiến hành bao gói cẩn thận
bằng giấy nhôm, cho vào túi polyetilen (PE) có kẹp và bảo quản trong hộp, làm
lạnh bằng đá gel và vận chuyển ngay về phòng thí nghiệm. Tất cả quá trình vận
chuyển và bảo quản theo TCVN 6663-15:2004 (ISO 5667-15:1999).
Lấy mẫu trầm tích cột: Thực hiện theo hướng dẫn của cơ quan bảo vệ
môi trường bang Ohio của Mỹ (Ohio EPA), tại mỗi vị trí lựa chọn lấy 1 cột
trầm tích. Mẫu trầm tích cột được lấy bằng phương pháp sử dụng ống có pitton
đơn giản do Cơ quan Năng lượng nguyên tử Úc (ANSTO) thiết kế. Với thiết kế
này, các thợ lặn tiếp cận đáy biển và đ ng ống lấy mẫu theo chiều thẳng đứng
từ từ theo nguyên tắc thiết bị lấy mẫu tiếp đáy chậm để tránh làm xáo động bề
mặt tiếp xúc trầm tích - nước. Độ sâu của cột lấy mẫu được thiết kế với chiều
dài 1m. Mẫu trầm tích cột sau khi lấy được bảo quản đông lạnh, đảm bảo
không c sự xáo trộn các lớp trầm tích trong quá trình vận chuyển. Sau khi
mẫu được vận chuyển về phòng thí nghiệm, cắt cột trầm tích thành các lát với
độ dày 5cm ở trạng thái đông lạnh. Ở mỗi đoạn cạo bỏ lớp bao ngoài khoảng
0,5cm để loại bỏ ảnh hưởng của sự xáo trộn giữa lớp trầm tích trên và lớp dưới
c thể xảy ra trong quá trình lấy mẫu.
55
Mẫu trầm tích mặt và các lát cắt của mẫu trầm tích cột được xử lý sơ bộ
bằng cách sấy khô chân không, nghiền mịn bằng cối sứ và rây qua rây để được
kích thước hạt nhỏ hơn 0,025 mm và loại bỏ cát, sỏi.
Mẫu sau khi rây được chuyển vào túi nilon, bảo quản lạnh cho đến khi
phân tích.
b) Chuẩn bị các loại mẫu cho quá trình khảo sát, tối ưu các quy trình phân tích
Để khảo sát các điều kiện, tối ưu quy trình phân tích hàm lượng tổng
thủy ngân, metyl thủy ngân và một số dạng khác cần chuẩn bị một số loại mẫu
như mẫu trắng, mẫu thêm chuẩn. Các mẫu này được chuẩn bị theo quy trình
tham khảo tại một số nghiên cứu tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Các loại
mẫu sử dụng cho quá trình khảo sát và cách chuẩn bị chúng được mô tả ở bảng
2.4.
Bảng 2.4: Các loại mẫu sử dụng trong nghiên cứu và cách tạo mẫu
STT Tên mẫu Mục đích
sử dụng Cách tạo mẫu TLTK
1 Mẫu trầm
tích trắng
Khảo sát
quy trình
phân tích
Chọn mẫu trầm tích c hàm lượng tổng
Hg thấp, đem nung ở 700oC trong 3 giờ [39]
2
Mẫu trầm
tích trắng
thêm
chuẩn
metyl
thủy
ngân
Clorua
Khảo sát
quy trình
phân tích
- Mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn metyl
thủy ngân Clorua : Do không c mẫu
trầm tích chuẩn phù hợp, mẫu dùng để
khảo sát hiệu suất chiết thủy ngân hữu
cơ và metyl thủy ngân được chuẩn bị
bằng cách thêm chuẩn metyl thủy ngân
vào mẫu trầm tích trắng. Mẫu trầm tích
trắng thêm chuẩn metyl thủy ngân
Clorua với hàm lượng 40 µg Hg/kg
được tạo ra như sau: Cân chính xác
khoảng 100 g trầm tích không chứa
thủy ngân đã chuẩn bị ở trên cho vào
bình n n, đặt bình n n vào máy lắc
ngang và tiến hành lắc, thêm từng giọt
dung dịch metyl thủy ngân pha trong
CH3OH c nồng độ 0,08 mg Hg/l vào
bình nón (thêm chính xác 50,0 mL)
[76]
56
STT Tên mẫu Mục đích
sử dụng Cách tạo mẫu TLTK
trong vòng 3 giờ, tiếp tục lắc qua đêm.
Tiến hành cô quay chân không ở 450C
đến khô.
3
Mẫu trầm
tích trắng
thêm
chuẩn
các chất
dạng rắn
(ví dụ
HgO,
HgS...)
Khảo sát
quy trình
phân tích
Cân chính xác khoảng 2 gam mẫu trầm
tích trắng vào ống ly tâm thủy tinh,
thêm chính xác một khối lượng chất
cần thêm chuản dạng tinh khiết phù
hợp, lắc rung trong 30 phút để trộn đều
mẫu.
[39]
4
Mẫu môi
trường
thêm
chuẩn
Đánh giá
độ đúng
của
phương
pháp
thông qua
độ thu hồi
- Mẫu môi trường thêm chuẩn metyl
thủy ngân Clorua: Thực hiện tương tự
như mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn
- Mẫu môi trường thêm chuẩn các chất
dạng rắn: Thực hiện tương tự như mẫu
trầm tích trắng thêm chuẩn
2.4.2. Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích hàm lượng tổng thủy ngân
a) Quy trình xác định
Quy trình xác định hàm lượng tổng thủy ngân được Bộ Môi trường Nhật
Bản ban hành năm 2004 [56], đây là tài liệu được sử dụng rộng rãi trên thế
giới. Trong quy trình này hỗn hợp axit HClO4 , HNO3 đặc, H2SO4 đặc được sử
dụng cho quá trình xử lý mẫu ở nhiệt độ 2200C - 230
0C trong 30 phút. Dung
dịch sau xử lý được xác định trên thiết bị phân tích thủy ngân CV - AAS
(Model Hg - 201, do công ty Sanso Seisakusho của Nhật Bản sản xuất).
Năm 2008, tác giả Vũ Đức Lợi [52] đã khảo sát lại tỷ lệ các axit sử dụng
cho xử lý mẫu, chiều dài bình định mức đun mẫu để hạn chế sự mất mẫu. Quá
trình xử lý mẫu được tiến hành trong các bình định mức 50 mL làm bằng thủy
tinh thạch anh có chiều dài bình 120 mm, đun trên bếp điện điều chỉnh được
nhiệt độ. Khi vô cơ h a ở nhiệt độ cao sẽ xảy ra quá trình bay hơi của các axit
57
và thủy ngân, vì vậy chiều dài bình phản ứng phân hủy mẫu c vai trò như một
ống sinh hàn giúp ngưng tụ hơi axit và thủy ngân để cho quá trình vô cơ h a
xảy ra hoàn toàn. Dung dịch sau khi xử lý được đo trên thiết bị quang phổ hấp
thụ nguyên tử AAS - 3300 Perkin- Elmer sử dụng bộ h a hơi lạnh MHS-10.
Kế thừa các kết quả trên, nghiên cứu này đề xuất quy trình xác định hàm
lượng tổng thủy ngân trên cơ sở xử lý mẫu bằng axit, đun n ng trong bình định
mức đã cải tiến ở nghiên cứu [52], định lượng trên thiết bị CV - AAS (Nhật
Bản) theo hướng dẫn của tài liệu [56]. Quy trình gồm các bước sau:
- Cân tối đa 0,5g mẫu trầm tích đã xử lí sơ bộ cho vào bình định mức
50mL bằng thủy tinh thạch anh có chiều dài bình 120 mm
- Thêm 0,5mL nước cất và lần lượt cho vào bình 2mL hỗn hợp axit
HClO4 và HNO3 đậm đặc tỉ lệ 1:1, 5mL H2SO4 đặc.
- Đun ở nhiệt độ 2200C - 230
0C trong 30 phút.
- Để nguội đến nhiệt độ phòng rồi định mức đến vạch 50 mL
- Đo hàm lượng của thủy ngân trong dung dịch đã xử lý trên thiết bị CV - AAS
b) Xác nhận giá trị sử dụng và xác định độ không đảm bảo đo của phương
pháp
Do quy trình phân tích tổng thủy ngân trong nghiên cứu này tổng hợp từ
các nghiên cứu khác nên phương pháp tham chiếu thuộc nh m phương pháp
không tiêu chuẩn. Đối với xác nhận giá trị sử dụng quy trình phân tích cho
phương pháp không tiêu chuẩn, các thông số cần đánh giá bao gồm: Độ ổn
định của tín hiệu đo, giới hạn phát hiện (IDL) và giới hạn định lượng của thiết
bị (IQL), Khoảng tuyến tính; Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng
(LOQ) của phương pháp; Độ chính xác (độ lặp lại và độ đúng), độ không đảm
bảo đo [64].
Phương pháp tiến hành xác nhận giá trị sử dụng và xác định độ không
đảm bảo đo được thực hiện theo hướng dẫn ở mục 2.2.2.
2.4.3. Khảo sát, đánh giá quy trình xác định hàm lượng metyl thủy ngân
trong trầm tích
58
Xác định metyl thủy ngân trong trầm tích gặp nhiều kh khăn do hàm
lượng metyl thủy ngân trong mẫu thường rất thấp và quá trình xử lý mẫu gặp
nhiều kh khăn do ảnh hưởng của các chất trong nền mẫu như sulfua, axit
humic, aminoaxit và protein [41]. Các phương pháp phân tích metyl thủy ngân
phổ biến hiện nay là sắc ký lỏng [51, 77, 78] hoặc sắc ký khí ghép nối với các
đầu dò c độ nhạy cao như bắt giữ điện tử (ECD) [56, 45, 59, 44], phổ hấp thụ
nguyên tử (AAS) [79], phổ huỳnh quang nguyên tử (AFS) [79, 80, 81]. Có một
vài nghiên cứu sử dụng phương pháp khác như CV - AAS, DMA để xác định
metyl thủy ngân trong các đối tượng mẫu sinh học và trầm tích [24, 82]. Trong
luận án này, 02 phương pháp xác định hàm lượng metyl thủy ngân trong mẫu
trầm tích được lựa chọn để nghiên cứu, bao gồm:
(1) Xử lý mẫu và định lượng metyl thủy ngân trên thiết bị CV-AAS;
(2) Xử lý mẫu và định lượng metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD.
a) Khảo sát quy trình xác định metyl thủy ngân trong trầm tích bằng
phương pháp CV - AAS
Đối với quy trình phân tích metyl thủy ngân trong trầm tích bằng
phương pháp CV-AAS, nghiên cứu thực hiện khảo sát lại quy trình xử lý mẫu
theo nguyên tắc của phương pháp đã được Chiara Maggi và cộng sự được
nghiên cứu [49]. Theo quy trình này, các dạng thủy ngân hữu cơ và vô cơ được
chiết ra khỏi trầm tích bằng dung dịch HCl 6M, sau đ tách dạng thủy ngân
hữu cơ bằng dung môi Toluen. Sử dụng dung dịch L - Cystine 1% để chiết
chọn lọc metyl thủy ngân từ pha Toluen, định lượng metyl thủy ngân trong
Toluen bằng phương pháp DMA (Phương pháp đốt trực tiếp dịch chiết).
Các thay đổi trong nghiên cứu của chúng tôi là:
- Sứ dụng kỹ thuật CV-AAS đề định lượng metyl thủy ngân sau khi chiết
vào dung dịch L -Cystine thay cho kỹ thuật DMA.
- Theo quy trình đã mô tả ở mục 2.4.2 về phương pháp CV-AAS thể tích
dịch chiết trước khi đưa vào xác định T - Hg thường nhỏ hơn 5mL, do vậy
nồng độ dung dịch L - Cystine được tăng lên 3% để giảm thể tích dịch chiết.
- Khảo sát lại thời gian lắc chiết của các pha chứa chất cần phân tích và
dung môi chiết ở giai đoạn xử lý mẫu; thể tích dung môi Toluen, thể tích dung
59
dịch L - Cystine trong các bước tách metyl thủy ngân ra khỏi dịch chiết để
nhằm tiết kiệm thời gian xử lý mẫu và chi phí/ để xác định điều kiện tối ưu phù
hợp với phòng thí nghiệm.
Quy trình thực nghiệm được thực hiện theo các bước mô tả ở sơ đồ hình
2.5, mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành làm lặp 3 lần.
Hình 2.5: Sơ đồ khảo sát quy trình xác định MeHg bằng phƣơng pháp CV
- AAS
b) Khảo sát quy trình xác định metyl thủy ngân trong trầm tích bằng
phương pháp GC/ECD
Khảo sát điều kiện định lượng metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD
Lựa chọn cột tách: Hiện nay, trong kỹ thuật phân tích metyl thủy ngân
trên thiết bị GC/ECD, người ta thường sử dụng cột nhồi với pha tĩnh là 10%
KOCL - Hg trên Chromosorb W hoặc 5-10% poly-diethylene glycol trên
Chromosorb W [52, 45, 83]. Một số nghiên cứu gần đây trong phép đo
GC/ECD sử dụng cột tách mao quản, điển hình là nghiên cứu A.M. Caricchina,
G. Minervini, P.Solda và cộng sự [44] sử dụng cột tách SPB 608. Cột mao
quản c ưu điểm là được sử dụng khá phổ biến trong các phòng thí nghiệm và
cho hiệu suất tách cao với các hợp chất hữu cơ.
60
Trong diều kiện nghiên cứu, chúng tôi lựa chọn cột tách là DB 608 là
loại cộtcột này có thành phần pha tĩnh giống với cột SPB 608 (35% Phenyl
Polysilphenylenesiloxane) để thực hiện khảo sát điều kiện định lượng metyl
thủy ngân trên thiết bị GC/ECD.
Khảo sát một số điều kiện định lượng: các điều kiện khảo sát bao gồm:
nhiệt độ detector, nhiệt độ injector, chương trình nhiệt độ lò cột.
Quá trình khảo sát được thực hiện đối với dung dịch chuẩn metyl thủy
ngân nồng độ 50 ppb, thể tích mẫu chuẩn mỗi lần bơm trong các thí nghiệm là
1µl.
Khảo sát điều kiện xử lý mẫu
Điều kiện xử lý mẫu để phân tích metyl thủy ngân trong trầm tích trên
thiết bị GC/ECD được thực hiện theo quy trình tham chiểu là kết quả nghiên
cứu của A.M. Caricchina và cộng sự [44]. Theo quy trình mô tả ở tài liệu [44]
thủy ngân hữu cơ được chiết vào dung môi Toluen bằng hỗn hợp các dung dịch
KOH/CH3OH , CuSO4/H2SO4 và KBr, sử dụng dung dịch L - Cystine để chiết
chọn lọc metyl thủy ngân từ dung môi toluen, cuối cùng chuyển Metyl thủy
ngân trong dịch chiết sang dung môi benzen và phân tích trên thiết bị GC/ECD
Varian 3600, sử dụng cột mao quản SPB - 608.
Nguyên tắc của quy trình này dựa trên tính chất hóa lí của muối metyl
thủy ngân với anion liên kết, do metyl thủy ngân cysteinat tan trong nước
nhưng không tan trong dung môi hữu cơ (benzene hoặc touen) trong khi đ
metyl thủy ngân clorua không tan trong nước mà lại tan trong dung môi hữu
cơ. Sự khác nhau về tính chất h a lí này đã được dùng để tách và làm sạch mẫu
trước khi phân tích. Sau đ metyl thủy ngân được xác định bằng phương pháp
sắc kí khí với detector bắt điện tử (ECD).
Nghiên cứu này đã thực hiện khảo sát thể tich Toluen dể tách thủy ngân
hữu cơ và kháo sát nồng độ L - Cystine để tách metyl thủy ngân từ hỗn hợp
dịch chiết. Ở bước chiết ngược metyl thủy ngân vào pha hữu cơ để đo trên thiết
bị GC, nghiên cứu thay thế hỗn hợp benzen/ CuSO4 bão hòa/ KBr 4M bằng
cách axit hóa phức metyl thủy ngân - Cystine, sau đ thêm toluen để chiết
metyl thủy ngân. Quy trình này nhằm
61
Quy trình thực nghiệm khảo sát điều kiện xử lý mẫu chiết chọn lọc metyl
thủy ngân cho phép định lượng trên thiết bị GC/ECD được thực hiện theo mô
tả ở sơ đồ hình 2.6.
Hình 2.6: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định MeHg bằng phƣơng
pháp GC/ECD
Mỗi thí nghiệm khảo sát ở sơ đồ hình 2.7 tiến hành làm lặp 3 lần.
c) Đánh giá độ tin cậy của 02 quy trình xác định metyl thủy ngân trong
trầm tích
Các quy trình xác định metyl thủy ngân trong trầm tích bằng phương
pháp CV-AAS và GC/ECD đều là các quy trình được phát triển trên cơ sở
tham khảo một số kết quả nghiên cứu.
Độ tin cậy của các quy trình xây dựng được đánh giá giá qua các thông
số khoảng tuyến tính, LOD, LOQ, độ lặp, độ thu hồi, độ không đảm bảo đo.
Riêng quy trình phân tích trên thiết bị GC/ECD, do chưa c quy trình hướng
dẫn cũng như nghiên cứu về điều kiện đo của thiết bị nên cần thực hiện thêm
việc đánh giá độ ổn định của tín hiệu đo, xác định giới hạn phát hiện và giới
hạn định lượng của thiết bị.
62
Phương pháp tiến hành xác nhận giá trị sử dụng và xác định độ không
đảm bảo đo được thực hiện theo hướng dẫn ở mục 2.2.2.
2.4.4. Khảo sát, đánh giá quy trình chiết chọn lọc một số dạng của thủy ngân
trong trầm tích
Như đã trình bày trong phần tổng quan (mục 1.5.1), hiện nay có nhiều
cách phân loại các dạng của thủy ngân trong trầm tích, mỗi cách phân loại có
quy trình chiết chọn lọc các dạng khác nhau. Theo nghiên cứu của N. Issaro và
cộng sự [21], trong các nghiên cứu thực hiện đối với mẫu trầm tích biển và
trầm tích ao, hồ không có nguồn thải đặc biệt thì thường nghiên cứu các dạng
sau: dạng hòa tan trong nước, dạng hòa tan trong axit, dạng hữu cơ, dạng HgS,
dạng cặn dư. Một số nghiên cứu về dạng thủy ngân trong đất và trầm tích chịu
tác động từ các hoạt động như khai thác mỏ, khai thác khoáng sản, nhiệt
điện…c xác định thêm dạng thủy ngân kim loại. Theo kết quả một số nghiên
cứu, hàm lượng của mỗi dạng hòa tan trong nước, dạng HgO thường rất nhỏ
(nhỏ hơn 2%), các dạng này đều là các dạng linh động, c độc tính cao hơn
dạng không linh động (HgS). Mặt khác, các dạng này đều hòa tan được trong
các dung dịch axit loãng. Vì vậy, một số nghiên cứu đã ghép các dạng này vào
với nhau để chiết ra khỏi mẫu trong 1 bước chiết. Căn cứ vào những lý do trên,
tham khảo cách phân dạng và quy trình chiết chọn lọc các dạng ở tài liệu [24,
39, 40], 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 đ )
Quy trình chiết chọn lọc xác định các dạng được đề xuất theo sơ đồ hình 2.7.
63
Hình 2.7: Sơ đồ chiết chọn lọc các dạng F1, F2, F3, F4
Quy trình chiết các dạng được thực hiện dựa trên việc tham khảo 2 tài
liệu chính [39, 40]. Để xây dựng được quy trình hoàn chỉnh của sơ đồ hình 2.8
cần thực hiện các khảo sát, đánh giá quy trình xác định các dạng F1, F2, F3.
Việc khảo sát các quy trình xác định từng dạng F1, F2, F3 được thực hiện độc
lập trên mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn.
a) Khảo sát quy trình xác định dạng F1
Thủy ngân hữu cơ là dạng được lựa chọn chiết đầu tiên trong quy trình,
vì vậy phải lựa chọn dung môi chiết để không làm ảnh hưởng đến các dang
khác. Một số dung môi có thể sử dụng để chiết dạng này gồm benzen, toluen,
clorofom. Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn dung môi clorofom do ít
độc hơn các dung môi trên và tính phân cực mạnh. Quy trình thực nghiệm khảo
sát điều kiện chiết dạng F1 được thực hiện theo mô tả ở sơ đồ hình 2.8, với mỗi
thí nghiệm khảo sát tiến hành lặp 3 lần.
64
Hình 2.8: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định dạng F1
b) Khảo sát quy trình xác định dạng F2
Dạng F2 gồm HgO và các muối tan tốt trong nước như HgCl2, HgSO4.
Theo nghiên cứu của Hayao Sakamoto và cộng sự [39], HgO tan tốt trong các
dung dịch axit H2SO4, HCl và HNO3 ngay cả ở nồng độ nhỏ, tuy nhiên HCl và
HNO3 có khả năng hòa tan 1 lượng rất nhỏ HgS, vì vậy để chiết dạng F2 lựa
chọn dung dịch H2SO4.
Hình 2.9: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định dạng F2
65
Quy trình thực nghiệm khảo sát điều kiện chiết dạng F2 được thực hiện
theo mô tả ở sơ đồ hình 2.9, với mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành làm lặp 3
lần.
c) Khảo sát quy trình xác định dạng F3
Dạng F3 là HgS, đây là một chất rất kh tan ngay cả trong các dung dịch
axit đặc, do vậy để khảo sát quy trình xác định dạng F3, bước đầu tiên chúng
tôi khảo sát tính tan của HgS trong một số axit và hỗn hợp axit đã được các
nghiên cứu thực hiện để lựa chọn dung dịch dùng để chiết.
Theo nghiên cứu của một số tác giả HgS không tan trong dung dịch axit
HNO3 đặc, dung dịch axit H2SO4 đặc, ít tan trong dung dịch HCl đặc [39], tan
tốt trong dung dịch Na2S bão hòa do tạo phức thủy ngân polysunphua hòa tan
trong nước [84, 41, 42, 85, 86], tuy nhiên phương pháp này phức tạp vì cần
phải loại bỏ sunfua dư trước khi xác định hàm lượng thủy ngân trên thiết bị CV
- AAS. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn khảo sát tính tan trong các dung dịch axit.
Theo các nghiên cứu [84, 85], để làm tăng độ tan của HgS trong các dung dịch
axit thì cần phải bổ sung thêm một số tác nhân như CuCl, KI. Do đ , khi thực
hiện khảo sát tính tan của HgS trong dung dịch axit có bổ sung thêm CuCl.
Khảo sát tính tan của HgS
Tham khảo các tài liệu trên, nghiên cứu khảo sát tính tan của HgS trong
các dung dịch: dung dịch HCl 1:1; dung dịch HCl + HNO3 với các tỷ lệ thể tích
HCl : HNO3 : H2O là 1:1:1; 1:1:2; 1:1:3; 1:1:4; 1:1:5 trong các điều kiện không
có và có bổ sung CuCl.
Cách tiến hành: Cân 10,0 mg HgS, thêm 20 mL dung dịch axit, với các
thí nghiệm bổ sung CuCl thì bổ sung thêm 0,5 gam CuCl, lắc trong 10 phút,
tiến hành đo hàm lượng thủy ngân của dung dịch sau khi hòa tan HgS trên thiết
bị CV- AAS. Từ hàm lượng thủy ngân đo được, xác định phần trăm HgS hòa
tan trong điều kiện thí nghiệm, từ kết quả khảo sát lựa chọn dung dịch phù hợp
dùng để chiết dạng F3.
Khảo sát quy trình xác định dạng F3
Quy trình thực nghiệm khảo sát điều kiện chiết dạng F2 được thực hiện
theo mô tả ở sơ đồ hình 2.10, với mỗi thí nghiệm khảo sát làm lặp 3 lần.
66
Hình 2.10: Sơ đồ khảo sát điều kiện xử lý mẫu xác định dạng F3
d) Đánh giá độ tin cậy của quy trình chiết chọn lọc các dạng F1, F2, F3
Khảo sát sự biến đổi các pha cấu trúc qua mỗi bước chiết
Để xác định sự thay đổi các pha cấu trúc của mỗi bước chiết, nhiều
nghiên cứu đã sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD). Theo nghiên cứu
của Kim, C. S và cộng sự [87, 88], để cung cấp các thông tin đầy đủ về các pha
tồn tại trong mẫu, hàm lượng chất có trong mẫu phải lớn hơn 100µg/g (ppm).
Các mẫu trầm tích thông thường c hàm lượng tổng thủy ngân nhỏ hơn nhiều
so với mức 100 µg/g. Do vậy, thực nghiệm xác định sự thay đổi các pha cấu
trúc của mỗi bước chiết bằng phổ XRD cần tiến hành trên mẫu môi trường
thêm chuẩn.
Chọn mẫu trầm tích SH1 (mẫu lấy tại sông Hàn, độ sâu 0 - 5 cm), thêm
chuẩn vào mẫu các chất CH3HgCl, HgO, HgCl2, HgS sao cho hàm lượng của
mỗi chất lớn hơn 100µg/g (ppm). Tiến hành chiết các dạng F1, F2, F3 theo quy
trình đã khảo sát. Cặn sau khi chiết mỗi dạng được làm khô trong tủ sấy ở
400C, sau đ đem đi đo phổ XRD trên thiết bị D8 Advance Bruker của Đức tại
Viện Hóa học - Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Đánh giá độ tin cậy của quy trình chiết chọn lọc các dạng F1, F2, F3
Độ tin cậy của quy trình xác định hàm lượng các dạng của thủy ngân
trong trầm tích được đánh giá thông qua độ lặp và độ đúng.
67
+ Đánh giá độ lặp: Phân tích 1 mẫu môi trường lặp 06 lần theo quy trình
đã khảo sát (nghiên cứu lựa chọn mẫu SH2, độ sâu 0 - 5 cm).
+ Đánh giá độ đúng: Do không có mẫu trầm tích chuẩn các dạng F1, F2,
F3 vì vậy khi đánh giá độ đúng của quy trình tiến hành đánh giá dựa trên hiệu
xuất chiết của mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn đối với 3 chất metyl thủy ngân
clorua, HgO, HgS.
2.4.5. Áp dụng các quy trình đã khảo sát để xác định các dạng thủy ngân
trong trầm tích
Trên cơ sở các quy trình đã được tối ưu, tiến hành phân tích các dạng
thủy ngân trong mẫu môi trường đã lấy tại mục 2.4.1: tổng thủy ngân; dạng
metyl thủy ngân; các dạng F1, F2, F3, F4.
2.5. Công thức tính kết quả
Công thức tính hàm lượng tổng thủy ngân và hàm lượng các dạng trong
trầm tích:
(2.15)
Trong đ :
CHg: Hàm lượng thủy ngân hoặc các dạng hợp chất của thủy ngân
biểu thị theo đơn vị ngHg/g
C đo: Hàm lượng thủy ngân trong dung dịch sau xử lý mẫu xác định
trên thiết bị đo (ng/mL)
m: Khối lượng trầm tích (g)
k: Hệ số khô kiệt của mẫu
Vmẫu: Thể tích dung dịch sau xử lý mẫu (mL)
Với phương pháp CV - AAS: Cđo được tính dựa vào chiều cao của pic.
Với phương pháp GC/ECD: Cđo được tính dựa vào diện tích pic.
68
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả xác nhận giá trị sử dụng quy trình phân tích hàm lƣợng
tổng thủy ngân
Quy trình xác định hàm lượng tổng thủy ngân trong mẫu trầm tích được
thực hiện theo mô tả mục 2.4.2 trong đ sử dụng quy trình xử lý mẫu đã tối ưu
trong nghiên cứu [52] và quy trình đo trong hướng dẫn của Bộ Môi trường
Nhật Bản [56].
3.1.1. Đánh giá độ ổn định của tín hiệu đo, xác định khoảng tuyến tính của
đường chuẩn.
Đường chuẩn được xây dựng với dung dịch chuẩn là metyl thủy ngân -
Cystein và tiến hành vô cơ h a mẫu trong cùng điều kiện như đối với mẫu môi
trường (đường chuẩn trên nền mẫu trắng).
Trước hết, khảo sát để xác định khoảng nồng độ lớn nhất mà phần ghi tín
hiệu của thiết bị có thể ghi được (tín hiệu thu được khi đo độ hấp thụ của các
dung dịch là chiều cao pic), kết quả cho thấy nồng độ lớn nhất mà bộ phận ghi
tín hiệu có thể đo được là 1,6 µg Hg/L. Tiếp đ , chọn điểm thấp nhất là giới
hạn định lượng của thiết bị có nồng độ 0,05 µg Hg/L. Tiến hành xây dựng
đường chuẩn trong khoảng nồng độ từ 0,05 µg Hg/L đến 1,6 µg Hg/L với các
nồng độ trong bình định mức sau khi đã định mức đến vạch 50 mL là 0,05; 0,1;
0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6 µg Hg/L.
Để đánh giá độ ổn định tín hiệu đo của thiết bị, tiến hành đo lặp lại mỗi
điểm chuẩn 5 lần, kết quả đo được thể hiện ở bảng 1, phụ lục 1. 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%).
Sử dụng phần mềm Origin 8.5 để xây dựng đường chuẩn từ số liệu trung
bình 5 lần đo, xác định khoảng tuyến tính của đường chuẩn theo hướng dẫn ở
mục 2.2.4.
69
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Chie
u c
ao (
mm
)
Nong do (ppb)
Phuong trinh y = a + b*x
a 2,305 Sa 1,797
b 112,3 Sb 1,988
Adj. R-Square Pearson's r N
0,9972 0,9987 10
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Ch
ieu c
ao (
mm
)
Nong do (ppb)
Equation y = a + b*x
a 1,319 Sa 1,532
b 114,7 Sb 1,940
Adj. R-Square Pearson's r N
0,9977 0,9990 9
Hình 3.1: Đồ thị đƣờng chuẩn xác định T-Hg
Mặc dù trong cả 2 khoảng: từ 0,05 µg Hg/L đến 1,6 µg Hg/L và từ 0,05 µg
Hg/L đến 1,4 µg Hg/L hệ số tương quan R đều thảo mãn R2 > 0,995, hệ số chất
lượng QC đều nhỏ hơn 5%. Tuy nhiên, khi xét theo chuẩn thống kê Mandel thì
chỉ ở khoảng nồng độ từ 0,05 µg Hg/L đến 1,4 µg Hg/L sự phụ thuộc giữa nồng
độ và chiều cao pic là tuyến tính. Với khoảng nồng độ từ 0,05 µg Hg/L đến 1,6 µg
Hg/L thì sự phụ thuộc giữa nồng độ và chiều cao pic là không tuyến tính. Kết quả
tính toán hệ số chất lượng QC và chuẩn Mandel để xác định khoảng tuyến tính
từ 0,05 µg Hg/L đến 1,4 µg Hg/L được thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3.1: Kết quả tính hệ số chất lƣợng QC và chuẩn Mandel xác định
khoảng tuyến tính phƣơng pháp xác định T- Hg
ni xi yi đối với
hàm bậc
nhất
đối với
hàm bậc 2
đối với hàm
hồi quy bậc
nhất
đối với hàm
hồi quy bậc
hai
(
)
đối với hàm hồi
quy bậc nhất
1 0,05 6,30 7,05 4,90 0,567 1,949 10,2.10-5
2 0,1 11,70 12,79 11,32 1,182 0,145 21,2.10-5
3 0,2 22,60 24,26 23,98 2,741 1,914 49,3.10
-5
4 0,4 48,40 47,19 48,65 1,459 0,063 26,2.10-5
5 0,6 70,10 70,13 72,44 0,001 5,471 0,01.10-5
6 0,8 95,80 93,07 95,35 7,476 0,207 134,38.10-5
7 1,0 119,40 116,00 117,37 11,543 4,121 207,49.10-5
8 1,2 140,10 138,94 138,51 1.348 2,516 24,22.10-5
9 1,4 156,90 161,88 158,78 24.760 3,521 445,04.10-5
70
Phương trình hồi quy bậc nhất biểu thị mối quan hệ giữa nồng độ và chiều cao pic:
y = 114,68x + 1,32 ( R2 = 0,998)
Phương trình hồi quy bậc hai biểu thị mối quan hệ giữa nồng độ và chiều cao pic:
y = -1101.x2 + 129,95.x - 1,57 ( R2 = 0,9992)
Theo kết quả bảng 3.1:
√∑
Với df = 7 thì QC = 3,63%, các giá trị Sx,y; Sx,y,2 được tính theo công thức (2.3) có
kết quả là Sx,y = 2,701 và Sx,y,2 = 1,822. Kết quả tính chuẩn theo công thức (2.2) là
9,39.
Theo kết quả tra bảng phân phối chuẩn Fisher với xác suất tin cậy 99% và bậc tự
do lần lượt là 1 và 6 thì F(99%, 1,6) = 13,75, như vậy < F (99%, 1,6). Như vậy, đánh
giá theo hệ số chất lượng QC và chuẩn Mandel thì phương trình hồi quy giữa nồng độ
và chiều cao pic tuân theo bậc nhất trong khoảng nồng độ từ 0,05 đến 1,4 µg Hg/L. Do
đ , khoảng tuyến tính được xác định từ 0,05 đến 1,4 µg Hg/L.
Với các dạng thủy ngân được xử lý mẫu để chuyển về dạng Hg2+ đều sử dụng
khoảng tuyến tính trong dải nồng độ từ 0,05 đến 1,4 µg Hg/L.
3.1.2. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp
Thực hiện thí nghiệm theo mô tả ở bảng 2.5, qua kết quả khảo sát sơ bộ hàm
lượng các mẫu phân tích, nghiên cứu đã lựa chọn mẫu trầm tích có hàm khảo sát là 5,56
ng/g trọng lượng khô làm mẫu để xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định
lượng (LOQ) của phương pháp. Thực hiện phân tích lặp 10 lần mẫu này theo quy trình
mô tả ở mục 2.4.2. Từ giá trị hàm lượng thủy ngân xác định được trong 10 phép đo, tính
toán các giá trị SD, RSD, LOD, LOQ theo các công thức (2.3), (2.4), (2.5). Các kết quả
thí nghiệm và tính toán được thống kê ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: Kết quả xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của phƣơng
pháp xác định T-Hg
Lần lặp Khối lƣợng cân Hàm lƣợng Hg trong trầm tích (ng/g)
Lần 1 0,5015 5,56
Lần 2 0,5004 5,91
Lần 3 0,5026 6,23
Lần 4 0,5085 5,48
Lần 5 0,5007 5,56
Lần 6 0,5026 5,20
Lần 7 0,5003 6,26
71
Lần lặp Khối lƣợng cân Hàm lƣợng Hg trong trầm tích (ng/g)
Lần 8 0,5018 5,55
Lần 9 0,5009 5,91
Lần 10 0,5037 5,53
Trung bình 5,72
SD 0,35
RSD 6,03
LOD 1,04
R 5,52
LOQ 3,45
Theo kết quả thực nghiệm và tính toán, giá trị LOD của phương pháp phân tích tổng
hàm lượng thủy ngân trong trầm tích trên thiết bị CV-AAS là 1,04 ng/g.
Giá trị LOQ được tính theo LOD trên mẫu thử theo công thức
LOQ = 3*LOD
Từ đ , giá trị LOQ của phương pháp là 3,45 ng/g.
Theo hướng dẫn của AOAC, giá trị hệ số R tính từ giá trị LOD của quy trình phân
tích là 5,52. Giá trị này thuộc khoảng từ 4 ÷ 10 chứng tỏ nồng độ dung dịch thử là phù hợp
và LOD, LOQ tính được là đáng tin cậy
3.1.3. Đánh giá độ chính xác của phương pháp phân tích
Như đã trình bày ở bảng 2.5, mục 2.4.2, độ chính xác của phương pháp được đánh
giá bằng độ chụm và độ đúng (độ thu hồi) theo hai cách là sử dụng mẫu chuẩn quốc tế và
mẫu môi trường thêm chuẩn.
a) Đánh giá độ chính xác dựa vào mẫu chuẩn quốc tế (vật liệu chuẩn)
Thực hiện quy trình phân tích hàm lượng thủy ngân thep mô tả ở mục 2.4.2 trên mẫu
chuẩn MESS - 3, lặp lại 6 lần quy trình này.
So sánh kết quả thực nghiệm của nghiên cứu với giá trị hàm lượng thủy ngân đã
được chứng nhận, tính độ chệch (bias), RSD để đánh giá độ đúng và độ lặp của quy trình
phân tích.
Các kết quả thực nghiệm và tính toán thể hiện ở bảng 3.3.
72
Bảng 3.3: Kết quả phân tích T- Hg trong mẫu trầm tích chuẩn MESS - 3
Lần
lặp
Khối
lƣợng
cân
Hàm lƣợng
xác định
đƣợc trong
mẫu (ng/g)
Hàm
lƣợng
trung
bình
(ng/g)
Giá trị
chứng chỉ
(ng/g)
Độ chệch
(∆, %)
RSD
(%)
1 0,2037 82,48
87,38 91,00 ± 9,00
Nhỏ nhất: 6,56
Lớn nhất:
12,62
3,83
2 0,2010 89,57
3 0,2024 88,94
4 0,2030 86,70
5 0,2008 91,66
6 0,2025 84,93
Theo quy định của Cục Dược phẩm và thực phẩm Mỹ (USFDA) quy
định độ chệch của các phương pháp xác định hàm lượng các chất trong mẫu
phân tích theo cách sử dụng vật liệu chuẩn phải không được lớn hơn 15% [89].
Theo kết quả bảng 3.2 giá trị ∆ = 6,56 ÷ 12,62 %; RSD = 3,83 thỏa mãn điều
kiện theo yêu cầu về đánh giá độ chính xác của phương pháp
Nếu đánh giá theo chuẩn t, giá trị t thực nghiệm được tính toán theo
công thức:
| |
√
Trong đ : µ là giá trị tham chiếu, là giá trị trung bình của phương pháp
thử nghiệm, S2 là phương sai của phương pháp thử nghiệm, n là số lần thí
nghiệm.
Tính toán kết quả theo công thức trên ta có: ttn = 1,918
Tra bảng t (0,95; 5) = 2,571 > ttn , kết quả này cho thấy không có sự khác
nhau về kết quả của giá trị trung bình so với giá trị tham chiếu ở mức ý nghĩa
α, tức là phương pháp c độ đúng đạt yêu cầu.
Như vậy quy trình phân tích tổng thủy ngân thực hiện trong nghiên cứu
đáp ứng được yêu cầu phân tích lượng vết Hg trong trầm tích.
b) Đánh giá độ chính xác dựa vào mẫu môi trường và môi trường thêm chuẩn
73
Phương pháp xác định độ đúng sử dụng mẫu chuẩn nêu trên đánh giá
chính xác được độ đúng của quy trình phân tích nhưng trong nhiều trường hợp
không thể dễ dàng c được các mẫu chuẩn hoặc mẫu chuẩn được chứng nhận
phù hợp với phương pháp, nhất là các phòng thí nghiệm nghiên cứu do khó
khăn về kinh phí.
Do vậy, ngoài việc đánh giá độ đúng theo phương pháp mẫu chuẩn
chúng tôi cũng đã thực hiện đánh giá độ đúng thông qua xác định độ thu hồi
trên nền mẫu môi trường thêm chuẩn.
Thực hiện xác định hàm lượng tổng thủy ngân trong mẫu môi trường
(mẫu SH1, độ sâu 10 -15 cm) và mẫu môi trường thêm chuẩn ở 3 khoảng nồng
độ 100 ng/g, 500 ng/g, 1000 ng/g với dung dịch chuẩn Hg2+
100 µgHg/L và
dung dịch chuẩn metyl thủy ngân Clorua 500 µgHg/L. Phân tích lặp mỗi loại
mẫu 6 lần.
Kết quả thực nghiệm và kết quả tính độ lệch chuẩn tương đối, độ thu hồi
trung bình của các mẫu phân tích được thể hiện trong bảng 3.4.
Bảng 3.4: Kết quả đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp phân tích T- Hg
Số lần lặp
Khối
lƣợng
mẫu
(g)
Hàm lƣợng
thêm chuẩn
(ng Hg/g)
Hàm lƣợng
phân tích
đƣợc (ng
Hg/g)
Độ
thu
hồi
(%)
SD RSD
Mẫu môi trƣờng
Lần 1 0,2067 142,58
1,33 0,933
Lần 2 0,2009 144,79
Lần 3 0,2010 141,78
Lần 4 0,2097 141,96
Lần 5 0,2057 144,73
Lần 6 0,2026 143,44
Trung bình 143,21
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 100 ng/g
Lần 1 0,2007 89,69 223,72 89,76
3,67 1,64
Lần 2 0,2004 89,83 231,01 97,73
Lần 3 0,2005 89,76 229,86 96,53
Lần 4 0,2044 88,05 224,33 92,12
Lần 5 0,2019 89,17 232,10 99,68
Lần 6 0,2021 89,08 230,94 98,48
Trung bình 228,66 95,72
74
Số lần lặp
Khối
lƣợng
mẫu
(g)
Hàm lƣợng
thêm chuẩn
(ng Hg/g)
Hàm lƣợng
phân tích
đƣợc (ng
Hg/g)
Độ
thu
hồi
(%)
SD RSD
Mẫu môi trƣờng
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 500 ng/g
Lần 1 0,2012 447,27 596,97 101,45
14,12 2,37
Lần 2 0,2007 448,54 582,81 98,00
Lần 3 0,2007 448,41 577,47 96,84
Lần 4 0,2005 448,99 573,48 95,83
Lần 5 0,2042 440,72 599,59 103,55
Lần 6 0,2004 449,08 609,37 103,80
Trung bình 589,95 99,91
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 1000 ng/g
Lần 1 0,2002 899,01 1026,06 98,20
46,43 4,53
Lần 2 0,2100 857,35 918,38 90,41
Lần 3 0,2089 861,86 967,85 95,68
Lần 4 0,2003 898,65 1016,50 97,18
Lần 5 0,2011 895,12 990,98 94,71
Lần 6 0,2045 880,02 1047,25 102,73
Trung bình 994,50 96,49
Theo kết quả bảng 3.4, độ lệch chuẩn tương đối của phép phân tích đối
với các mẫu nghiên cứu cao nhất là 4,53% nhỏ hơn 15% [89], đáp ứng yêu cầu
của AOAC về đánh giá độ lặp phương pháp, như vậy có thể kết luận quy trình
phân tích nghiên cứu c độ lặp cao.
Để đánh giá độ đúng, chúng tôi so sánh kết quả tính toán độ thu hồi từ thực
nghiệm với các giá trị độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau (theo
AOAC). Tỷ lệ thu hồi thu được của nghiên cứu trong khoảng 89,76 ÷ 103,80%.
Trong ngưỡng hàm lượng phân tích của thí nghiệm, quy định của AOAC là 80
÷110%. Như vậy độ thu hồi thực nghiệm của quy trình phân tích thỏa mãn yêu
cầu của AOAC.
3.1.4. Ước lượng độ không đảm bảo đo của phương pháp
Thực hiện xác định độ không đảm bảo đo của quy trình theo hướng dẫn
ở mục 2.2.5. Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình phân tích
metyl thủy ngân được thể hiện ở bảng 3.5.
75
Bảng 3.5: Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình xác định T - Hg
Đại lƣợng
Độ không đảm
bảo đo thành
phần
Cách thực hiện Kết quả
thành phần
Kết quả
tổng
hợp
Độ không
đảm bảo đo
từ độ lặp của
phòng thí
nghiệm(URw)
Độ không đảm bảo
đo của mẫu chuẩn
(URw, standard)
Phân tích mẫu trầm
tích trắng thêm
chuẩn với hàm
lượng 200 ng Hg/g
lặp 20 lần.
TB = 197,056
SD = 8,519
URw, standard =
4,323 URW =
6,012% Độ không đảm bảo
đo của mẫu môi
trường (Ur, range)
Phân tích 10 mẫu
môi trường khác
nhau, mỗi mẫu phân
tích 02 lần.
TBRSD = 4,71
Ur, range = 4,178
Độ không
đảm bảo đo
từ độ thu hồi
thực nghiệm
của phòng thí
nghiệm (Ubais)
Độ không đảm bảo
đo tính toán từ sai
số trong phòng thí
nghiệm thông qua
giá trị độ thu hồi
của mẫu thêm
chuẩn (RMSbias)
Phân tích 01 mẫu
môi trường và mẫu
môi trường này
thêm chuẩn ở 3
mức nồng độ 100,
500, 1000 ng/gam
RMSbias =
3,306%
Ubais =
3,306 %
Độ không đảm bảo
đo từ hóa chất,
dụng cụ thủy tinh
(Uadd)
Sai số này rất nhỏ
so với giá trị của
Ubias
Coi Uadd = 0
Ước lượng độ không đảm bảo đo tổng hợp: UC = 6,861%
Ước lượng độ không đảm bảo đo mở rộng: U = 2UC = 13,72%
Như vậy, kết đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích hàm lượng tổng
thủy ngân trong trầm tích được tổng hợp như 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 mở rộng U (%) 13,72%
76
3.2. Kết quả khảo sát, đánh giá quy trình xác định hàm lƣợng metyl
thủy ngân
3.2.1. Khảo sát, đánh giá quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương
pháp CV- AAS
a) Khảo sát quy trình
Theo quy trình xử lý mẫu, các dạng thủy ngân hữu cơ và vô cơ được chiết
ra khỏi trầm tích bằng dung dịch HCl 6M, sau đ tách dạng thủy ngân hữu cơ
bằng dung môi Toluen. Sử dụng dung dịch L - Cystine để chiết chọn lọc metyl
thủy ngân từ pha Toluen theo phản ứng sau:
Thực hiện các thí nhiệm khảo sát quy trình xác định metyl thủy ngân bằng
phương pháp CV- AAS theo tiến trình thực nghiệm mô tả ở mục 2.4.3 trên mẫu
trầm tích trắng thêm chuẩn metyl thủy ngân clorua hàm lượng 20 ng Hg/g
(được chuẩn bị theo hướng dẫn ở bảng 2.4). Các yếu tố khảo sát và điều kiện
thay đổi được thể hiện ở bảng 3.7. Mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành với 3
mẫu lặp.
Bảng 3.7: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định metyl thủy ngân
bằng phƣơng pháp CV- AAS
Yếu tố kháo sát Điều kiện thay đổi
TN1 TN2 TN3 TN4 TN5
(1) Thời gian lắc chiết với axit (phút) 2 5 7 10
(2) Thể tích dung môi Toluen chiết thủy ngân từ
pha nước vào pha hữu cơ (mL) 10 20 30
(3) Thời gian lắc chiết metyl thủy ngân từ pha
nước vào pha hữu cơ (phút) 5 10 15 20 30
(4) Khảo sát thể tích dung L - Cystine 3% (mL) 1 2 3 4 5
(5) Khảo sát thời gian lắc chiết với dung dịch L
- Cystine 3% (phút) 5 10 15 20 30
77
Hàm lượng metyl thủy ngân trong các thí nghiệm được tính theo đơn vị
(ng Hg/g). Hiệu suất thu hồi metyl thủy ngân được đối chiếu với hướng dẫn
của AOAC, đối với mẫu c hàm lượng từ 10ppb ÷ 100ppb, độ thu hồi yêu cầu
là 80 ÷ 110%,
Khảo sát thời gian lắc chiết (1)
Kết quả thí nghiệm khảo sát độ thu hồi metyl thủy ngân ở các thời gian lắc
chiết với axit được thể hiện ở bảng 3.8.
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát lựa chọn thời gian lắc chiết mẫu với axit
Theo kết quả thu được, với thời gian lắc chiết 2 phút độ thu hồi nhỏ hơn
80%, từ 5 ÷10 phút độ thu hồi đạt từ 84.83% ÷ 86,56% và tăng không nhiều
sau 5 phút. Như vậy ở thời gian lắc 5 phút, quy trình chiết cho độ thu hồi cao
nằm trong khoảng yêu cầu cầu của AOAC (80 ÷110%).
Do đ ở điều kiện khảo sát (1), chúng tôi chọn thời gian lắc trong chiết
mẫu trong axit là 5 phút.
Trong thực nghiệm khảo sát các yếu tố (2) đến (5), thời gian lắc chiết
được cố định 5 phút.
Khảo sát thể tích dung môi Toluen chiết thủy ngân từ pha nước vào pha
hữu cơ (2)
Thời gian
( phút)
Khối lƣợng
mẫu (g)
Lƣợng tìm thấy (ng
Hg/g)
Lƣợng thêm
vào (ng Hg/g)
Độ thu hồi
(%)
2
2,0078 14,32
19,96
71,72
2,0014 13,74 68,83
2,0051 14,13 70,78
5
2,0010 16,87
19,96
84,48
2,0009 17,08 85,53
2,0013 16,86 84,47
7
2,0049 17,67
19,96
88,48
2,0056 17,04 85,33
2,0023 17,06 85,47
10
2,0001 17,50
19,96
87,65
2,0008 17,08 85,54
2,0031 17,26 86,48
78
Các số liệu thực nghiệm và kết quả thu được về độ thu hồi metyl thủy ngân
trong các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thể tích dung môi Toluen sử dụng chiết
metyl thủy ngân từ pha nước vào pha hữu cơ được thể hiện ở bảng 3.9.
Từ bảng kết quả trên cho thấy sử dụng 10mL dung môi, độ thu hồi đạt
74,77 % không thỏa mãn yêu cầu AOAC. Ở thể tích 20mL, 30 mL độ thu hồi
lần lượt là 87,49% và 88,87% nằm trong khoảng giá trị cho phép của AOAC
nên có thể chọn cả hai giá trị.
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát lựa chọn thể tích dung môi dùng để chiết mẫu
Toluen
(mL)
Khối lƣợng
mẫu (g)
Lƣợng tìm thấy
(ng Hg/g)
Lƣợng thêm vào
(ng Hg/g)
Độ thu
hồi (%)
10
2,0004 15,00
19,96
75,14
2,0013 14,99 75,10
2,0009 14,79 74,07
20
2,0047 17,67
19,96
88,51
2,0014 17,07 85,53
2,0064 17,65 88,44
30
2,0050 17,66
19,96
88,50
2,0017 17,90 89,69
2,0064 17,65 88,44
Từ đ ở điều kiện khảo sát (2), chúng tôi thể tích dung dịch toluen cho
quá trình chiết metyl thủy ngân từ pha nước vào pha hữu cơ là 20mL
Trong thực nghiệm khảo sát các yếu tố (3) đến (5), thể tích dung dịch
toluen để chiết tách metyl thủy ngân trong các mẫu trầm tích được cố định
20mL.
Khảo sát thời gian lắc chiết metyl thủy ngân từ pha nước vào pha hữu
cơ (3)
Thời gian lắc chiết metyl thủy ngân từ pha nước vào pha hữu cơ là yếu
tố quan trọng ảnh hưởng đến lượng metyl thủy ngân được chiết tách. Với các
giá trị thời gian khảo sát ở bảng 3.7, kết quả về hàm lượng metyl thủy ngân
trong mẫu và hiệu suất thu hồi của thí nghiệm được thể hiện ở bảng 3.10.
Theo kết quả thí nghiệm, khi lắc chiết trong 5 phút độ thu hồi của quy
trình không đạt yêu cầu. Với thời gian lắc chiết từ 10 phút trở lên cho độ thu
79
hồi của quy trình có giá trị từ 79,20 ÷ 93,72%. Ở thời gian 10 phút, độ thu hồi là
80,55% nằm trong khoảng giá trị yêu cầu của AOAC, tuy nhiên, khi lắc chiết
từ 15 phút trở lên hiệu suất thu hồi đạt giá trị cao hơn (trên 90%). Do vậy, để
tiết kiệm thời gian lắc chiết và đạt được độ thu hồi cao, chúng tôi lựa chọn thời
gian lắc chiết là 15 phút để sử dụng cho quy trình.
Bảng 3.10: Kết quả khảo sát thời gian lắc chiết dung môi
Thời gian
( phút)
Khối lƣợng
mẫu (g)
Lƣợng tìm
thấy (ng Hg/g)
Lƣợng thêm
vào (ng Hg/g)
Độ thu hồi
(%)
5
2,0058 15,16
19,96
75,97
2,0014 14,78 74,05
2,0003 14,58 73,05
10
2,0028 16,02
19,96
80,26
2,0031 15,81 79,20
2,0063 16,41 82,20
15
2,0035 17,68
19,96
88,56
2,0015 18,11 90,74
2,002 18,32 91,76
20
2,0027 18,52
19,96
92,77
2,0019 17,90 89,68
2,0046 18,71 93,72
30
2.0006 18,12
19,96
90,78
2,0065 17,86 89,47
2,0040 18,09 90,63
Trong các nghiên cứu tiếp theo thời gian lắc chiết được lựa chọn để chiết
tách metyl thủy ngân trong các mẫu trầm tích là 15 phút.
Khảo sát thể tích dung dịch L - Cystine 3% ở bước chiết MeHg từ pha
hữu cơ vào pha nước (4)
Theo nghiên cứu của Chiara Maggi và cộng sự [49], dịch chiết
L - Cystine ở bước cuối cùng được đốt trực tiếp trên thiết bị DMA nên tác giả
đã sử dụng dung dịch L - Cystine 1% trong bước chiết cuối, thể tích dịch chiết
cuối cùng là 6 mL. Trong nghiên cứu này dịch chiết ở bước cuối cùng được xử
lý theo quy trình xác định T - Hg theo hướng dẫn ở mục 2.4.2, theo quy trình
thể tích mẫu đưa vài xử lý càng ít càng tốt và không được vượt quá 5 mL, vì
vậy chúng tôi đã lựa chọn dung dịch L - Cystine 3% cho bước chiết này. Thực
80
hiện khảo sát thể tích dung dịch L - Cystine 3% dùng để chiết chọn lọc metyl
thủy ngân từ dung môi toluen, kết quả được thể hiện ở bảng 3.11.
Theo kết quả thu được, ở các giá trị thể tích L - Cystine 3% lựa chọn
khảo sát thì thể tích từ 2 ÷ 5mL, độ thu hồi có giá trị từ 81,38 ÷ 91,77%, nằm
trong khoảng yêu cầu của AOAC. Tuy nhiên khi lựa chọn thể tích L - Cystine
là 2 mL thì độ thu hồi trung bình chỉ đạt 82,70% và trong quá trình thực
nghiệm khó tách dịch chiết do thể tích dung môi nhỏ. Vởi thể tích L - Cystine
3mL trở lên, độ thu hồi đạt trên 90% và quá trinh tách các pha dễ dàng hơn do
vậy, dung dịch L - Cystine 3% với thể tích 3mL được sử dụng để chiết MeHg
từ pha hữu cơ vào pha nước.
Bảng 3.11: Kết quả khảo sát thể tích L - Cystine dùng để chiết mẫu
L-Cystine
(mL)
Khối lƣợng
mẫu (g) Lƣợng tìm thấy (ng Hg/g)
Lƣợng thêm
vào (ng Hg/g)
Độ thu hồi
(%)
1
2,0029 14,35
19,96
71,91
2,0017 13,95 69,87
2,0031 14,35 71,91
2
2,0007 16,24
19,96
81,38
2,0016 16,45 82,39
2,0054 16,83 84,32
3
2,0001 18,12
19,96
90,80
2,0023 17,69 88,62
2,0009 18,33 91,81
4
2,0060 17,66
19,96
88,45
2,0006 17,91 89,74
2,0045 17,88 89,56
5
2,0076 18,06
19,96
90,46
2,0018 18,32 91,77
2,0036 17,68 88,56
Trong các nghiên cứu tiếp theo thể tích L cystine 3% được lựa chọn để
chiết tách metyl thủy ngân trong các mẫu trầm tích là 3mL.
Khảo sát thời gian lắc chiết với dung dịch L - Cystine 3% (5)
Sau khi lựa chọn được thể tích L - Cystine chiết, tiến hành khảo sát thời
gian lắc chiết với các khoảng thời gian là: 5 phút; 10 phút; 15 phút; 20 phút và
30 phút, kết quả thí nghiệm được thể hiện ở bảng 3.12.
Với kết quả trên, ở các thí nghiệm thời gian lắc chiết 5 phút, 10 phút độ
thu hồi thấp (nhỏ hơn 80%); thời gian lắc chiết 15 phút độ thu hồi đạt khoảng
81
giá trị hướng dẫn của AOAC nhưng nhỏ hơn 90%; với thời gian lắc chiết từ 20
phút trở lên thì độ thu hồi cao (lớn hơn 90%) và nằm trong giới hạn cho phép
từ 80 - 110%.
Vì vậy, chúng tôi lựa chọn thời gian lắc chiết là 20 phút để đạt được
hiệu suất chiết cao và độ thu hồi trong khoảng giới hạn cho phép.
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát thời gian lắc chiết
Thời gian
lắc chiết
(phút)
Khối lƣợng mẫu
(g)
Lƣợng tìm thấy
(ng Hg/g)
Lƣợng thêm
vào (ng
Hg/g)
Độ thu hồi
(%)
5
2,0012 12,08
19,96
60,50
2,0006 11,87 59,48
2,0009 11,87 59,47
10
2,0010 15,20
19,96
76,16
2,0016 15,20 76,13
2,0045 15,38 77,06
15
2,0057 16,41
19,96
82,22
2,0056 17,04 85,35
2,0048 16,63 83,30
20
2,0068 17,86
19,96
89,46
2,0001 18,33 91,85
2,0012 18,53 92,84
30
2,0051 18,08
19,96
90,58
2,0016 18,11 90,73
2,0035 18,30 91,69
Kết quả các thí nghiệm khảo sát quy trình xử lý mẫu xác định metyl thủy
ngân trong trầm tích trên thiết bị CV - AAS được tổng hợp ở biểu đồ hình 3.2
nhằm làm rõ hơn các kết quả nghiên cứu.
82
Hình 3.2: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình xử lý mẫu
xác định metyl thủy ngân bằng phƣơng pháp CV- AAS
Như vậy qua kết quả nghiên cứu, khảo sát thực nghiệm, chúng tôi đã lựa
chọn được các thông số thí nghiệm cho quy trình xử lý mẫu xác định metyl thủy
ngân bằng phương pháp CV- AAS, quy trình cụ thể 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 với 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 Toluen 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 3 mL L -
Cystine 3%, 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 theo quy trình ở mục 2.4.2.
b) Đánh giá độ tin cậy của quy trình đã khảo sát
83
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 đã xây dựng được đánh giá trên nền mẫu môi trường c hàm lượng
MeHg thấp. Phân tích lặp 10 lần mẫu MK8 theo quy trình đã xây dựng ở trên. Kết
quả phân tích và tính toán các đại lượng LOD, LOQ thu được ở bảng 3.13.
Theo kết quả thu được:
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 LOD: 4 < LOD = 4,95 < 10 nằm trong yêu cầu theo AOAC, vì
vậy các giá trị LOD, LOQ được chấp nhận.
Giá trị LOD, LOQ của quy trình phân tích tương đồng với kết quả
nghiên cứu của Chiara Maggi [49] bằng phương pháp DMA, nếu sử dụng 1,5
gam mẫu khô để phân tích thì giới hạn phát hiện của phương pháp là 1,5 ng
Hg/g, giới hạn định lượng của phương pháp là 2,5 ng Hg/g.
Bảng 3.13: Kết quả xác định LOD, LOQ của phƣơng pháp
STT Ký hiệu mẫu Khối lƣợng
mẫu mHg (ng)
Hàm lƣợng MeHg trong
trầm tích (ng Hg/g)
1 Lặp 1 2,0003 2,92 1,56
2 Lặp 2 2,0012 3,17 1,69
3 Lặp 3 2,0011 2,83 1,52
4 Lặp 4 2,0030 2,83 1,51
5 Lặp 5 2,0054 3,33 1,78
6 Lặp 6 2,0068 3,33 1,78
7 Lặp 7 2,0046 3,00 1,60
8 Lặp 8 2,0062 3,42 1,82
9 Lặp 9 2,0002 3,08 1,65
10 Lặp 10 2.0014 3,17 1,69
Giá trị trung bình ( ) 1,66
Độ lệch chuẩn (SD) 0,11
LOD 0,34
LOQ 1,12
R 4,95
84
Đánh giá độ chính xác của quy trình phân tích:
Do không có mẫu chuẩn phù hợp để đánh giá độ chính xác của quy trình
phân tích nên trong nghiên cứu này chỉ 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.
Mẫu môi trường được lựa chọn là MK10. Phân tích mẫu theo quy trình
đã xây dựng lặp 06 lần.
Thêm chuẩn metyl thủy ngân clorua vào mẫu đã chọn ở các mức nồng
độ thêm chuẩn thấp, trung bình, cao là: 1 ngHg/g, 5 ngHg/g, 10 ngHg/g. Phân
tích hàm lượng MeHg của mẫu môi trường thêm chuẩn theo quy trình và tính
toán các giá trị để đánh giá độ chính xác của quy trình. Các giá trị thực nghiệm
và số liệu tính toán thu được ở bảng 3.14.
Bảng 3.14: Kết quả đánh giá độ chính xác của quy trình phân tích MeHg bằng
CV - AAS
Số lần lặp
Khối
lƣợng
mẫu (g)
Hàm lƣợng
thêm chuẩn
(ng Hg/g)
Hàm lƣợng
phân tích
đƣợc (ng
Hg/g)
Độ thu
hồi
SD RSD
Mẫu môi trƣờng
Lần 1 2,0054 2,04
0,06
2,88
Lần 2 2,0045 2,04
Lần 3 2,0025 1,93
Lần 4 2,0035 2,10
Lần 5 2,0014 2,04
Lần 6 2,0042 1,98
Trung Bình 2,02
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 1 ng Hg/g
Lần 1 2,0032
1,08
2,95 86,27
0,09 3,05
Lần 2 2,0068 3,16 105,43
Lần 3 2,0073 3,08 98,19
Lần 4 2,0056 3,05 94,96
Lần 5 2,0043 3,21 109,99
Lần 6 2,0018 3,07 96,96
Trung bình 2,94 98,64
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 5 ng Hg/g
Lần 1 2,0030 4,91 6,45 90,14 0,12 1,90
85
Số lần lặp
Khối
lƣợng
mẫu (g)
Hàm lƣợng
thêm chuẩn
(ng Hg/g)
Hàm lƣợng
phân tích
đƣợc (ng
Hg/g)
Độ thu
hồi
SD RSD
Mẫu môi trƣờng
Lần 2 20034 6,55 92,23
Lần 3 2,0056 6,54 92,08
Lần 4 2,0027 6,66 94,39
Lần 5 2,0044 6,44 90,05
Lần 6 2,0015 6,77 96,60
Trung Bình 6,57 92,58
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 10 ng Hg/g
Lần 1 2,0022
9,92
11,13 91,84
0,95 8,29
Lần 2 2,0056 10,80 88,51
Lần 3 2,0043 10,91 89,63
Lần 4 2,0045 11,22 92,76
Lần 5 2,0003 13,33 114,00
Lần 6 2,0014 11,14 91,89
Trung Bình 11,42 94,77
Theo kết quả ở bảng 3.14 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 %).
c) Ước lượng độ không đảm bảo đo của quy trình phân tích
Thực hiện xác định độ không đảm bảo đo của quy trình theo hướng dẫn ở
mục 2.2.5. Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình phân tích metyl
thủy ngân được thể hiện ở bảng 3.15.
86
Bảng 3.15: Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình xác định
MeHg bằng phƣơng pháp CV - AAS
Đại lƣợng
Độ không đảm
bảo đo thành
phần
Cách thực hiện Kết quả thành
phần
Kết quả
tổng
hợp
Độ không
đảm bảo đo từ
độ lặp của
phòng thí
nghiệm(URw)
Độ không đảm bảo
đo của mẫu chuẩn
(URw, standard)
Phân tích mẫu trầm
tích trắng thêm
chuẩn với hàm
lượng 2,5 ngHg/g
lặp 20 lần.
TB = 2,096
SD = 0,104
URw, standard =
4,952 URW =
8,611%
Độ không đảm bảo
đo của mẫu môi
trường (Ur, range)
Phân tích 10 mẫu
môi trường khác
nhau, mỗi mẫu phân
tích 02 lần.
TBRSD = 7,95
Ur, range = 7,044
Độ không
đảm bảo đo từ
độ thu hồi
thực nghiệm
của phòng thí
nghiệm (Ubais)
Độ không đảm bảo
đo tính toán từ sai
số trong phòng thí
nghiệm thông qua
giá trị độ thu hồi
của mẫu thêm
chuẩn (RMSbias)
Phân tích 01 mẫu
môi trường và mẫu
môi trường này
thêm chuẩn ở 3
mức nồng độ 1,0;
5,0, 10,0 ngHg/g
RMSbias =
7,839%
Ubais =
7,839 %
Độ không đảm bảo
đo từ hóa chất,
dụng cụ thủy tinh
(Uadd)
Sai số này rất nhỏ
so với giá trị của
Ubias
Coi Uadd = 0
Ước lượng độ không đảm bảo đo tổng hợp: UC = 11,347%
Ước lượng độ không đảm bảo đo mở rộng: U = 2UC = 22,69%
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 để định lượng metyl thủy ngân trên thiết bị
GC/ECD
Khảo sát một số điều kiện định lượng của thiết bị
Điều kiện chạy trên thiết bị sắc ký GC/ECD ảnh hưởng lớn đến khả năng
tách chất trên cột và kết quả phân tích. Với các chất khác nhau khi định lượng
87
trên cùng thiết bị cần phải thực hiện các thí nghiệm khảo sát để lựa chọn điều
kiện định lượng tối ưu cho từng chất. Thực hiện khảo sát một số điều kiện định
lượng metyl thủy ngân trên thiết bị GC/ECD: nhiệt độ detector, nhiệt độ
injector, chương trình nhiệt độ lò cột. Thể tích bơm mẫu trong các thí nghiệm
là 1 µl. Quá trình khảo sát được thực hiện đối với dung dịch chuẩn metyl thủy
ngân nồng độ 50 µgHg/L. Các điều kiện khảo sát được thể hiện ở bảng 3.16.
Từ kết quả thực nghiệm, chúng tôi nhận thấy: Ở điều kiện 1, các tín hiệu
pic thu được không ổn định; Ở điều kiện 2, các tín hiệu pic đã c sự ổn định
hơn nhưng thời gian lưu của chất chuẩn và dung môi khá gần nhau nên việc
định lượng sẽ gặp kh khăn; Ở điều kiện 3, tín hiệu pic khá ổn định và pic của
chất chuẩn, dung môi không bị chồng chập, sắc đồ của mẫu chuẩn đo được ở
điều kiện 3 thu được ở hình 3.3.
88
Bảng 3.16: Khảo sát các điều kiện chạy GC/ECD
Thông số Điều kiện 1 Điều kiện 2 Điều kiện 3
Nhiệt độ Detector 2400C 300
0C 280
0C
Nhiệt độ Injector 1400C 240
0C 220
0C
Chương trình nhiệt độ
cột tách
- Nhiệt độ đầu:
1000C giữ trong 2
phút
- Nhiệt độ cuối:
1600C, giữ trong 2
phút
- Tốc độ tăng nhiệt
độ thay đổi: 50C;
100C; 15
0C; 20
0C
/phút
- Nhiệt độ đầu:
1400C giữ trong 2
phút
- Nhiệt độ cuối:
1600C, giữ trong 2
phút
- Tốc độ tăng nhiệt
độ thay đổi: 20C;
40C; 10
0C /phút
- Nhiệt độ đầu:
500C giữ trong 1
phút
- Nhiệt độ cuối:
2400C, giữ trong
15 phút
- Tốc độ tăng nhiệt
độ thay đổi: 50C;
100C; 15
0C; 20
0C
/phút
Cột tách Cột mao quản: DB - 608 (30m x 0,25mm x 0,25µm)
Thể tích bơm mẫu 1µl
Tốc độ khí Khí mang: N2 (2 mL/phút); khí make up: N2 (30 mL/phút)
Do vậy, điều kiện 3 được lựa chọn cho quy trình nghiên cứu. Các thông
số đo của thiết bị ở điều kiện này: nhiệt độ injector là 2200C, nhiệt độ detector
là 2800C, chương trình nhiệt độ cột bắt đầu từ 50
0C (giữ 1 phút) tăng lên 240
0C
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.
a) Sắc đồ của dung dịch chuẩn 200ppb
b) Sắc đồ của dung dịch chuẩn ở các
nồng độ khác nhau
Hình 3.3: Sắc đồ mẫu chuẩn metyl thủy ngân
7.27.157.17.0576.956.96.856.86.756.76.656.66.556.56.456.46.356.3
950,000
900,000
850,000
800,000
750,000
700,000
650,000
600,000
550,000
500,000
450,000
400,000
350,000
300,000
250,000
200,000
150,000
100,000
50,000
0
-50,000
-100,000
MeH
g
RT [min]
MeHg200ppb2.DATAµV
6.826.86.786.766.746.726.76.686.666.646.626.66.586.566.546.526.56.486.466.446.426.4
2,200,000
2,100,000
2,000,000
1,900,000
1,800,000
1,700,000
1,600,000
1,500,000
1,400,000
1,300,000
1,200,000
1,100,000
1,000,000
900,000
800,000
700,000
600,000
500,000
400,000
300,000
200,000
100,000
0
-100,000
-200,000
MeH
gM
eH
gM
eH
g
MeH
g
MeH
g
RT [min]
MeHg500ppb1.DATAMeHg200ppb2.DATAMeHg100ppb2.DATA
MeHg1000ppb Pha loang2.DATAMeHg50ppb2.DATA
µV
89
Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị đo
ở điều kiện lựa chọn.
Tiến hành 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 thu
được ở bảng 3.17.
Bảng 3.17: 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
Diện tích pic 117,7 93,4 88,1 76,3 102,1
Nhiễu 69,27 48,90 45,70 51,20 71,30
S/N 1,699 1,910 1,928 1,490 1,432 1,69
IDL 0,883 0,785 0,778 1,007 1,048 0,90
IQL 2,943 2,618 2,594 3,355 3,492 3,00
Theo kết quả thu được, IDL của thiết bị định lượng đối với MeHg là
0,90 ppb và IQL là 3,00 ppb. Giá trị giới hạn này cho phép định lượng hàm
lượng vết của metyl thủy ngân trong mẫu môi trường sau khi đã làm sạch và
làm giàu.
b) Khảo sát quy trình xử lý mẫu
Có nhiều quy trình xử lý mẫu để xác định metyl thủy ngân trong trầm
tích bằng thiết bị GC/ECD. Bước đầu tiên trong quy trình xử lý thường là quá
trình axit hóa hoặc kiềm hóa mẫu kết hợp với chiết dung môi (các dung môi sử
thường sử dụng gồm benzen, toluen, điclometan); tiếp theo chiết chọn lọc
metyl thủy ngân vào dung dịch L – Cystine; cuối cùng chiết metyl thủy ngân
ngược trở lại dung môi. Việc kh khăn nhất trong quy trình xử lý mẫu xác định
metyl thủy ngân trong trầm tích là hạn chế đến mức thấp nhất quá trình metyl
hóa từ các dạng thủy ngân vô cơ c trong mẫu. Trong nghiên cứu này, chúng
tôi dựa trên cơ sở quy trình xử lý mẫu của A.M. Caricchina và cộng sự [44].
Theo kết quả nghiên cứu, việc sử dụng hỗn hợp CuSO4 bão hòa trong dung
dịch H2SO4 4M và dung dịch KBr được chứng minh là hạn chế đến mức tối đa
quá trình metyl hóa xảy ra trong quá trình xử lý mẫu.
90
Trong quy trình xử lý mẫu đã mô tả ở trên, metyl thủy ngân trong trầm
tích bao gồm các dạng như CH3Hg+, CH3HgCl, CH3HgOH và CH3-HgS-R
được chiết ra dưới dạng CH3HgBr trong dung môi toluen, CuSO4 có vai trò
quan trọng trong việc tách metyl thủy ngân trong các phức c chưa lưu huỳnh.
Sau đ CH3HgBr được tách ra khỏi dung môi toluen bằng cách tạo phức chọn
lọc với L - Cystine, thêm HCl 6M để chuyển về dạng CH3HgCl, cuối cùng
CH3HgCl được chuyển vào dung môi toluen và được định lượng trên thiết bị
GC/ECD.
Thực hiện các thí nhiệm khảo sát quy trình xác định metyl thủy ngân bằng
phương pháp GC/ECD theo tiến trình thực nghiệm mô tả ở hình 2.7 trên mẫu
trầm tích trắng thêm chuẩn metyl thủy ngân clorua hàm lượng 20 ng Hg/gam.
Các yếu tố khảo sát và điều kiện thay đổi được thể hiện ở bảng 3.18, mỗi thí
nghiệm khảo sát tiến hành với 3 mẫu lặp.
Bảng 3.18: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định metyl thủy ngân
bằng phƣơng pháp GC/ECD
Yếu tố kháo sát Điều kiện thay đổi
TN1 TN2 TN3 TN4
(1) Thể tích dung môi toluen (mL) ở bước 2 2 3 4 5
(3) Nồng độ dung dịch L - Cystine (%)ở bước 3 0,5 1 2 3
Theo nghiên cứu [44], ở bước 4 metyl thủy ngân được chiết ngược vào
vào dung môi benzen bằng 0,5 mL dung dịch CuSO4 bão hòa, 1 mL dung dịch
KBr 4M, 0,5 mL benzen để chuyển metyl thủy ngân vào dung môi benzen
trước khi phân tích trên GC/ECD. Trong các nghiên cứu phân tích metyl thủy
ngân trên thiết bị GC/ECD, dịch chiết cuối cùng trước khi được bơm lên thiết
bị thường được chuyển vào một trong 3 dung môi benzen, toluen, diclometan.
Tuy nhiên, toluen, diclometan được sử dụng rộng rãi do ít độc hơn benzen. Vì
vậy, trong nghiên cứu này, ở bước 4 metyl thủy ngân được đề xuất chiết ngược
vào dung môi toluen bằng cách axit hóa phức metyl thủy ngân - Cystine , sau
đ thêm toluen.
Khảo sát thể tích dung môi Toluen
91
Kết quả các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thể tích dung môi toluen
ở bước 2 trong quy trinh đến độ thu hồi của quá trình chiết thu được ở bảng
3.19.
Bảng 3.19: Kết quả khảo sát thể tích dung môi toluen
Dung môi
Toluen (mL)
Khối lƣợng
mẫu (g)
Lƣợng tìm
thấy (ng Hg/g)
Lƣợng thêm vào
(ng Hg/g) Độ thu hồi (%)
2
2,0017 12,665
19,96
63,45
2,0054 12,67 68,87
2,0041 13,75 79,12
3
2,0090 15,79 81,92
2,0130 1635 92,67
2,0005 18,50 100,04
4
2,0024 19,97 103,25
2,0010 20,61 92,49
2,0010 18,46 98,99
5
2,0005 19,76 95,19
2,0004 19,00 109,28
2,0015 21,81 103,37
Từ kết quả trên, có thể nhận thấy đối với thể tích dung môi chiết là
2,0mL, độ thu hồi metyl thủy ngân trong mẫu trầm tích dưới mức 80%, không
thỏa mãn yêu cầu của AOAC.
Đối với 3 mức thể tích còn lại: 3,0 mL; 4,0 mL và 5,0 mL độ thu hồi
metyl thủy ngân trong mẫu trầm tích đều nằm trong khoảng 80 - 110% và
không có sự khác biệt lớn ở mức có ý nghĩa về độ thu hồi giữa các mức thể tích
sử dụng. Do vậy, chúng tôi lựa chọn thể tích dung môi toluen chiết cho quy trình
nghiên cứu là 3,0 mL.
Trong các nghiên cứu tiếp theo thể tích dung môi toluen là 3,0 mL được
lựa chọn để chiết tách metyl thủy ngân trong các mẫu trầm tích.
Khảo sát nồng độ dung dịch L - Cysteine
Nồng dộ dung dịch L Cystine sử dụng ở bước 3 được lựa chọn khảo sát
lần lượt là 0,5%; 1%; 2% và 3%, kết quả thu được thể hiện ở bảng 3.20. Từ kết
quả thu được có thể nhận thấy, đối với quy trình sử dụng dung dịch L -
Cysteine nồng độ 0,5% và 1% độ thu hồi metyl thủy ngân trong mẫu trầm tích
đạt giá trị trung bình là 60,76% và 71,20%, các giá trị này không đạt yêu cầu
về độ thu hồi chất của AOAC cho nồng độ chất nghiên cứu 20 ngHg/g.
92
Bảng 3.20: Kết quả khảo sát nồng độ L - Cysteine
L - Cystine
(%)
Khối lƣợng
mẫu (g)
Lƣợng tìm
thấy (ng Hg/g)
Lƣợng thêm vào
(ng Hg/g) Độ thu hồi (%)
0,5
2,0017 10,65
19,96
53,37
2,0054 12,02 60,21
2,0041 13,78 69,05
1
2,0090 1219 61,07
2,0130 13,93 69,81
2,0005 16,59 83,12
2
2,0090 19,66 98,52
2,0010 17,22 86,28
2,0010 19,87 99,53
3
2,0024 18,35 91,94
2,0046 17,78 89,10
2,0015 20,83 104,34
Với các dung dịch L - cysteine có nồng độ 2% và 3% độ thu hồi metyl
thủy ngân trong mẫu trầm tích đạt giá trị trung bình lần lượt là 93,66% và
103,40% và không có sự sai khác lớn về độ thu hồi của 2 thí nghiệm. Các giá
trị này đều nằm trong khoảng cho phép của AOAC từ 80 - 110%, đảm bảo
được tính khoa học, do vậy lựa chọn nghiên cứu lựa chọn dung dịch L -
Cysteine nồng độ 2% cho quy trình khảo sát.
Kết quả tổng hợp kết quả các thí nghiệm khảo sát quy trình xử lý mẫu
xác định metyl thủy ngân trong trầm tích trên thiết bị GC/ECD được mô tả tóm
tắt ở sơ đồ và biểu đồ hình 3.4 dưới đây.
93
Hình 3.4: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình xử lý mẫu
xác định metyl thủy ngân bằng phƣơng pháp GC/ECD
Như vậy qua các thí nghiệm khảo sát, nghiên cứu đã lựa chọn được các
thông số cho quy trình xác định metyl thủy ngân bằng phương pháp GC/ECD
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 Toluen, 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 - Cystine 2%, lắc 5 phút, tách lấy phần pha lỏng
(dịch chiết L - Cystine) 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 Toluen, quá trình chiết được lặp lại thêm 02 lần.
thu toàn bộ dịch chiết, làm khô dịch chiết bằng Na2SO4 khan.
Phân tích dịch chiết trên thiết bị GC/ECD, sử dụng cột DB-608, với các
điều kiện đo:
94
Nhiệt độ injector là 2200C
Nhiệt độ detector là 2800C
Chương trình nhiệt độ cột bắt đầu từ 500C (giữ 1 phút) tăng lên 240
0C
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)
c) Đánh giá quy trình phân tích
Đánh giá độ ổn định của tín hiệu đo và khoảng tuyến tínhcủa đường
chuẩn
Chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn metyl thủy ngân clorua trong dung môi
Toluen có nồng độ tính theo đơn vị µg Hg/L (ppb) lần lượt là: 1; 2; 5 ; 10 ; 20;
50; 100; 200; 500; 1000 . Tiến hành bơm 1µl các dung dịch chuẩn trên thiết bị
GC/ECD với điều kiện chạy đã lựa chọn ở trên (đo lặp 5 lần mỗi điểm chuẩn).
Tính giá trị trung bình tín hiệu các lần đo, SD, RSD, các kết quả thu
được ở bảng 2, phụ lục 1. Theo kết quả tính toán, các giá trị RSD của tín hiệu
đo đều nhỏ hơn 15%, phù hợp với yêu cầu do nhà sản xuất thiết bị đưa ra.
Sử dụng các kết quả ở bảng 2, phụ lục 1 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.
0 200 400 600 800 1000
0
10000
20000
30000
40000
Die
n tic
h p
ic (
uV
)
Nong do (ppb)
Phuong trinh y = a + b*x
a 2378 Sa 1424
b 42,46 Sb 3,944
Adj. R-Square Pearson's r N
0,9274 0,9672 10
0 50 100 150 200
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
Die
n tic
h p
ic (
uV
)
Nong do (ppb)
Phuong trinh y = a + b*x
a 54,47 Sa 45,01
b 86,83 Sb 0,5528
Adj. R-Square Pearson's r N
0,9997 0,9999 8
Hình 3.5: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của quy trình xác định MeHg
bằng phƣơng pháp GC/ECD
Kết quả cho thấy, với khoảng nồng độ từ 1 đến 200 ppb thì hệ số tương
quan R thảo mãn R2 > 0,995 và hệ số chất lượng QC nhỏ hơn 5%. Tuy nhiên,
để khẳng định trong khoảng nồng độ này sự phụ thuộc giữa nồng độ và diện
95
tích pic là tuyến tính cần phải tính chuẩn thống kê Mandel rồi so sánh với chuẩn
Fisher F (99%, 1, n-3). Kết quả tính toán hệ số chất lượng QC và chuẩn Mandel
đối với khoảng nồng độ từ 1 đến 200 ppb được thể hiện ở bảng 3.21.
Bảng 3.21: Kết quả tính hệ số chất lƣợng QC và chuẩn Mandel với khoảng
nồng độ từ 1 đến 200 ppb của phƣơng pháp xác định MeHg bằng GC/ECD
ni xi yi đối
với hàm
bậc nhất
đối với
hàm bậc 2
đối với hàm
hồi quy bậc
nhất
đối với hàm
hồi quy bậc
hai
(
)
đối với hàm hồi
quy bậc nhất
1 1 135.16 141.3 194.6 37.78 3529.48 0.208.10-5
2 2 249.92 228.1 277.4 474.45 752.49 2.607.10-5
3 5 510.4 488.6 526.0 473.75 241.96 2.603.10-5
4 10 1010.84 922.8 941.2 7752.02 4856.70 42.600.10-5
5 20 1856.1 1791.1 1774.8 4223.09 6617.82 23.207.10-5
6 50 4251.74 4396.1 4301.2 20832.75 2449.26 114.483.10-5
7 100 8596.58 8737.7 8597.6 19908.34 1.10 109.403.10-5
8 200 17515.88 17420.9 17511.4 9025.06 19.80 49.596.10-5
Phương trình hồi quy bậc nhất biểu thị mối quan hệ giữa nồng độ và diện tích pic:
y = 86,83.x + 54,47 ( R2 = 0,9998)
Phương trình hồi quy bậc hai biểu thị mối quan hệ giữa nồng độ và diện tích pic:
y = 0,021.x2 + 82,71.x +111,83 ( R
2 = 0,9999)
Theo kết quả bảng 3.21:
√∑
Với df = 6 thì QC = 2,40%, các giá trị Sx,y; Sx,y,2 được tính theo công thức (2.3)
có kết quả là Sx,y = 102,25 và Sx,y,2 = 62,78. Kết quả tính chuẩn theo công thức
(2.2) là 11,82.
Theo kết quả tra bảng phân phối chuẩn Fisher với xác suất tin cậy 99% và bậc
tự do lần lượt là 1 và 5 thì F(99%, 1, 5) = 16,26, như vậy < F (99%, 1,5). Như
vậy, đánh giá theo hệ số chất lượng QC và chuẩn Mandel thì phương trình hồi quy
giữa nồng độ và diện tích pic tuân theo bậc nhất trong khoảng nồng độ từ 1 đến 200
ppb. Do đ , khoảng tuyến tính của phương pháp được xác định từ 1 đến 200 ppb.
96
Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp
Phân tích lặp lại 10 lần mẫu trầm tích ven biển theo các bước giống quy trình
đã khảo sát. Kết quả xác định LOD và LOQ đối với metyl thủy ngân được thể hiện ở
bảng 3.22.
Bảng 3.22: Kết quả xác định LOD và LOQ
STT Khối lƣợng
mẫu (g)
Diện tích
pic
Cđo (µg
Hg/l)
Hàm lƣợng MeHg trong trầm
tích (ng Hg/g)
1 2,0017 192,8 0,866 0,866
2 2,0004 213,1 0,977 0,977
3 2,0016 203,3 0,923 0,923
4 2,0015 194,7 0,877 0,877
5 2,0019 216,9 0,997 0,997
6 2,0009 181,8 0,807 0,807
7 2,0023 189,5 0,848 0,848
8 2,0014 186,7 0,833 0,833
9 2,0026 220,3 1,015 1,015
10 2,0008 198,3 0,896 0,896
TB 0,904
SD 0,072
LOD 0,215
R 4,2
LOQ 0,716
Kết quả thực nghiệm cho thấy, hàm lượng trung bình của metyl thủy ngân
trong mẫu là 0,904 ng Hg/g với độ lệch chuẩn SD là 0,072 ng Hg/g. Từ đ , tính toán
được các giá trị LOD và LOQ 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, G. Minervini, P. Soldati [44] 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
Các thí nghiệm đánh giá độ chính xác của quy trình xác định hàm lượng
MeHg bằng phương pháp GC/ECD tương tự như quy trình xác định hàm lượng
MeHg bằng phương pháp CV- AAS ở mục 3.3.1.
97
Do không có mẫu chuẩn quốc tế nên luận án này chỉ đánh giá độ chính
xác của quy trình 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.
Thêm chuẩn metyl thủy ngân clorua vào mẫu đã chọn ở 3 mức nồng độ
thêm chuẩn 5 ngHg/g, 10 ngHg/g, 20 ngHg/g. Phân tích hàm lượng MeHg của
mẫu môi trường thêm chuẩn theo quy trình đã khảo sát và tính toán các giá trị
để đánh giá độ chính xác của quy trình. Các giá trị thực nghiệm và số liệu tính
toán thu được ở bảng 3.22.
Bảng 3.22: Kết quả đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp phân tích
MeHg bằng GC/ECD
Số lần lặp
Khối
lƣợng
mẫu (g)
Hàm lƣợng
thêm chuẩn
(ng Hg/g)
Hàm lƣợng
phân tích
đƣợc (ng
Hg/g)
Độ thu
hồi
(%)
SD RSD
Mẫu môi trƣờng
Lần 1 2,0015 7,35 0,97 13,53
Lần 2 2,0008 7,60
Lần 3 2,0025 6,55
Lần 4 2,0013 7,91
Lần 5 2,0032 7,98
Lần 6 2,0011 5,47
Trung bình 7,14
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 1 ng Hg/g
Lần 1 2,0035
1,08 ng/g
8,06 92,05
0,147
1,82
Lần 2 2,0012 8,26 111,21
Lần 3 2,0016 7,92 77,72
Lần 4 2,0031 8,07 92,21
Lần 5 2,0057 7,88 73,78
Lần 6 2,0046 8,19 105,00
98
Số lần lặp
Khối
lƣợng
mẫu (g)
Hàm lƣợng
thêm chuẩn
(ng Hg/g)
Hàm lƣợng
phân tích
đƣợc (ng
Hg/g)
Độ thu
hồi
(%)
SD RSD
Trung bình 8,06 91,99
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 5 ng Hg/g
Lần 1 2,0005
5,04 ng/g
12,41 105,27
0,85
7,16
Lần 2 2,0012 12,24 102,01
Lần 3 2,0016 12,50 107,10
Lần 4 2,0031 12,62 109,54
Lần 5 2,0035 10,88 74,75
Lần 6 2,0016 10,74 72,01
Trung bình 11,90 95,11
Mẫu môi trƣờng thêm chuẩn 10 ng Hg/g
Lần 1 2,0005
9,92 ng/g
17,989 108,45
0,826
4,771
Lần 2 2,004 17,417 102,72
Lần 3 2,0007 16,581 94,37
Lần 4 2,0021 18,094 109,50
Lần 5 2,0014 16,034 88,90
Lần 6 2,0011 17,715 105,70
Trung bình 17,305 101,61
Độ lệch chuẩn tương đối của quy trình phân tích cao nhất là 13,53% nhỏ
hơn 21% là 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 trình phân tích MeHg bằng phương pháp
GC/ECD đã xây dựng c 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 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
Thực hiện xác định độ không đảm bảo đo của quy trình theo hướng dẫn
ở mục 2.2.5. Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình phân tích
metyl thủy ngân được thể hiện ở bảng 3.23.
99
Bảng 3.23: Kết quả xác định độ không đảm bảo đo của quy trình xác định
MeHg bằng phƣơng pháp GC/ECD
Đại lƣợng
Độ không đảm
bảo đo thành
phần
Cách thực hiện Kết quả thành
phần
Kết quả
tổng
hợp
Độ không
đảm bảo đo từ
độ lặp của
phòng thí
nghiệm(URw)
Độ không đảm bảo
đo của mẫu chuẩn
(URw, standard)
Phân tích mẫu trầm
tích trắng thêm
chuẩn với hàm
lượng 5,0 ngHg/g
lặp 20 lần.
TB = 5,052
SD = 0,535
URw, standard =
10,593 URW =
12,065% Độ không đảm bảo
đo của mẫu môi
trường (Ur, range)
Phân tích 10 mẫu
môi trường khác
nhau, mỗi mẫu phân
tích 02 lần.
TBRSD = 6,51
Ur, range = 5,776
Độ không
đảm bảo đo từ
độ thu hồi
thực nghiệm
của phòng thí
nghiệm (Ubais)
Độ không đảm bảo
đo tính toán từ sai
số trong phòng thí
nghiệm thông qua
giá trị độ thu hồi
của mẫu thêm
chuẩn (RMSbias)
Phân tích 01 mẫu
môi trường và mẫu
môi trường này
thêm chuẩn ở 3
mức nồng độ 1,0;
5,0, 10,0 ngHg/g
RMSbias =
3,732%
Ubais =
3,732 %
Độ không đảm bảo
đo từ hóa chất,
dụng cụ thủy tinh
(Uadd)
Sai số này rất nhỏ
so với giá trị của
Ubias
Coi Uadd = 0
Ước lượng độ không đảm bảo đo tổng hợp: UC = 12,629%
Ước lượng độ không đảm bảo đo mở rộng: U = 2UC = 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 CV - AAS và GC/ECD được tổng
hợp ở bảng 3.24.
Bảng 3.24: Tổng hợp kết quả đánh giá quy trình phân tích MeHg bằng 2
phƣơng pháp CV - AAS và GC/ECD
STT Thông số
Kết quả Yêu cầu của
AOAC Phƣơng pháp CV
- AAS
Phƣơng pháp
GC/ECD
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
2 Độ lặp của
phương pháp RSD = 1,90 - 8,29
RSD = 1,82 –
13,53 RSD < 15%
100
STT Thông số Kết quả Yêu cầu của
AOAC 4
Độ đúng của
phương pháp
R = 88,51% -
114,00%
R = 72,01% -
111,21%. 60 ≤ R ≤ 115%
5
Ước lượng độ
không đảm bảo đo
mở rộng U (%)
22,69%
25,26%
3.2.3. So sánh hai phương pháp phân tích MeHg
Để đánh giá xem c sự khác nhau c nghĩa về kết quả phân tích của hai
phương pháp không, thực hiện phương pháp so sánh từng cặp theo chuẩn
Student.
Cách thực hiện: Phân tích hàm lượng metyl thủy ngân của 10 mẫu trầm
tích lấy ở các ao, hồ trong làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Như
Quỳnh, tỉnh Hưng Yên bằng hai phương pháp khác nhau.
Giá trị chuẩn t được tính toán theo công thức sau:
√
Trong đ : là trung bình sự sai khác giữa các cặp giá trị, Sd là độ lệch
chuẩn ước đoán của sự sai khác, n là số mẫu.
Giá trị tchuẩn được tra trong bảng chuẩn với mức ý nghĩa P = 0,95 và (n-1)
bậc tự do. Nếu ttính < tchuẩn thì hai phương pháp không c sự khác nhau có
nghĩa.
Kết quả phân tích và tính toán được thể hiện ở bảng 3.25.
Bảng 3.25: Tính toán các đại lượng để so sánh hai phương pháp phân tích
MeHg
Mẫu
Kết quả phân tích
theo phƣơng pháp
GC/ECD (ng Hg/g)
Kết quả phân tích
theo phƣơng pháp
CV - AAS (ng Hg/g)
MK1 3,55 3,70 0,15
MK2 7, 63 9,88 2,25
MK3 8,99 9,56 0,57
MK4 7,47 8,24 0,77
MK5 3,81 3,55 -0,26
MK6 1,89 2,55 0,66
101
MK7 6,60 6,96 0,36
MK8 1,34 1,42 0,08
MK9 2,41 2,70 0,29
MK10 1,81 1,76 -0,05
TB 0,48
Sd 0,70
Khi đ ta c , ttính = 2,179, tra bảng ta c t (0,05;9) = 2,262. Như vậy, ttính
< tchuẩn, kết quả phân tích không có sự khác nhau c nghĩa. C thể sử dụng một
trong hai phương pháp này để phân tích hàm lượng metyl thủy ngân trong 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. Khảo sát quy trình xác định dạng F1
Việc lựa chọn dung môi chiết chọn lọc dạng F1 để không làm ảnh hưởng
đến các dạng khác có vai trò quan trọng trong quy trình chiết. Một số dung môi
có thể sử dụng để chiết dạng này gồm benzen, toluen, clorofom. Trong nghiên
cứu này, lựa chọn dung môi clorofom do ít độc hơn các dung môi trên và có
tính phân cực mạnh nên có thể hòa tan tốt dạng metyl thủy ngân là những hợp
chất phân cực.
Quy trình chiết chọn lọc dạng thủy ngân hữu cơ gồm các bước:
+ Chiết các hợp chất thủy ngân hữu cơ từ mẫu trầm tích vào dung môi
clorofom;
+ Chiết ngược thủy ngân hữu cơ trong dung môi clorofom vào dung dịch
Na2S2O3;
+ Định lượng thủy ngân trong dịch chiết theo quy trình xác định T - Hg
Trong bước chiết ngược thủy ngân hữu cơ trong dung môi clorofom vào
dung dịch Na2S2O3 xảy ra phản ứng tạo phức Hg(S2O3)22-
và Hg(S2O3)34-
, quá
trình tạo phức này diễn ra gần như hoàn toàn do hằng số tạo phức lớn, hằng số
tạo phức bền của 2 phức này tương ứng là K 2 = 1029,4
, K3 = 1032,26
.
Các thí nghiệm khảo sát điều kiện chiết dạng F1 được thực hiện theo sơ
đồ hình 2.8 trên mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn metyl thủy ngân với hàm
102
lượng 40 µg Hg/kg. Mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành làm lặp 03 lần. Kết quả
các thí nghiệm khảo sát được 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
(Đơn vị)
Điều kiện thay đổi
TN1 TN2 TN3 TN4 TN5
(1) Khảo sát thể tích dung
môi chiết Clorofom
Thể tích (mL) 5 10 15 20 25
Hiệu suất thu hồi
trung bình (%) 91,66 92,68 9,87 95,56 97,34
(2) Khảo sát thời gian lắc
với dung môi chiết
Clorofom
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
Thể tích (mL) 1 2 3 5
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
Hình 3.6: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình chiết chọn
lọc dạng F1
103
Với yếu tố khảo sát (1): ở tất cả các thể tích dung môi thí nghiệm, 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 clorofom 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 clorofom 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 đ , chúng tôi lựa chọn thời gian lắc chiết của mẫu trầm tích
với dung môi clorofom là 10 phút.
Với yếu tố khảo sát (3): Kết quả cho thấy, khi sử dụng thể tích Na2S2O3
0,01M lần lượt là 1,0; 2,0; 3,0; 5,0 mL độ thu hồi nằm trong khoảng từ 90,3
đến 98,4%. Tuy nhiên trong thực tế quá trình thực nghiệm cho thấy nếu lựa
chọn 1,0 mL dung dịch Na2S2O3 0,01M để chiết thì sẽ kh khăn trong quá trình
tách pha Na2S2O3. Vì vậy, có thể lựa chọn thể tích Na2S2O3 0,01M là 2,0 mL
hoặc 3,0 mL cho quá trình chiết ngược thủy ngân hữu cơ từ pha clorofom vào
dung dịch Na2S2O3 0,01M.
Với yếu tố khảo sát (4): Kết quả cho thấy, với thời gian lắc chiết từ 1
phút đến 2 phút thì độ thu hồi đạt 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 đ , chúng tôi lựa chọn thời gian lắc chiết là 3 phút
với quá trình chiết ngược thủy ngân hữu cơ từ pha clorofom vào dung dịch
Na2S2O3 0,01M.
Từ các kết quả đã khảo sát chúng tôi đề xuất quy trình xác định dạng F1
như sau:
Bước 1: Cân chính xác 2,0 gam mẫu trầm tích vào ống li tâm thủy tinh
50,0 mL.
104
Bước 2: Dùng pipet hút 15 mL dung môi lựa clorofom vào ống li tâm
đem lắc 10 phút, sau đ li tâm 3000 vòng/ phút trong 10 phút, tách pha hữu cơ,
lặp lại quá trình chiết thêm 02 lần.
Bước 3: Chuyển toàn bộ dịch chiết vào phễu 100 mL; thêm vào phễu
chiết 2,0 mL dung dịch Na2S2O3 0,01M, lắc trong 2 phút, tách lấy pha
Na2S2O3, lặp lại quá trình chiết thêm 01 lần.
Bước 4: Xử lý dịch chiết thu được ở bước 3 theo quy trình xử lý mẫu xác
định T Hg, định lượng hàm lượng thủy ngân của dung dịch sau xử lý trên thiết
bị CV - AAS.
3.3.2. Kết quả khảo sát quy trình xác định hàm lượng dạng F2
Dạng F2 trong nghiên cứu của luận án bao gồm HgO, các muối tan của
thủy ngân như HgCl2; HgSO4. Trong dạng F2 thì HgO là chất khó tan nhất, vì
vậy khi khảo sát điều kiện chiết dạng F2 chúng tôi tập trung khảo sát điều kiện
chiết HgO.
Dạng F2 là dạng dễ tan trong môi trường axit, tuy nhiên việc lựa chọn
dung dịch axit để chỉ chiết chọn lọc dạng F2 là rất quan trọng. Theo tính chất
hóa học của các hợp chất trong dạng F2 thì cả 3 dung dịch axit loãng HNO3,
HCl, H2SO4 đều có thể dung để chiết dạng F2. Tuy nhiên, dung dịch HNO3 và
HCl vẫn hòa tan một phần rất nhỏ HgS [39]. Do đ , dung dịch H2SO4 được sử
dụng để chiết dạng F2.
Các thí nghiệm khảo sát quy trình chiết dạng F2 được thực hiện theo sơ đồ
hình 2.10 trên mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn HgO với hàm lượng thêm chuẩn
khoảng 500 µHg/g. Mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành làm lặp 03 lần. Kết quả
các thí nghiệm khảo sát được 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 H2SO4 ở
Thể tích (mL) 10 15 20
Hiệu suất thu hồi 93,68 95,96 99,90
105
nồng độ tối ưu trung bình (%)
(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
Hình 3.7: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình chiết chọn
lọc dạng F2
Kết quả khảo sát tại các nồng độ H2SO4 0,02M; 0,05M độ thu hồi thấp
hơn 80%, khi tăng nồng độ dung dịch từ 0,1M cho độ thu hồi tốt đạt 96,43 ÷
106,20%. Như vậy để đảm bảo độ thu hồi theo yêu cầu, nghiên cứu chọn dung
dịch H2SO4 có nồng độ 0,1M cho quá trình chiết dạng F2 ra khỏi mẫu.
Đối với thí nghiệm khảo sát thể tích dung dịch H2SO4 0,1M, kết quả cho
thấy ở cả 3 mức khảo sát đều cho độ thu hồi đạt > 80%. Tuy nhiên từ thể tích
15mL cho độ thu hồi đạt trên 90%. Do vậy để tối ưu quy trình chiết, nghiên
cứu lựa chọn thể tích dung dịch H2SO4 0,1M là 15mL cho quy trinh nghiên
cứu.
Kết quả khảo sát thời gian lắc chiết 2 gam mẫu trầm tích với 15mL dung
dịch H2SO4 0,1M, độ thu hồi của các quy trình chiết đạt từ 65,37% - 97,76%.
Trong đó, khi lắc chiết 2 phút đạt độ thi hồi thấp hơn 80% và lắc chiết từ 5
phút trở lên độ thu hồi cao hơn, tron khoảng từ 96,16 ÷ 110,21%. Để đảm bảo
hiệu suất quy trình chiết tốt và tiết kiệm thời gian, nghiên cứu lựa chọn thời
gian lắc chiết là 5 phút.
106
Từ các kết quả đã khảo sát chúng tôi lựa chọn điều kiện chiết để xác
định dạng F2 trong trầm tích là sử dụng dung dịch chiết H2SO4 0,1M, thể tích
dung dịch chiết 15,0 mL cho 2,0 gam mẫu, thời gian lắc chiết là 5 phút, với
mỗi mẫu quá trình chiết lặp lại 03 lần.
3.3.3. Kết quả khảo sát quy trình xác định hàm lượng dạng F3
a) Khảo sát độ tan của HgS
Kết quả khảo sát độ tan của HgS ở thí nghiệm 2.4.4 mục d cho kết quả
HgS hầu như không tan hoặc tan ít trong các dung dịch HCl 1:1, dung dịch
HCl + HNO3 với các tỷ lệ thể tích HCl : HNO3 : H2O là 1:1:1; 1:1:2; 1:1:3;
1:1:4; 1:1:5, độ hòa tan cao nhất của HgS trong dung dịch HCl + HNO3 có tỷ lệ
thể tích HCl : HNO3 : H2O là 1:1:1 chỉ đạt 25,5%.
Khi bổ sung thêm CuCl vào các dung dịch trên thì độ hòa tan của HgS
tăng lên do tạo thành phức HgCl42-
và Cu2S có tích số tan là 2,5.10-48
, Cu2S
được giữ lại ở phần cặn không tan. Trong các thí nghiệm khảo sát, dung dịch
hòa tan gần như hoàn toàn HgS khi bổ sung thêm CuCl là dung dịch HCl +
HNO3 với các tỷ lệ thể tích HCl:HNO3:H2O là 1:1:1; 1:1:2 (độ hòa tan lớn hơn
99,3%), các dung dịch khác độ hòa tan đạt thấp hơn. Vì vậy, trong các khảo sát
tiếp theo chúng tôi lựa chọn chiết dạng thủy ngân sunfua bằng dung dịch hỗn
hợp HCl và HNO3 với tỷ lệ thể tích HCl:HNO3:H2O là 1:1:2 có bổ sung thêm
CuCl.
b) Khảo sát các điều kiện để chiết dạng thủy ngân sunfua trong trầm tích
Với dung dịch chiết lựa chọn là dung dịch hỗn hợp HCl và HNO3 với tỷ
lệ thể tích HCl:HNO3:H2O là 1:1:2 có bổ sung thêm CuCl.
Các yếu tố khảo sát cho quy trinh chiết chọn lọc dạng F3 gồm:
Thể tích dung dịch hỗn hợp HCl và HNO3 với tỷ lệ thể tích
HCl:HNO3:H2O là 1:1:2
Khối lượng CuCl thêm vào hệ tách chiết
Thời gian lắc chiết
Các thí nghiệm khảo sát quy trình chiết dạng F3 được thực hiện theo sơ đồ
hình 2.11 trên mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn HgS với hàm lượng thêm chuẩn
107
khoảng 500 µHg/g. Mỗi thí nghiệm khảo sát tiến hành làm lặp 03 lần. Kết quả
các thí nghiệm khảo sát được thể hiện ở bảng 3.28 và hình 3.8.
Bảng 3.28: Các yếu tố khảo sát trong quy trình xác định dạng F3
Yếu tố kháo sát Đại lƣợng (Đơn
vị)
Điều kiện thay đổi
TN1 TN2 TN3 TN4 TN5
(1) Khảo sát thể tích
dung dịchchiết
Thể tích (mL) 5 10 15 20 25
Hiệu suất thu hồi
trung bình (%) 61,87 93,27 97,01 99,04 99,67
(2) Khảo sát lượng
CuCl thêm vào
Khối lượng (gam) 0,1 0,1 0,3 0,4 0,5
Hiệu suất thu hồi
trung bình (%) 72,81 93,63 98,56 92,94 88,03
(3) Khảo sát thời gian
lắc chiết
Thời gian (phút) 2 5 7 10
Hiệu suất thu hồi
trung bình (%) 63,96 97,08 94,21 96,86
Hình 3.8: Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình chiết chọn
lọc dạng dạng F3
Kết quả khảo sát thể tích dung dịch hỗn hợp HCl:HNO3:H2O (tỷ lệ
1:1:2) cho thấy khi tăng thể tích chiết từ 5,0 mL đến 15,0 mL thì độ thu hồi
HgS tăng đáng kể, tiếp tục tăng thể tích chiết đến 20,0 mL thì độ thu hồi không
có sự thay đổi rõ rệt. Ở thí nghiệm sử dụng 10mL độ thu hồi tương đối cao
108
90,55%, nằm trong khoảng cho phép của AOAC. Tuy nhiên, kết quả tiến hành
thực nghiệm cho thấy nếu chiết với thể tích 10,0 mL thì sau khi ly tâm trầm
tích chưa lắng hết và dịch chiết thu được bị đục. Để đảm bảo độ thu hồi quá
trình chiết HgS, chúng tôi lựa chọn thể tích dung dịch chiết là 15,0 mL (đạt độ
thu hồi 98,32 %) cho quy trình chiết HgS ra khỏi mẫu nghiên cứu.
Với lượng CuCl thêm vào, ở tất cả các thí nghiệm khảo sát độ thu hồi
của quy trình chiết đạt từ 70,78% đến 97,49%, độ thu hồi tăng khi tăng khối
lượng của CuCl. Với khối lượng CuCl thêm vào mỗi lần chiết từ 0,2 g thì cho
độ thu hồi HgS cao (lớn hơn 95,3%). Do vậy trong các nghiên cứu sử dụng
lượng CuCl thêm vào mỗi lần chiết là 0,2 g.
Kết quả khảo sát thời gian lắc chiết cho thấy, với thời gian 2 phút chưa
đủ để tách, chiết được hết HgS (chỉ tách được khoảng 70%). Nếu mẫu được lắc
chiết với thời gian lớn hơn hoặc bằng 5 phút thì chiết gần như được hoàn toàn
HgS (độ thu hồi lớn hơn 95%). Như vậy để đảm bảo độ thu hồi HgS cũng như
tiết kiệm thời gian trong quá trình chiết, trong các nghiên cứu tiếp theo chúng
tôi lựa chọn thời gian lắc chiết là 5 phút.
Từ các kết quả đã khảo sát chúng tôi lựa chọn điều kiện chiết để xác
định dạng F3 (HgS) trong trầm tích là sử dụng dung dịch chiết HCl + HNO3
với tỷ lệ thể tích HCl : HNO3 : H2O là 1:1:2, thể tích dung dịch chiết 15,0 mL
cho 2,0 gam mẫu, khối lượng CuCl thêm vào mỗi lần chiết là 0,2 g, thời gian
lắc chiết là 5 phút, với mỗi mẫu quá trình chiết lặp lại 03 lần.
Tổng hợp các kết quả khảo sát từ mục 3.2.1 đến 3.2.3, quy trình tổng
hợp xác định dạng của thủy ngân trong trầm tích được tóm tắt theo sơ đồ hình
3.9.
Theo sơ đồ hình 3.9, với 2 gam mẫu trầm tích thì:
+ Dạng F1: Thể tích dung dịch trước khi định lượng trên thiết bị CV –
AAS là 50 mL, đường chuẩn được xây dựng như trong quy trình xác định T –
Hg
+Dạng F2: Thể tích dung dịch trước khi định lượng trên thiết bị CV –
AAS là 45mL, đường chuẩn được xây dựng từ dung dịch chuẩn Hg2+
trong nền
là dung dịch H2SO4 0,1M
+Dạng F3: Thể tích dung dịch trước khi định lượng trên thiết bị CV –
AAS là 45mL, đường chuẩn được xây dựng từ dung dịch chuẩn Hg2+
trong nền
là dung dịch HCl + HNO3 với tỉ lệ HCl : HNO3 : H2O là 1:1:2 về thể tích , hòa
tan 0,2 gam CuCl
109
Cân 2 gam mẫu trầm tích cho vào
ống ly tâm thủy tinh 50 ml
+ Lắc với 15ml CH3Cl
+ Ly tâm ở 3000 vòng/phút trong 10 phút
Qúa trình chiết lặp lại 3 lần
Pha Na2S2O3
+ Xử lý mẫu theo quy trình T-Hg
+ Đo hàm lượng thủy ngân trên thiết bị CV-
AAS
Cặn (1) Pha CHCl3
+ Chuyển toàn bộ pha CHCl3 vào phễu chiết
+ Thêm 2ml dung dịch Na2S2O3 0,01M
+ Lắc 3 phút, chiết lấy pha Na2S2O3
+ Qúa trình chiết lặp lại 1 lần nữa
Xác định dạng F1
+ Làm khô cặn bằng cách thổi khí Nitơ
+ Thêm 15ml dung dịch H2SO4 0,1M, lắc 10
phút, ly tâm ở 3000 vòng/phút trong 10 phút
+ Qúa trình chiết lặp lại 2 lần nữa
Cặn (2) Pha nước
+ Thêm 15ml dung dịch hỗn hợp HCl +
HNO3 với tỉ lệ HCl : HNO3 : H2O là 1:1:2
về thể tích
+ Thêm 0,2 gam CuCl
+ Lắc 5 phút, ly tâm ở 3000 vòng/phút trong 5 phút
Đo hàm lượng thủy ngân
trên thiết bị CV- AAS
Xác định dạng F2
Cặn (3) Pha nước + Xử lý mẫu theo quy trình T-Hg
+ Đo hàm lượng thủy ngân trên thiết bị CV-AAS
Đo hàm lượng thủy ngân trên
thiết bị CV- AAS
Xác định dạng F3 Xác định dạng F4
Hình 3.9: Quy trình chiết chọn lọc các dạng F1, F2, F3
110
3.3.4. Kết quả đánh giá độ tin cậy của quy trình chiết chọn lọc các dạng F1,
F2, F3
a) Kết quả khảo sát sự biến đổi các pha cấu trúc qua mỗi bước chiết
Kết quả phân tích phổ XRD của cặn trước khi chiết dạng F2 (sau khi chiết
dạng F1) và sau khi chiết dạng F2 (trước khi chiết dạng F3) được thể hiện ở
hình 3.10 và 3.11.
Hình 3.10: Phổ XRD của mẫu trầm tích thêm chuẩn trƣớc khi chiết dạng F2
Kết quả phân tích phổ XRD cho thấy mẫu trầm tích trước khi chiết dạng
F2 có chứa các pha gồm HgCl2 (có các pic chính ở vị trí 2Ө bằng 20,36; 25,55
và 33,15), HgO (có các pic chính ở vị trí 2Ө bằng 30,11 và 32,45), HgS (có các
pic chính ở vị trí 2Ө bằng 26,55; 31,25; 43,76) và SiO2 (có các pic chính ở vị trí
2Ө bằng 20,36; 26,65; 36,55; 50,14 và các pic c cường độ nhỏ hơn)
Sử dụng quy trình chiết như đã khảo sát, đối với dạng F1 (metyl thủy ngân
clorua) bằng dung môi clorofom, metyl thủy ngân clorua không thể hiện được
trên phổ XRD. Như vậy, ở bước chiết đầu tiên cấu trúc pha của mẫu trầm tích
không bị thay đổi sao với trước khi chiết.
111
Hình 3.11: Phổ XRD của mẫu trầm tích thêm chuẩn sau khi chiết dạng F2
Khi chiết dạng F2 bằng dung dịch H2SO4 0,05M, dạng này rất dễ tan trong
môi trường axit. Kết quả đo phổ XRD của cặn sau khi chiết dạng F2 ở hình 3.10
cho thấy, các pha trong trầm tích còn HgS (có các pic chính ở vị trí 2Ө tương tự
như của Hg S trong mẫu trước khi chiết dạng F2) và SiO2 (có các pic chính ở vị
trí 2Ө tương tự như của SiO2 trong mẫu trước khi chiết dạng F2). Kết quả này
chứng tỏ HgO và HgCl2 đã bị hòa tan trong quá trình chiết dạng F2.
Đối với dạng HgS (dạng F3), đây là dạng bền, khó tách chiết ra khỏi mẫu
trầm tích. Khảo sát sự thay đổi pha cấu trúc của mẫu trầm tích sau khi chiết dạng
F3, kết quả được thể hiện ở hình 3.12.
112
Hình 3.12: Phổ XRD của mẫu trầm tích thêm chuẩn sau khi chiết dạng F3
Phổ XRD của mẫu trầm tích sau khi chiết dạng F3 cho thấy các pic xuất
hiện chủ yếu là của pha SiO2, các pic của HgS (so sánh với phổ XRD của mẫu
trầm tích sau khi chiết F2) đã biến mất hoàn toàn. Kết quả này chứng tỏ HgS đã
bị hòa tan hoàn toàn bởi dung dịch hỗ hợp HCl và HNO3 có bổ sung thêm CuCl.
b) Đánh giá độ lặp và độ đúng của quy trình chiết chọn lọc các dạng F1, F2,
F3
Độ tin cậy của quy trình xác định hàm lượng các dạng của thủy ngân trong
trầm tích được đánh giá thông qua độ lặp và độ đúng.
Để đánh giá độ lặp của quy trình, tiến hành phân tích mẫu môi trường (cột
SH1, độ sâu 40 - 45 cm) lặp 06 lần theo quy trình đã khảo sát, độ lặp được đánh
giá thông qua giá trị RSD.
113
Bảng 3.29: Kết quả đánh giá độ lặp của quy trình chiết các dạng
F1
(ng Hg/g)
F2
(ng Hg/g)
F3
(ng Hg/g)
F4
(ng Hg/g) Tổng
(ng Hg/g)
Lần 1 4,02 6,79 122,78 13,58 147,17
Lần 2 3,69 7,54 120,69 12,05 143,97
Lần 3 2,98 6,98 119,24 11,79 140,99
Lần 4 3,28 8,28 113,32 13,54 138,42
Lần 5 2,68 8,07 107,89 9,32 127,96
Lần 6 3,87 7,32 95,23 10,78 117,20
TB 3,42 7,50 113,19 11,84 135,95
SD 0,528 0,589 10,349 1,639 11,288
RSD 15,45 7,86 9,14 13,84 8,30
Kết quả cho thấy giá trị RSD của các dạng đều nhỏ hơn 15%, dạng thủy
ngân hữu cơ c RSD = 15,45%. Theo quy định của AOAC, với hàm lượng nhỏ
hơn 10 ppb thì RSD chấp nhận được nhỏ hơn 21%, với hàm lượng nhỏ hơn 1000
ppb thì RSD chấp nhận được nhỏ hơn 15%. Như vậy, quy trình chiết c độ lặp
đảm bảo theo yêu cầu của AOAC.
Đánh giá độ đúng của quy trình:
Do không có mẫu trầm tích chuẩn các dạng F1, F2, F3, F4 của thủy ngân
trong trầm tích, vì vậy khi đánh giá độ đúng của quy trình xác định các dạng
chúng ta đánh giá dựa trên hiệu xuất chiết của mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn
đối với 3 chất metyl thủy ngân clorua, HgO, HgS. Quy trình đánh giá được tiến
hành như sau:
Bước 1: Cân 2 gam mẫu trầm tích trắng thêm chuẩn metyl thủy ngân
clorua với hàm lượng 20 ng Hg/g.
Bước 2: Thêm chuẩn vào mẫu một lượng chính xác HgO và HgS sao cho
hàm lượng HgO và HgS thêm chuẩn c hàm lượng khoảng 500 µg Hg/g.
Bước 3: Xử lý mẫu theo quy trình trên để xác định hàm lượng metyl thủy
ngân clorua, HgO, HgS, từ đ xác định hiệu suất của quá trình chiết.
Kết quả khảo sát thu được ở bảng 3.30, theo kết quả này hiệu suất chiết
của các quy trình dao động từ 84,32 - 103,45, giá trị này nằm trong khoảng chấp
114
nhận được theo AOAC 81,67 - 104,32% với 3 loại hợp chất metyl thủy ngân
clorua, HgO, HgS.
Bảng 3.30: Kết quả đánh giá độ đúng của quy trình chiết
Khối
lƣợng
Hàm
lƣợng
thêm
chuẩn
MeHg
(ng
Hg/g)
Hàm
lƣợng
thêm
chuẩn
HgO
µg
Hg/g)
Hàm
lƣợng
thêm
chuẩn
HgS
µg
Hg/g)
MeHg tìm
thấy HgO tìm thấy HgS tìm thấy
Hàm
lƣợng
(ng
Hg/g)
Hiệu
suất
chiết
(%)
Hàm
lƣợng
(µg
Hg/g)
Hiệu
suất
chiết
(%)
Hàm
lƣợng
(µg
Hg/g)
Hiệu
suất
chiết
(%)
2,0145 20,06 551,76 471,05 18,53 92,36 536,53 97,24 440,71 93,56
2,0020 20,06 508,94 517,08 16,91 84,32 520,90 102,35 505,08 97,68
2,0332 20,06 501,13 509,14 19,35 96,45 492,16 98,21 526,71 103,45
2,0242 20,06 503,36 468,79 17,62 87,82 462,53 91,89 476,62 101,67
2,0367 20,06 545,75 465,91 19,14 95,42 526,86 96,54 426,08 91,45
2,0159 20,06 551,38 513,51 16,38 81,67 575,20 104,32 504,42 98,23
3.4. Phân tích hàm lƣợng tổng thủy ngân và các dạng của thủy ngân trong
một số mẫu môi trƣờng
Sau khi đã c các quy trình được khảo sát và đánh giá độ tin cậy, nghiên
cứu đã áp dụng các quy trình này để phân tích hàm lượng tổng thủy ngân, metyl
thủy ngân và hàm lượng các dạng thủy ngân khác trong 02 loại mẫu trầm tích:
- Mẫu trầm tích ao, hồ: Các mẫu trầm tích mặt ao, hồ được lấy tại các ao
của làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Như Quỳnh, tỉnh Hưng Yên
- Mẫu trầm tích cột: Các cột trầm tích được lấy tại khu vực cửa sông Hàn
và khu vực ven biển thành phố Đà Nẵng.
3.4.1. Kết quả phân tích hàm lượng tổng thủy ngân
a) Hàm lượng tổng thủy ngân trong trầm tích mặt ao, hồ của làng nghề Minh Khai
115
Kết quả phân tích hàm lượng tổng thủy ngân của trầm tích mặt ao, hồ
được lấy tại các ao của làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Như Quỳnh,
tỉnh Hưng Yên thu được ở bảng 3.31.
Bảng 3.31: Kết quả phân tich hàm lƣợng tổng thủy ngân tại làng nghề Minh Khai
STT Ký hiệu mẫu Hàm lƣợng tổng thủy ngân
(ng Hg/g)
QCVN 43:
2012/BTNMT
1 MK1 578,92 ± 79,43
500 ng Hg/g
2 MK2 1773,30 ± 243,30
3 MK3 1229,40 ± 168,67
4 MK4 669,18 ± 91,81
5 MK5 939,71 ± 128,93
6 MK6 846,32 ± 116,11
7 MK7 695,01 ± 95,35
8 MK8 367,17 ± 50,38
9 MK9 745,89 ± 102,34
10 MK10 865,32 ± 118,72
Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng thủy ngân tại các ao hồ thuộc khu vực
làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Như Quỳnh, tỉnh Hưng Yên tương đối cao
với hàm lượng trong khoảng từ 367,17 ng Hg/g đến 1773,3 ng Hg/g trọng lượng khô.
Trong đ chỉ có 1 mẫu trong 8 mẫu trầm tích c hàm lượng tổng thủy ngân nằm trong
giới hạn cho phép (MK8), các mẫu còn lại đều vượt mức giới hạn cho phép của QCVN
43:2012/BTNMT. Đây là điều đáng báo động về ô mức độ ô nhiễm và sẽ ảnh hưởng
trực tiếp đến sức khỏe người dân. Kết quả này có thể giải thích do ở khu vực này rác
thải được tái chết một cách thủ công, nước thải của quá trình tái chế không qua xử lý
thải trực tiếp xuống ao, hồ xung quanh làng gây ô nhiễm môi trường đất, nước mặt,
nước ngầm và trầm tích. Nguồn nguyên liệu rác thải dùng trong tái chế của làng nghề
không chỉ mua ở trong nước mà còn được nhập từ các nước khác như Nhật Bản, Hàn
Quốc, Đức (các nước có công nghiệp điện tử phát triển). Tỷ lệ rác thải điện tử chiếm
khối lượng tương đối lớn trong nguồn nguyên liệu sản xuất của làng nghề. Trong thành
phần của rác thải điện tử có chứa các kim loại nặng chủ yếu như chì, thuỷ ngân, crôm
trong các bảng mạch, pin và các b ng đèn điện tử. Theo Quyết định số 64/2003/QĐ-
116
TTg ngày 22 - 4 - 2003 của Thủ tướng Chính phủ, làng nghề tái chế nhựa Minh Khai
(tỉnh Hưng Yên) nằm trong danh sách các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
b) Hàm lượng tổng thủy ngân trong trầm tích cột lấy tại cửa sông Hàn, thành
phố Đà Nẵng
Kết quả phân tích hàm lượng tổng thủy ngân của các cột trầm tích được
lấy tại khu vực cửa sông Hàn và khu vực ven biển thành phố Đà Nẵng được
thống kê ở bảng 3.32.
Bảng 3.32: Hàm lƣợng tổng thủy ngân (ng/g trọng lƣợng khô) trong các cột
trầm tích
Độ sâu (cm) Cột SH1 Cột SH2 Cột SH3 Cột SH4 Cột SH5
Từ 0 - 5 65,55 ± 0,7 128,62 ± 0,44 136,44 ± 2,73 170,08 ± 0,45 170,47 ± 1,90
Từ 5 - 10 127,07 ± 0,69 198,52 ± 0,45 141,84 ± 2,74 171,85 ± 0,45 182,15 ± 1,96
Từ 10 - 15 141,22 ± 0,73 151,64 ± 0,46 112,56 ± 2,73 176,67 ± 0,45 192,82 ± 2,02
Từ 15 - 20 174,73 ± 0,73 178,70 ± 0,45 135,72 ± 2,72 174,24 ± 0,45 244,77 ± 2,01
Từ 20 - 25 198,69 ± 0,77 247,60 ± 0,45 141,25 ± 2,73 179,37 ± 0,46 296,71 ± 2,01
Từ 25 - 30 121,74 ± 0,74 130,60 ± 0,45 199,09 ± 2,72 199,33 ± 0,46 259,41 ± 1,01
Từ 30 - 35 166,76 ± 0,69 88,73 ± 0,45 159,22 ± 2,72 250,23 ± 0,45 222,11± 2,04
Từ 35 - 40 157,43 ± 0,81 111,49 ± 0,45 178,26 ± 2,79 207,71 ± 0,45 209,13 ± 1,90
Từ 40 - 45 124,50 ± 0,67 115,36 ± 0,44 149,21 ± 2,75 182,62 ± 0,45 196,15 ± 1,84
Từ 45 - 50 146,31 ± 0,76 96,01 ± 0,44 187,04 ± 2,78 214,30 ± 0,52 173,35 ± 176
Tử 50 - 55 158,73 ± 0,83 227,39 ± 0,45 138,64 ± 1,83 125,42 ± 1,57 150,55 ± 1,68
Từ 55 - 60 153,62 ± 0,76 131,68 ± 0,45 114,48 ± 1,84 158,17 ± 0,45 175,23 ± 0,93
Từ 60 - 65 138,51 ± 0,70 137,88 ± 0,44 100,78 ± 1,83 118,23 ± 0,45 199,92 ± 1,86
Từ 65 - 70 125,55 ± 0,72 124,22 ± 0,44 102,37 ± 1,83 130,58 ± 0,45 163,63 ± 0,93
Từ 70 - 75 156,06 ± 0,75 173,27 ± 0,44 98,85 ± 1,85 143,68 ± 0,45 127,35 ± 01,86
Từ 75 - 80 55,93 ± 0,66 128,91 ± 0,45 93,02 ± 1,80 174,39 ± 0,51 78,73 ± 1,88
Từ 80 - 85 140,79 ± 0,68 130,12 ± 0,45 64,83 ± 1,80 163,53 ± 1,54 98,28 ± 1,88
Từ 85 - 90 134,10 ±0,65 84,19 ± 0,44 89,24 ± 1,85 130,73 ± 0,45 117,26 ± 1,87
Từ 90 - 95 - 133,81 ± 0,46 79,13 ± 1,84 - -
Từ 95 - 100 - 130,50 ± 0,44 72,15 ± 1,82 - -
Ghi chú: (-) không xác định
117
Đánh giá mức độ ô nhiễm thủy ngân trong các cột trầm tích dựa vào chỉ
số tích lũy địa chất Igeo
Igeo là chỉ số dùng để đánh giá sự ô nhiễm bằng cách so sánh hàm lượng
thủy ngân có trong mẫu với giá trị nền của thủy ngân trong vỏ Trái đất. Chỉ số
này được đưa ra bởi Muller P.J và Suess E [90] và có công thức tính như sau:
2log1,5
ngeo
n
CI
B
Trong đó:
Cn: Hàm lượng thủy ngân tổng trong mẫu
Bn: Giá trị nền của thủy ngân trong vỏ trái đất 0,08 mg/kg (CRC) .
1,5: Hệ số được đưa ra để giảm thiểu tác động của những thay đổi có thể
xảy ra đối với giá trị nền do những biến đổi về thạch học trong trầm tích.
Kết quả tính toán qua bảng 3.33 cho thấy giá trị Igeo của thủy ngân theo
từng cột trầm tích lần lượt là: SH1 (-1,1 đến 0,73), SH2 (-0,51 đến 1,04), SH3 (-
0,78 đến 0,74), SH4 (-0,02 đến 1,06), SH5 (-0,62 đến 1,30). Kết quả này cho
thấy các mẫu trầm tích tại cửa sông Hàn có mức độ ô nhiễm nhẹ đến ô nhiễm
trung bình đối với kim loại thủy ngân.
Bảng 3.33: Giá trị Igeo của thủy ngân trong các cột trầm tích
Độ sâu (cm) Igeo
(Cột SH1)
Igeo
(Cột SH2)
Igeo
(Cột SH3)
Igeo
(Cột SH4)
Igeo
(Cột SH5)
Từ 0 – 5 -0,88 0,10 0,19 0,50 0,51
Từ 5 - 10 0,08 0,73 0,25 0,51 0,60
Từ 10 - 15 0,23 0,34 -0,08 0,56 0,68
Từ 15 - 20 0,54 0,57 0,19 0,54 1,02
Từ 20 - 25 0,73 1,04 0,24 0,58 1,30
Từ 25 - 30 0,02 0,12 0,74 0,73 1,11
Từ 30 - 35 0,47 -0,44 0,42 1,06 0,89
Từ 35 - 40 0,39 -0,11 0,58 0,79 0,80
Từ 40 - 45 0,05 -0,06 0,32 0,60 0,71
118
Độ sâu (cm) Igeo
(Cột SH1)
Igeo
(Cột SH2)
Igeo
(Cột SH3)
Igeo
(Cột SH4)
Igeo
(Cột SH5)
Từ 45 - 50 0,28 -0,32 0,65 0,84 0,53
Từ 50 - 55 0,40 0,92 0,21 0,06 0,33
Từ 55 - 60 0,35 0,13 -0,06 0,40 0,54
Từ 60 - 65 0,20 0,20 -0,24 -0,02 0,73
từ 65 - 70 0,06 0,05 -0,22 0,12 0,45
Từ 70 - 75 0,38 0,53 -0,27 0,26 0,09
Từ 75 - 80 -1,11 0,10 -0,36 0,54 -0,62
Từ 80 - 85 0,23 0,12 -0,78 0,44 -0,30
Từ 85 - 90 0,16 -0,51 -0,42 0,12 -0,04
Từ 90 - 95 0,16 -0,59
Từ 95 - 100 0,12 -0,72
Từ các kết quả ở bảng 3.33, vẽ biểu đồ biểu diễn hàm lượng thủy ngân
theo chiều sâu của các cột trầm tích và từ đ đánh giá xu hướng tích lũy thủy
ngân trong cột trầm tích. Các biểu đồ được biểu diễn ở hình 3.13.
Nhìn vào các biểu đồ này, có thể nhận thấy, hàm lượng thủy ngân có xu
hướng giảm theo độ sâu các cột trầm tích, tuy nhiên xu hướng này không đồng
đều ở 5 vị trí lấy mẫu. Điều này có thể lý giải do quá trình tích lũy trầm tích thủy
ngân phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như thành phần vi sinh vật, khả năng trao
đổi ion, kết cấu của trầm tích.
Theo chiều sâu của cột trầm tích thì hàm lượng thủy ngân c xu hướng ổn
định ở độ sâu 85 -100 cm so với bề mặt, sau đ giảm mạnh ở độ sâu 75 -80 cm,
tiếp theo tăng nhẹ lên đến độ sâu 50cm, sau đ c sự biến động nhẹ, và tăng
mạnh nhất ở độ sâu 20 - 35cm, rồi giảm dần ở trầm tích bề mặt (độ sâu nhỏ hơn
20 cm). Trong các nghiên cứu sâu hơn, nếu đồng thời đánh giá được tuổi trầm
tích kết hợp với xu hướng tích lũy thủy ngân trong tầm tích cột theo độ sâu
chúng ta có thể đánh giá hồi cố được lịch sử ô nhiễm của thủy ngân ở khu vực
nghiên cứu.
Các kết quả phân tích hàm lượng thủy ngân theo chiều sâu của cột trầm
tích phần nào giúp đánh giá được lịch sử ô nhiễm.
120
3.4.2. Kết quả phân tích các dạng
a) Kết quả phân tích các dạng trong trầm tích mặt ao, hồ tại làng nghề Minh Khai
Kết quả phân tích các dạng của thủy ngân trong trầm tích mặt ao, hồ được
lấy tại các ao của làng nghề tái chế nhựa Minh Khai, huyện Như Quỳnh, tỉnh
Hưng Yên thu được ở bảng 3.34.
Bảng 3.34: Kết quả phân tích các dạng trong trầm tích mặt ao, hồ của làng nghề
tái chế nhựa Minh Khai
Ký
hiệu
mẫu
F1 F2 F3 F4 Tổng 4 dạng Tổng
Độ
sai
khác
MeHg
(ng/g) ng/g ng/g ng/g ng/g
MK1 41,77 ± 6,45 31,49 ± 2,47 438,97 ± 40,12 132,38 ± 18,32 644,60 ± 53,50 578,92 ± 79,43 11,35 3,55 ± 0,90
MK2 81,71 ± 12,62 93,63 ± 7,36 970,85 ± 88,74 556,67 ± 77,04 1702,87 ± 141,34 1773,30 ± 243,30 3,97 7,63 ± 1,93
MK3 45,44 ± 7,02 34,62 ± 2,72 778,95 ± 71,20 228,87 ± 31,68 1087,87 ± 90,29 1229,40 ± 168,67 11,51 8,99 ± 2,27
MK4 41,14 ± 6,36 47,53 ± 3,74 439,78 ± 40,20 181,88 ± 25,17 710,33 ± 58,96 669,18 ± 91,81 6,15 7,47 ± 1,89
MK5 79,54 ± 12,29 64,84 ± 5,10 449,56 ± 41,09 271,60 ± 37,59 865,53 ± 71,84 939,71 ± 128,93 7,89 3,81 ± 0,96
MK6 79,52 ± 12,29 35,65 ± 2,80 740,36 ± 67,67 57,50 ± 7,96 913,02 ± 75,78 846,32 ± 116,11 7,88 1,89 ± 0,48
MK7 74,45 ± 11,50 41,52 ± 3,26 451,99 ± 41,31 148,90 ± 20,61 716,86 ± 59,50 695,01 ± 95,35 3,14 6,60 ± 1,67
MK8 32,09 ± 4,96 25,76 ± 2,02 256,90 ± 23,48 97,50 ± 13,49 412,25 ± 34,22 367,17 ± 50,38 12,28 1,34 ± 0,34
MK9 33,45 ± 5,17 36,97 ± 2,91 678,72 ± 62,03 132,02 ± 18,27 881,15 ± 73,14 745,89 ± 102,34 18,13 2,41 ± 0,61
MK10 56,70 ± 8,76 45,90 ± 3,61 585,96 ± 53,56 212,38 ± 29,39 900,93 ± 74,78 865,32 ± 118,72 4,12 1,81 ± 0,46
Theo bảng 3.34 ta thấy, trong các mẫu trầm tích lấy ở các ao, hồ trong khu
vực làng nghề hàm lượng dạng F3 chiếm đa số (từ 51, 94 đến 81,09%), hàm
lượng các dạng F1 dao động từ 3,80 đến 10,39%, hàm lượng dạng F2 dao động
từ 3,18 đến 7,49%, hàm lượng dạng F4 dao động từ 6,79 đến 31,39%. Hàm
lượng % của các dạng trong trầm tích tại một số ao, hồ của làng nghề tái chế
nhựa Minh Khai phù hợp với một số nghiên cứu trên thế giới [91, 92], theo kết
quả nghiên cứu của Leonard Boszke và CS [92] về các dạng của thủy ngân trong
trầm tích sông Vistula tại Hà Lan thì hàm lượng của dạng thủy ngân sunfua
chiếm 55 - 82%, hàm lượng dạng thủy ngân hữu cơ chiếm 0,6 - 13%, hàm lượng
dạng hòa tan trong nước chiếm 5,1 - 13%. Hàm lượng metyl thủy ngân dao động
từ 1,34 đến 9,99 ng Hg/g (chiếm 0,21 - 1,12%), kết quả này phù hợp với một số
121
nghiên cứu trên thế giới [76, 93], phần trăm hàm lượng metyl thủy ngân so với
hàm lượng tổng đối với trầm tích của các ao hồ thường nhỏ hơn 5%.
b) Kết quả phân tích các dạng theo chiều sâu trong cột trầm tích lấy tại cửa
sông Hàn và khu vực ven biển thành phố Đà Nẵng
Hàm lượng các dạng của thủy ngân theo chiều sâu của các cột trầm tích
lấy tại cửa sông Hàn và khu vực ven biển thành phố Đà Nẵng thể hiện ở các
bảng 3.35, sự phân bố tỷ lệ % các dạng thủy ngân trong cột trầm tích biểu thị ở
hình, xu hướng phân bố các dạng theo độ sâu biểu thị trên đồ thị ở các hình 3.14
- 3.16.
Bảng 3.35: Kết quả phân tích hàm lƣợng các dạng trong các cột trầm tích
Độ
sâu
(cm)
F1 F2 F3 F4 Tổng 4
dạng Tổng
Độ
sai
khác
MeHg
(ng/g) ng/g ng/g ng/g ng/g
Cột SH1
0-5 2,67 ± 0,41 7,53 ± 0,59 46,67 ± 4,27 16,60 ± 2,30 73,47 ± 6,10 65,55 ± 8,99 12,08 0,29 ± 0,07
10-15 3,56 ± 0,55 8,83 ± 0,69 94,27 ± 8,62 24,56 ± 3,40 131,22 ± 10,89 141,22 ± 19,38 7,08 0,54 ± 0,14
25-30 3,68 ± 0,57 7,65 ± 0,60 85,24 ± 7,79 18,41 ± 2,55 114,98 ± 9,54 121,74 ± 16,70 5,55 0,26 ± 0,07
40-45 3,28 ± 0,51 8,28 ± 0,65 113,32 ± 10,36 13,54 ± 1,87 138,42 ± 11,49 124,50 ± 17,08 11,18 -
55-60 3,41 ± 0,53 7,09 ± 0,56 133,06 ± 12,16 18,40 ± 2,55 161,97 ± 13,44 153,62 ± 21,08 5,44 -
70-75 3,38 ± 0,52 7,05 ± 0,55 118,40 ± 10,82 17,25 ± 2,39 146,08 ± 12,12 156,06 ± 21,41 6,40 -
85-90 2,82 ± 0,44 7,26 ± 0,57 125,87 ± 11,50 12,19 ± 1,69 148,15 ± 12,30 134,10 ± 18,40 10,47 -
Cột SH2
0-5 3,94 ± 0,61 10,82 ± 0,85 100,91 ± 9,22 30,37 ± 4,02 146,04 ± 12,12 128,62 ± 17,65 13,54 0,87 ± 0,22
10-15 5,17 ± 0,80 14,40 ± 1,13 116,36 ± 10,63 30,83 ± 4,27 166,76 ± 13,84 151,64 ± 20,81 9,97 0,52 ± 0,13
25-30 3,58 ± 0,55 10,49 ± 0,82 110,11 ± 10,06 23,07 ± 3,19 147,26 ± 12,22 130,60 ± 17,92 12,76 -
40-45 3,19 ± 0,49 8,60 ± 0,68 98,56 ± 9,01 15,66 ± 2,17 126,01 ± 10,46 115,36 ± 15,83 9,23 -
55-60 1,72 ± 0,27 4,33 ± 0,34 94,40 ± 8,63 21,04 ± 2,91 121,49 ± 10,08 131,68 ± 18,07 7,74 -
70-75 2,54 ± 0,39 2,70 ± 0,21 135,23 ± 12,36 18,48 ± 2,56 158,95 ± 13,19 173,27 ± 23,77 8,27 -
85-90 1,14 ± 0,18 3,88 ± 0,30 76,27 ± 6,97 12,27 ± 1,70 93,55 ± 7,76 84,19 ± 11,55 11,12 -
90-100 1,92 ± 0,30 3,20 ± 0,25 120,59 ± 11,02 14,45 ± 2,00 140,16 ± 11,63 130,50 ± 17,90 7,40 -
122
Độ
sâu
(cm)
F1 F2 F3 F4 Tổng 4
dạng Tổng
Độ
sai
khác
MeHg
(ng/g) ng/g ng/g ng/g ng/g
Cột SH3
0-5 4,11 ± 0,63 10,06 ± 0,79 106,69 ± 9,75 25,89 ± 3,58 146,75 ± 12,18 136,44 ± 18,72 7,56 0,57 ± 0,14
10-15 4,33 ± 0,67 8,71 ± 0,68 90,88 ± 8,31 23,46 ± 3,25 127,38 ± 10,57 112,56 ± 15,44 13,16 0,32 ± 0,08
25-30 5,16 ± 0,80 11,23 ± 0,88 148,14 ± 13,54 33,78 ± 4,68 198,30 ± 16,46 199,09 ± 27,32 0,40 0,64 ± 0,16
40-45 4,92 ± 0,76 9,72 ± 0,76 130,17 ± 11,90 19,08 ± 2,64 163,89 ± 13,60 149,21 ± 20,47 9,84 -
55-60 2,09 ± 0,32 5,22 ± 0,41 87,77 ± 8,02 14,82 ± 2,05 109,90 ± 9,12 114,48 ± 15,71 4,00 -
70-75 2,46 ± 0,38 4,17 ± 0,33 90,88 ± 8,31 14,21 ± 1,97 111,71 ± 9,27 98,85 ± 13,56 13,01 -
85-90 1,54 ± 0,24 3,85 ± 0,30 80,14 ± 7,32 10,95 ± 1,51 96,47 ± 8,01 89,24 ± 12,24 8,10 -
95 -100 1,47 ± 0,23 2,89 ± 0,23 68,53 ± 6,26 8,60 ± 1,19 81,49 ± 6,76 72,15 ± 9,90 12,94 -
Cột SH4
0-5 6,45 ± 1,00 11,76 ± 0,92 129,48 ± 11,83 31,20 ± 4,32 178,89 ± 14,85 170,08 ± 23,33 5,18 0,60 ± 0,15
10-15 4,80 ± 0,74 12,53 ± 0,98 138,27 ± 12,64 21,88 ± 3,03 177,48 ± 14,73 176,67 ± 24,24 0,46 0,74 ± 0,19
25-30 5,94 ± 0,92 10,45 ± 0,82 165,85 ± 15,16 25,75 ± 3,56 207,99 ± 17,26 199,33 ± 27,35 4,34 0,54 ± 0,14
40-45 3,58 ± 0,55 10,36 ± 0,81 163,23 ± 14,92 14,46 ± 2,00 191,63 ± 15,91 182,62 ± 25,06 4,93 0,42 ± 0,11
55-60 2,70 ± 0,42 6,88 ± 0,54 140,90 ± 12,88 20,34 ± 2,82 170,83 ± 14,18 158,17 ± 21.70 8,01 0,30 ± 0,08
70-75 1,70 ± 0,26 7,49 ± 0,59 123,58 ± 11,30 4,26 ± 0,59 137,03 ± 11,37 143,68 ± 19,71 4,63 -
85-90 2,02 ± 0,31 6,12 ± 0,48 120,79 ± 11,04 12,32 ± 1,71 141,26 ± 11,72 130,73 ± 17,94 8,05 -
Cột SH5
0-5 12,28 ± 1,90 12,17 ± 0,96 110,96 ± 10,14 49,09 ± 6,79 184,50 ± 15,31 170,47 ± 23,39 8,23 0,70 ± 0,18
10-15 23,19 ± 3,58 16,51 ± 1,30 145,20 ± 13,27 30,02 ± 4,16 214,92 ± 17,84 192,82 ± 26,45 11,46 0,56 ± 0,14
25-30 22,07 ± 3,41 16,21 ± 1,27 175,19 ± 16,01 62,95 ± 8,71 276,43 ± 22,94 259,41 ± 35,59 8,49 0,52 ± 0,13
40-45 8,73 ± 1,35 11,28 ± 0,89 151,48 ± 13,85 18,95 ± 2,62 190,44 ± 15,81 196,15 ± 26,91 2,91 0,35 ± 0,09
55-60 9,51 ± 0,48 10,08 ± 0,79 145,69 ± 13,32 13,61 ± 1,88 180,68 ± 15,00 175,23 ± 24,04 3,11 0,26 ± 0,07
70-75 7,06 ± 1,09 7,39 ± 0,58 117,62 ± 10,75 13,09 ± 1,81 145,16 ± 12,05 127,35 ± 17,47 13,99 -
85-90 4,27 ± 0,66 7,10 ± 0,56 111,81 ± 10,22 7,76 ± 1,07 130,94 ± 10,87 117,26 ± 16,09 11,67 -
Kết quả phân tích hàm lượng các dạng theo độ sâu đối với các cột trầm
tích được lấy tại cửa sông Hàn và khu vực ven biển thành phố Đà Nẵng cho ở
bảng 3.35 và các hình 3.14 - 3.16 cho thấy, dạng sunfua có tỷ lệ phần trăm về
hàm lượng cao nhất (đối với cột SH1 từ 63,53 đến 86,89%, đối với cột SH2 từ
123
69,01 đến 86,04%, đối với cột SH3 từ 71,34 đến 84,1%, đối với cột SH4 từ
72,38 đến 90,18%, đối với cột SH5 từ 67,56 đến 85,39%), dạng thủy ngân hữu
cơ c hàm lượng rất thấp (tất cả các mẫu đều nhỏ hơn 5%), dạng HgO và muối
tan trong nước cũng c tỷ lệ phần trăm về hàm lượng thấp (nhỏ hơn 10%), tỷ lệ
% dạng cặn dư dao động từ 7,92 đên 22,59%. Theo Hayao Sakamoto và cộng sự
[94] kết quả nghiên cứu hàm lượng các dạng của thủy ngân trong trầm tích của
vịnh Kagoshima, hàm lượng thủy ngân hữu cơ dao động trong khoảng rộng từ
0,26 đến 11,12%, hàm lượng HgO dao động trong khoảng từ 1,0 đến 42%, hàm
lượng thủy ngân sunfua dao động trong khoảng từ 38,4 đến 96,1%.
Đồ thị biểu diễn hàm lượng các dạng thủy ngân theo chiều sâu trong cột
trầm tích cho thấy, tỷ lệ phần trăm hàm lượng thủy ngân hữu cơ và metyl thủy
ngân c xu hướng giảm dần theo độ sâu, tỷ lệ phần trăm hàm lượng dạng thủy
ngân sunfua c xu hướng tăng dần theo độ sâu, ở các độ sâu lớn hàm lượng
metyl thủy ngân nhỏ dưới giới hạn định lượng, các dạng còn lại không có xu
hướng rõ ràng. Theo các nghiên cứu [84, 95, 96], hàm lượng metyl thủy ngân và
thủy ngân hữu cơ cũng c xu hướng giảm dần theo độ sâu.
126
Hình 3.16: Xu hƣớng phân bố các dạng T - Hg, Org. Hg, MeHg theo độ
sâu trong cột trầm tích
Mối tương quan giữa hàm lượng MeHg và THg trong các mẫu trầm
tích phân tích cũng được xem xét bằng phương pháp xử lý thông kê trên phần
127
mềm SPSS - 20. Kết quả xử lý thống kê trên phần mềm với 2 chuỗi số liệu là
hàm lượng metyl thủy ngân và hàm lượng tổng thủy ngân trong các mẫu trầm
tích. Kết quả phân tích thể hiện ở hình 3.17.
Hình 3.17: Mối quan hệ giữa nồng độ thủy ngân metyl và thủy ngân tổng
Ở độ tin cậy 99% cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng
tổng thủy ngân và hàm lượng metyl thủy ngân trong trầm tích. Các giá trị p, r
cũng thể hiện mối tương quan tỷ lệ thuận c nghĩa là hàm lượng thủy ngân
trong trầm tích cao thì hàm lượng metyl thủy ngân cũng cao. Kết quả nghiên
cứu này phù hợp với nghiên cứu của Leermakers, M và cộng sự [60] về trầm tích
biển Baltic và của HuaZhang [97] về trầm tích biển tỉnh Guizhou phía tây nam
Trung Quốc. Như vậy, quá trình metyl hóa thủy ngân có liên quan trực tiếp đến
hàm lượng tổng thủy ngân trong trầm tích. Ngoài ra, quá trình metyl hóa thủy
ngân trong trầm tích còn phụ thuộc vào các biến môi trường như pH, nhiệt độ,
chất tạo phức và môi trường vi sinh vật trong trầm tích.
128
KẾT LUẬN
Từ những kết quả thực hiện đề tài luận án “ Nghiên cứu xây dựng
phương pháp xác định một số dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích sử dụng kỹ
thuật chiết chọn lọc, chúng tôi rút ra những kết luận sau:
1. Đã nghiên cứu, khảo sát và đánh giá độ tin cậy của phương pháp xác
định hàm lượng tổng thủy ngân trong trầm tích. Kết quả thu được là: LOD
của phương pháp là 1,04 ng/g; LOQ của phương pháp là 3,45 ng/g (lượng
mẫu phân tích là 0,5 gam); phương pháp c độ lặp tốt và độ chính xác cao
được đánh giá thông qua độ thu hồi của mẫu chuẩn MESS 3 và mẫu môi
trường thêm chuẩn, độ không đảm bảo đo tổng hợp và độ không đảm bảo đo
mở rộng của phương pháp lần lượt là 6,86% và 13,72%. Các kết quả này cho
thấy quy trình c độ tin cậy cao, đáp ứng yêu cầu phân tích hàm lượng vết
thủy ngân trong trầm tích.
2. Đã nghiên cứu và xây dựng được quy trình chiết chọn lọc một số
dạng của thủy ngân trong trầm tích bao gồm: Dạng thủy ngân hữu cơ (F1);
dạng thủy ngân hòa tan, thủy ngân oxit (F2); dạng thủy ngân sunfua (F3).
Tính chọn lọc và khả năng hòa tan của thuốc thử đối với các dạng thủy ngân
này được chứng minh bằng sự thay đổi cấu trúc pha của mẫu trước và sau khi
chiết dựa trên phổ nhiễu xạ tia X (XRD). Độ tin cậy của quy trình được đánh
giá thông qua độ lặp và độ đúng, kết quả đánh giá phù hợp với quy định của
AOAC.
3. Đã nghiên cứu, xây dựng và đánh giá độ tin cậy của quy trình xác định hàm
lượng metyl thủy ngân trong trầm tích bằng 02 phương pháp (phương pháp
CV - AAS và phương pháp GC/ECD). Kết quả cho thấy, hai phương pháp c
độ lặp tốt và độ chính xác cao, không có sự khác nhau c nghĩa về kết quả
phân tích của hai phương pháp. C thể sử dụng một trong hai phương pháp
này để phân tích hàm lượng metyl thủy ngân trong trầm tích.
4. Đã áp dụng các quy trình phân tích xây dựng được để xác định các dạng
thủy ngân trong các mẫu trầm tích cửa sông ven biển và trầm tích ao, hồ tại
Đà Nẵng và Hưng Yên.
129
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
1. Trịnh Thị Thủy, Vũ Đức lợi, Lê Thị Trinh, Đặng Quốc Trung (2016). Nghiên
cứu phương pháp xác định hàm lượng thủy ngân hữu cơ trong trầm tích bằng
quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật h a hơi lạnh (CV-AAS), Tạp chí Khoa
học - Đại học Quốc Gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, số
3, Trang 251 - 256.
2. Trịnh Thị Thủy, Vũ Đức lợi, Lê Thị Trinh, Nguyễn Thị Vân, Phạm Thị Hồng
(2016). Sự phân bố thủy ngân kim loại trong cột trầm tích tại cửa sông hàn,
Thành phố Đà Nẵng, Tạp chí Khoa học - Đại học Quốc Gia Hà Nội, Khoa học
Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, số 3, Trang 192 - 199.
3. Trịnh Thị Thủy, Vũ Đức lợi, Lê Thị Trinh (2017). Nghiên cứu phương pháp
xác định hàm lượng thủy ngân sunfua trong trầm tích, Tạp chí Hóa học - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tập 55, số 2e, trang 35 - 39.
4. Trịnh Thị Thủy, Lê Thị Trinh, Vũ Thị Mai, Phạm Thị Hồng (2016). Đánh giá
mức độ tích lũy kim loại thủy ngân trong trầm tích cửa sông Hàn, Thành phố Đà
Nẵng, Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, tháng 6/2016, Trang 21 - 23.
5. Trịnh Thị Thủy, Lê Thị Trinh , Dương Tuấn Hưng, Vũ Đức Lợi. Khảo sát quy
trình phân tích Metyl thủy ngân trong trầm tích trên thiết bị sắc ký khí GC -
ECD, Tạp chí Phân tích Hóa, lý và sinh học, tập 22, số 3/2017, trang 22 - 29.
130
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Đã nghiên cứu và xây dựng được quy trình chiết tuần tự chọn lọc
một số dạng của thủy ngân trong trầm tích bao gồm: Dạng thủy ngân hữu cơ,
dạng thủy ngân hòa tan, thủy ngân oxit, dạng thủy ngân sunfua. Độ chọn lọc
và khả năng hòa tan của thuốc thử đối với các dạng thủy ngân này được
chứng minh bằng sự thay đổi cấu trúc pha của mẫu trước và sau khi chiết dựa
trên phổ nhiễu xạ tia X (XRD).
2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật h a hơi
lạnh (CV - AAS) kết hợp với kỹ thuật chiết chọn lọc c thể thay thế các
phương pháp sắc ký để xác định các dạng thủy ngân trong mẫu trầm tích.
131
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. G. Liu, Y. Cai, N. O’Driscoll, Environmental Chemistry and Toxicology
of Mercury, 2011.
2. L.F. Kozein, S. Hansen, Mercury Handbook, Chemistry, Applications
and Environmental Impact,The Royal Society of Chemistry, 2013.
3. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxocological
Profile for Mercury,1999.
4. T. Syversen, P. Kaur, The toxicology of mercury and its compounds. J.
Trace Elem. Med. Biol,2012, 26, 215 -226.
5. J. Aaseth, P. Aggett, A. Aitio, J. Alexander, et al, Handbook on the
Toxicology of Metals, 2015.
6. R.C. Dart, Medical toxicology. 3rd ed. Philadelphia: Lippincott
Williams & Wilkins, 2004, .
7. Y.S. Hong, Y.M. Kim, K.E. Lee, Methylmercury exposure and health
effects, J. Prev. Med. public Heal,2012, 45, 353 - 363.
8. Summary Review of Health Effects Associated with Mercuric Chloride:
Health Issue Assessment. Off. Heal. Environ. Assessment, Washington,
DC,1994, EPA/600/R-92/199.
9. A.P. Wendroff, The toxicology of mercury. N Engl J Med,2004, 350,
945 - 947.
10. K. Murata, M. Sakamoto, Minamata Disease. Encycl. Environ. Heal,
2011, 774 - 780.
11. Minamata Disease: The History and Measures, Environmental health
department ministry of the environment, 2007.
12. A. Drott, L. Lambertsson, E. Björn, U. Skyllberg, Do potential
methylation rates reflect accumulated methyl mercury in contaminated
sediments, Environ. Sci. Technol,2008, 42, 153 - 158.
13. Synthesis Report of Research from EPA’s Science to Achieve Results
(STAR) Grant Program, Mercury Transport and Fate Through a
Watershed. U.S. Environmental Protection Agency, 2006.
14. R.P. Mason, J.M. Benoit, Organomercury compounds in the
Environment, 2003.
15. C.J. Lin, S.O. Pehkonen, The chemistry of atmospheric mercury: A
review. Atmos. Environ,1999, 33, 2067- 2079.
16. F.M.M. Morel, A.M.L. Kraepiel, M. Amyot, The Chemical Cycle and
Bioaccumulation of Mercury. Annu. Rev. Ecol. Syst,1998, 29, 543- 566.
17. UNEP Global mercury assessment 2013, United Nations Environ.
Program.
18. Công ước Minamata về Thủy ngân, Cục Hóa chất - Bộ Công Thương và
Chương trình Phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc, 2013.
19. Báo cáo Đánh giá baµn đầu Công ước Minamata tại Việt Nam - Điều
132
tra thủy ngân quốc gia, Cục Hóa chất - Bộ Công Thương và Chương
trình Phát triển Công nghiệp Liên hợp quốc, 2016.
20. Y. Huang, M. Deng, T. Li, et al, Anthropogenic mercury emissions from
1980 to 2012 in China. Environ. Pollut, 2017, 226, 230 - 239.
21. M. Morita, J. Toshinaga, J. Edmonds, The Determination of Mercury
Species in Environmental and Biological Samples. Pure Appl. Chem,
1998, 70, 1585 -1615.
22. N. Issaro, C. Abi-Ghanem, A. Bermond, Fractionation studies of
mercury in soils and sediments: A review of the chemical reagents used
for mercury extraction. Anal. Chim. Acta, 2009, 631, 1-12.
23. N.S. Bloom, E. Preus, J. Katon, M. Hiltner, Selective extractions to
assess the biogeochemically relevant fractionation of inorganic mercury
in sediments and soils, Anal. Chim. Acta, 2003, 479, 233- 248.
24. A. Tessier, P.G.C. Campbell, M. Bisson, Sequential Extraction
Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals, Anal. Chem,
1979, 51, 844 - 851. 25. W. Baeyens, R. Ebinghaus, O. Vasiliev, Global and Regional Mercury
Cycles: Sources, Fluxes and Mass Balances. NATO ASI Series (Series 2:
Environment). Kluer Academic, 1996.
26. US EPA, Mercury in solids and solutions by thermal decomposition,
amalgamation, and atomic absorption spectrophotometry. Methods
2007, 1 -17.
27. F. Tack, M. Verloo, Chemical speciation and fractionation in soil and
sediment heavy metal analysis: a review. Int. J. Environ,1995, 37- 41.
28. K. Kannan, J. Smith, R.F. Lee, H.L. Windom, et al, Distribution of total
mercury and methyl mercury in water, sediment, and fish from South
Florida estuaries. Arch. Environ. Contam. Toxicol,1998, 34, 109 - 118.
29. J.J. Sloan, R.H. Dowdy, S.J. Balogh EN, Distribution of mercury in soil
and its concentration in runoff from a biosolids amended agricultural
watershed. J. Environ. Qual.,2001, 30, 2173 - 2179.
30. M. Mailman, Total mercury, methyl mercury, and carbon in fresh and
burned plants and soil in northwestern ontario. Env. Pollut,2005, 138,
161 - 168.
31. A.P.N Neto, L.C.S.M Costa, A.N.S Kikuchi, D.M.S Furtado, M.Q
Araujo, M.C.C Melo, Method validation for the determination of total
mercury in fish muscle by cold vapour atomic absorption spectrometry.
Food Addit. Contam. Part A, 2012, 29, 617 - 624.
32. P. Konieczka, M. Misztal-szkudlińska, J. Namieśnik, P. Szefer,
Determination of Total Mercury in Fish and Cormorant Using Cold
Vapour Atomic Absorption Spectrometry,2010, 19, 931 - 936.
33. R.F.L Ribeiro, A. Germano, Development and validation of a method
for the determination of Hg in animal tissues (equine muscle, bovine
133
kidney and swine kidney, and poultry muscle) by direct mercury
analysis (DMA). Microchem. J.,2015, 121, 237 -243.
34. V. Vacchina, F. Séby, R. Chekri, J. Verdeil, J. Dumont, M. Hulin, et al,
Optimization and validation of the methods for the total mercury and
methylmercury determination in breast milk. Talanta, 2017, 167, 404 -
510.
35. H. Biester, C. Scholz, Determination of mercury binding forms in
contaminated soils: Mercury pyrolysis versus sequential extractions.
Environ. Sci. Technol, 1997, 31, 233 - 239.
36. C.M. Neculita, G.J. Zagury, L. Deschênes, Mercury speciation in highly
contaminated soils from chlor-alkali plants using chemical extractions.
J. Environ. Qual,2005, 34, 255- 262.
37. D. Wallschlager, M.V.M. Desai, M. Spengler, R.-D. Wilken, Mercury
speciation in floodplain soils and sediments along a contaminated river
transect,. J. Environ. Qual,1998, 27, 1034 -1044.
38. D. Wang, X. Shi, S. Wei, Accumulation and transformation of
atmospheric mercury in soil. Sci. Total Environ.,2003, 304, 209 - 314.
39. H. Sakamoto, T. Tomiyasu, N. Yonehara, Differential Determination of
Organic Mercury, Mercury(II) Oxide and Mercury(II) Sulfide in
Sediments by Cold Vapor Atomic Absorption Spectrometry. Anal. Sci,
1992, 8, 35 - 39.
40. L. Boszke, A. Kowalski, W. Szczuciński, G. Rachlewicz, S. Lorenc, J.
Siepak, Assessment of mercury mobility and bioavailability by
fractionation method in sediments from coastal zone inundated by the
26 December 2004 tsunami in Thailand. Environ. Geol, 2006, 51, 527-
536.
41. Barrocas, P. R. G. and, J. C Wasserman, Mercury Behaviour in
Sediments from a Sub-Tropical Coastal Environment in Se Brazil.
Environ. Geochemistry Trop,1998, 72, 171 -184.
42. S. Panyametheekul, An operationally defined method to determine the
speciation of mercury. Environ. Geochem. Health, 2004, 26, 51 - 57.
43. G. Westöö, Determination of methylmercury compounds in foodstuffs
II. Determination of Methylmercury in Fish, Egg, Meat and Liver. Acta
Chem. Scand.,1967, 21, 1790 -1800.
44. A.M. Caricchia, G. Minervini, P. Soldati, S. Chiavarini, C. Ubaldi, R.
Morabito, GC-ECD determination of methylmercury in sediment
samples using a SPB-608 capillary column after alkaline digestion.
Microchem. J,1997, 55, 44 - 55.
45. T. Tomiyasu, A. Matsuyama, T. Eguchi, Y. Fuchigami, K. Oki, M.
Horvat, et al, Spatial variations of mercury in sediment of Minamata
Bay, Japan. Sci. Total Environ,2006, 368, 283- 290.
46. J.S. Lee, Y.J. Ryu, J.S. Park, S.H. Jeon, S.C. Kim, Y.H. Kim,
134
Determination of methylmercury in biological samples using dithizone
extraction method followed by purge & trap GC-MS. Bull. Korean
Chem. Soc,2007, 28, 2293 - 2298.
47. M.V.B. Krishna, M. Ranjit, D. Karunasagar, J. Arunachalam, A rapid
ultrasound-assisted thiourea extraction method for the determination of
inorganic and methyl mercury in biological and environmental samples
by CVAAS. Talanta, 2005, 67, 70 - 80.
48. R. Miniero, E. Beccaloni, M. Carere, Ubaldi A, Mancini L, Marchegiani
S, et al, Mercury (Hg) and methyl mercury (MeHg) concentrations in
fish from the coastal lagoon of Orbetello, central Italy. Mar. Pollut.
Bull, 2013, 76, 365 - 369.
49. C. Maggi, M.T. Berducci, J. Bianchi, M. Giani, L. Campanella,
Methylmercury determination in marine sediment and organisms by
Direct Mercury Analyser. Anal. Chim. Acta, 2009, 641, 32 - 36.
50. G. Carbonell, JC Bravo, C. Fernández, Tarazona J V, A new method for
total mercury and methyl mercury analysis in muscle of seawater fish.
Bull. Environ. Contam. Toxicol, 2009, 83, 210 -213.
51. J. Calderón, S. Gonçalves, F. Cordeiro, B. Calle, Determination of
methylmercury in seafood by direct mercury analysis : Standard
operating procedure. Residues Trace Elem, 2013.
52. Vũ Đức Lợi, Nghiên cứu xác định một số dạng thủy ngân trong các mẫu
sinh học và môi trường. Luận án Tiến sĩ Hóa học, 2008.
53. TCVN 7877:2008 (ISO 5666:1999) - Chất lượng nước - Xác định thủy
ngân.
54. TCVN 7724:2007 (ISO 17852:2006) - Chất lượng nước - Xác định thủy
ngân - Phương pháp dùng phổ huỳnh quang nguyên tử.
55. TCVN 8882: 2011 (ISO 16772: 2004) Chất lượng đất – Xác định thủy
ngân trong dịch chiết đất cường thủy dùng quang phổ hấp thụ nguyên tử
hơi lạnh hoặc quang phổ hấp thụ nguyên tử huỳnh quang hơi lạnh.
56. Ministry of Environment Japan, Mercury analysis manual.
Unpublished, 2004.
57. Environmental Protection Agency, Microwave assisted acid digestion of
sileceous and organically based matrices (method 3052) ,1996.
58. GMM Rahman, HM Kingston, JC Kern, SW Hartwell, RF Anderson,
SY Yang, Inter-laboratory validation of IPA method 3200 for mercury
speciation analysis using prepared soil reference materials. Appl.
Organomet. Chem, 2005, 19, 301 - 307.
59. H. Agah, F. Owfi, M. Sharif Fazeli, SMR Fatemi, A. Savari,
Determining mercury and methylmercury in sediments of the northern
parts of the Persian Gulf. J. Oceanogr, 2010, 1, 7-13.
60. J. Bełdowski, M. Miotk, M. Bełdowska, J. Pempkowiak, Total, methyl
and organic mercury in sediments of the Southern Baltic Sea. Mar.
135
Pollut. Bull, 2014, 87, 388 - 395.
61. Vũ Đăng Độ, Các phương pháp vật lý trong hóa học. NXB ĐHQG, Hà
Nội, 2006.
62. E. W. Nuffield, X-Ray Diffraction Methods. J. Wiley & Sons Inc, 1966,
New York.
63. R. Wagemann, E. Trebacz, G. Boila, WL Lockhart, Methylmercury and
total mercury in tissues of arctic marine mammals. Sci. Total
Environ,1998, 218, 19 - 31.
64. Trần Cao Sơn, Phạm Xuân Đà, Lê Thị Hồng Hào, Nguyễn Thành
Trung, Thẩm định phương trong phân tích hóa học và vi sinh vật. Viện
kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia, NXB khoa học kỹ
thuật, 2010.
65. TCVN ISO/ IEC 17025 : 2005, Yêu cầu chung về năng lực củ phòng thử
nghiệm và hiệu chuẩn.
66. AOAC International, How to meet ISO 17025 requirements for method
verification, USA, 2007.
67. Ludwing Huber, Validation and Qualification in Analytical
Laboratories. Informa Healthcarr, 2007.
68. Eurachem, The Fitness for Purpose of Analytical Methods, 1998, .
69. AOAC Internatinal, Guidelines for single laboratory validation of
chemical methods for dietary supplements and botanicals. AOAC Int,
2002, 1- 38.
70. M. Reichenbacher, JW Einax, Challenges in Analytical Quality
Assurance, 2011.
71. S. Bratinova, B. Raffael, C. Simoneau, Guidelines for Performance
Criteria and Validation Procedures of Analytical Methods used in
Controls of Food Contact Materials. 1st ed. JRC Scientific and
Technical Reports, 2009.
72. DL Massart, et, al, Handbook of chemometrics and qualimetrics: Part
A. Elsevier, 1997, Amsterdam. 73. P. Vankeerberghen, J. Smeyers-Verbeke, Chemometrics Intell Lab Syst 15.
Elsevier, 1992.
74. J. Mandel, The statistical analysis of experimental data. Wiley, 1964,
New York.
75. J Van Loco, M. Elskens, C. Croux, H. Beernaert, Linearity of
calibration curves: Use and misuse of the correlation coefficient.
Accredit. Qual. Assur, 2002, 7, 281- 285.
76. MA Shreadah, SAA Ghani, AAES Taha, MMA Ahmed, HBI Hawash,
Mercury and Methyl Mercury in Sediments of Northern Lakes-Egypt. J.
Environ. Prot. (Irvine,. Calif) ,2012, 03, 254 - 261.
77. GMM Rahman, T. Fahrenholz, HM Kingston, Application of speciated
isotope dilution mass spectrometry to evaluate methods for efficiencies,
136
recoveries, and quantification of mercury species transformations in
human hair. J. Anal. At. Spectrom, 2009, 24, 83 - 92.
78. P. Houserová, D. Matějíček, V. Kubáň, J. Pavlíčková, J. Komárek,
Liquid chromatographic - Cold vapour atomic fluorescence
spectrometric determination of mercury species. J. Sep. Sci., 2006, 29,
248 - 255.
79. U. Harms, Mikrochimica Acta Determination of Methylmercury in
Organic Matrices with Gas Chromatography / Atomic Absorption
Spectrometry. Microchimica Acta, 2000, 132, 131 -132.
80. Y. Cai, R. Jaffé, A. Alli, RD Jones, Determination of organomercury
compounds in aqueous samples by capillary gas chromatography-
atomic fluorescence spectrometry following solid-phase extraction.
Anal. Chim. Acta, 1996, 334, 251- 259.
81. JJ Berzas Nevado, RC Rodríguez Martín-Doimeadios, FJ Guzmán
Bernardo, M . Jiménez Moreno, Determination of monomethylmercury
in low- and high-polluted sediments by microwave extraction and gas
chromatography with atomic fluorescence detection. Anal. Chim. Acta,
2008, 608, 30 - 37.
82. G. Zachariadis, A. Anthemidis, E. Daftsisw, J. Stratis, On-line
speciation of mercury and methylmercury by cold vapour atomic
absorption spectrometry using selective solid phase extraction. Jaas,
2005, 20, 63 -65.
83. H. Akagi, A. Naganuma, Human exposure to mercury and the
accumulation of methylmercury that is associated with gold mining in
the Amazon Basin, Brazil. J. Heal. Sci.,2000, 46, 323 -328.
84. T. Tomiyasu, T. Eguchi, M. Yamamoto, K. Anazawa et al, Influence of
submarine fumaroles on the distribution of mercury in the sediment of
Kagoshima Bay, Japan. Mar. Chem., 2007, 107, 173 -183.
85. F.X Han, Y. Su, D.L. Monts, C.A. Waggoner, M.J. Plodinec, Binding,
distribution, and plant uptake of mercury in a soil from Oak Ridge,
Tennessee, USA. Sci. Total Environ, 2006, 368, 753 - 768.
86. T. Malehase, A.P. Daso, J.O. Okonkwo, Determination of mercury and
its fractionation products in samples from legacy use of mercury
amalgam in gold processing in Randfontein, South Africa. Emerg.
Contam, 2016, 2, 157 - 165.
87. C.S. Kim, N.S. Bloom, J.J. Rytuba, G.E Brown, Mercury Speciation by
X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy and Sequential Chemical
Extractions: A Comparison of Speciation Methods. Environ. Sci.
Technol ,2003, 37, 5102 - 5108.
88. C.S. Kim, G.E. Brown, J.J. Rytuba, Characterization and speciation of
mercury-bearing mine wastes using X-ray absorption spectroscopy. Sci.
Total Environ, 2000, 261, 157 - 168.
137
89. US Food and Drug Administration, Quality System Regulation. Rockv.
MD, CFR Publ,1996.
90. G. Müller, Index of geoaccumulation in the sediments of the Rhine
River. GeoJournal,1969, 2, 108 - 118.
91. J.B. Shi, L.N. Liang, G. Bin Jiang, X.L. Jin, The speciation and
bioavailability of mercury in sediments of Haihe River, China. Environ.
Int., 2005, 31, 357 - 365.
92. L. Boszke, A. Kowalski, Mercury fractionation in sediments of the
Lower Vistula River (Poland). Oceanol. Hydrobiol. Stud,2007, 36, 79 -
99.
93. S. Oh, M.K Kim, S.M. Yi, K.D. Zoh, Distributions of total mercury and
methylmercury in surface sediments and fishes in Lake Shihwa, Korea.
Sci. Total Environ, 2010, 408, 1059 - 1068.
94. H. Sakamoto, T. Tomiyasu, N. Yonehara, The contents and chemical
forms of mercury in sediments from Kagoshima Bay, in comparison with
Minamata Bay and Yatsushiro Sea, southwestern Japan. Geochem.
J,1995, 29, 97 - 105.
95. S. Jiang, X. Liu, Q. Chen, Distribution of total mercury and
methylmercury in lake sediments in Arctic Ny-Ålesund. Chemosphere,
2011, 83, 1108 - 1116.
96. H.A. Kehrig, F.N. Pinto, I. Moreira, O. Malm, Heavy metals and
methylmercury in a tropical coastal estuary and a mangrove in Brazil.
Org. Geochem, 2003, 34, 661 - 669.
97. H. Zhang, X. Feng, T. Larssen, L. Shang, R.D. Vogt, S.E. Rothenberg,
et al, Fractionation, distribution and transport of mercury in rivers and
tributaries around Wanshan Hg mining district, Guizhou province,
southwestern China: Part 1 - Total mercury. Appl. Geochemistry, 2010,
25, 633 - 641.
Recommended