BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG...

,

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


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 3.29: 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


F2 .......................................................................................................................... 105


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 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 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 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 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.


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


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


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



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


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)


đo tính toán từ sai

số trong phòng thí

nghiệm thông qua

giá trị độ thu hồi

của mẫu thêm

chuẩn (RMSbias)


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 %


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


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


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


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


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


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)



(URw, standard)


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%







tích 02 lần.

TBRSD = 7,95

Ur, range = 7,044

Độ không


độ thu hồi

thực nghiệm

của phòng thí

nghiệm (Ubais)




nghiệm thông qua


của mẫu thêm

chuẩn (RMSbias)



môi trường này

thêm chuẩn ở 3

mức nồng độ 1,0;

5,0, 10,0 ngHg/g

RMSbias =

7,839%

Ubais =

7,839 %




(Uadd)



Ubias

Coi Uadd = 0




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


1400C giữ trong 2

phút


1600C, giữ trong 2

phút



40C; 10

0C /phút


500C giữ trong 1

phút


2400C, giữ trong

15 phút



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)


a 2378 Sa 1424

b 42,46 Sb 3,944


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)


a 54,47 Sa 45,01

b 86,83 Sb 0,5528


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


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


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



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



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


độ lặp của

phòng thí

nghiệm(URw)



(URw, standard)


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






tích 02 lần.

TBRSD = 6,51

Ur, range = 5,776

Độ không


độ thu hồi

thực nghiệm

của phòng thí

nghiệm (Ubais)




nghiệm thông qua


của mẫu thêm

chuẩn (RMSbias)



môi trường này

thêm chuẩn ở 3

mức nồng độ 1,0;

5,0, 10,0 ngHg/g

RMSbias =

3,732%

Ubais =

3,732 %




(Uadd)



Ubias

Coi Uadd = 0



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


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


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


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



Yếu tố kháo sát Đại lƣợng (Đơn

vị)


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


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


trung bình (%) 71,07 98,18 99,66 103,17


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



Yếu tố kháo sát Đại lƣợng (Đơn

vị)


TN1 TN2 TN3 TN4 TN5

(1) Khảo sát thể tích

dung dịchchiết

Thể tích (mL) 5 10 15 20 25


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


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


trung bình (%) 63,96 97,08 94,21 96,86


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.

119

Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn hàm lượng thủy ngân theo chiều sâu của các cột

trầm tích

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


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


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.

124

Hình 3.14: Xu hƣớng phân bố các dạng F1,F2, F3, F4 theo độ sâu trong các cột

trầm tích

125

Hình 3.15: Sự phân bố tỷ lệ % các dạng thủy ngân trong cột trầm tích

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.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0883292710000247?via%3Dihub#!

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.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG...

Documents

Transcript of BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG...