Đề tài Xác định hàm lượng kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây

iai đoạn 3, chỉ xảy ra từ 3- 5 giây) Phép đo có độ nhạy cao( 0,1- 10 ng/ml) Lượng mẫu nhỏ (10 – 50 µl) cho mỗi phép đo. 2.2.2. Hệ trang thiết bị của phép đo AAS không ngọn lửa Dựa vào nguyên tắc của phép đo ta có thể mô tả hệ thống trang thiết bị của máy phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa gồm các bộ phận sau: Nguồn phát chùm sáng đơn sắc của nguyên tố phân tích. Đèn catot rỗng (Hollow cathode lamp – HCL) Đèn phát phổ liên tục đã biến hiệu ( Deuterium Hollow cathode lamp – D2). Hình 1: Cấu tạo đèn Catot rỗng Hình 2: Cấu tạo đèn D2 Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng hệ đèn As – HCL, Cd – HCL, Pb – HCL và đèn D2 (shimadzu) Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích theo kỹ thuật không ngọn lửa. Hệ lò graphite gồm có: Hộp lò, giá kẹp, cuvet graphite Hệ ống dẫn khí trơ Argon Hệ ống dẫn nước làm sạch hộp lò và cuvet Cuvet hay thuyền tantan đựng mẫu để nguyên tử hóa ( trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng cuvet graphite). Hình 3: Cuvet graphite Hình 4:Bộ phận nguyên tử hóa mẫu Nguồn năng lượng để nung cuvet: thế dùng 1 – 12V, dòng 10-600A Hệ thống quang học và Detector dùng để thu, phân li toàn bộ phổ của mẫu và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu của vạch phổ. Hệ thống chỉ thị kết quả: máy tính, máy in,… Để tiến hành nghiên cứu xác định hàm lượng Pb, Cd trong động vật nhuyễn thể chúng tôi xử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA – 6300 của hãng shimazu. Hình 5: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA - 6300 2.3. Lấy mẫu, xử lý và bảo quản mẫu 2.3.1. Lấy mẫu Các mẫu động vật nhuyễn thể được lấy tại các địa điểm khác nhau ở Hồ Tây. Các mẫu sau khi lấy được ghi kèm theo các thông tin về vị trí lấy mẫu, thời gian và loại mẫu. Bảng 2: Vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu Vị trí lấy mẫu Tên mẫu Kí hiệu mẫu Ngày lấy mẫu Khu vực Phủ Tây Hồ Mẫu ốc M1a 8/07/2010 Trùng trục M1c 8/07/2010 Công viên nước Hồ Tây Mẫu trai M2b 9/07/2010 Khu vực làng Vệ Hồ Mẫu ốc M3a 9/07/2010 Mẫu trai M3b 9/072010 Trùng trục M3c 9/07/2010 Khu vực làng Hồ phường Bưởi Mẫu ốc M4a 10/07/2010 Mẫu trai M4b 10/07/2010 Khu vực Nghi Tàm – Yên Phụ Mẫu ốc M5a 6/07/2010 Mẫu trai M5b 6/07/2010 Trùng trục M5c 6/07/2010 Khu vực Chùa Trấn Quốc Mẫu ốc M6a 6/07/2010 Khu vực nhà khách chính phủ Mẫu ốc M5a 8/07/2010 Mẫu trai M5b 8/07/2010 2.3.2. Xử lý sơ bộ và bảo quản mẫu Mẫu sau khi chuyển về phòng thí nghiệm được giữ sống trong chính môi trường nước tại nơi lấy mẫu để chúng nhả hết các chất bẩn. Trước khi mổ lấy phần thịt bên trong cần phải rửa kỹ lớp vỏ bên ngoài bằng nước sạch để loại bỏ hết các chất bẩn bám trên vỏ của chúng. Mẫu được mổ tại phòng thí nghiệm đảm bảo độ sạch tiêu chuẩn, tay đeo gang polyetylen, dùng dao có lưỡi dùng từ thép không gỉ, thớt gỗ cứng không tạo mùn. Khi kết thúc mổ một mẫu, trước khi mổ mẫu thứ tiếp theo phải rửa kỹ dụng cụ bằng nước sạch. Sau khi tách được phần vỏ cứng, tách lấy phần thịt. Dùng bình tia tráng kỹ phần mẫu vừa thu được, dùng giấy lọc sạch thấm khô kiệt hết nước bám bên ngoài, đồng nhất mẫu bằng máy xay. Sau đó sấy khô mẫu ở 70 0C đến khối lượng không đổi, nghiền mẫu tới mịn, trộn đều được mẫu đồng nhất. Bảo quản mẫu trong lọ polyetylen để trong bình hút ẩm. Cân mẫu trước và sau khi sấy khô để xác định hệ số khô/ tươi theo công thức sau: dw% = Ở đây: dw% là hệ số khô/tươi (g/100g) tính theo phần trăm sdw là lượng cân khô của mẫu (g) sww là lượng cân tươi của mẫu (g) Bảng 3: Hệ số khô/ tươi của các mẫu T T Kí Hiệu mẫu Hệ số khô/tươi (%) T T Kí Hiệu mẫu Hệ số khô/tươi (%) 1 M1a 15,96 8 M4b 16,10 2 M1c 14,44 9 M5a 17,42 3 M2b 16,54 10 M5b 14,87 4 M3a 14,27 11 M5c 15,74 5 M3b 15,85 12 M6a 16,11 6 M3c 17,14 13 M7a 15,63 7 M4a 15,13 14 M7b 14,35 2.4. Giới thiệu về phương pháp xử lý mẫu Để xác định hàm lượng As,Cd và Pb trong động vật nhuyễn thể, trước hết ta phải tiến hành xử lí mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch. Đây là công việc rất quan trọng vì nó có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích. Có hai phương pháp vô cơ hóa mẫu phổ biến hiện nay là xử lý ướt và xử lý khô:[8] Kỹ thuật xử lý khô : là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở nhiệt độ thích hợp (4500C – 7000C), sau đó hòa tan mẫu bằng dung dịch muối hay axit phù hợp. Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy hoàn toàn thành CO2 và H2O. Trong luận văn này chúng tôi lựa chọn phương pháp xử lý mẫu ướt (dùng axit đặc oxi hóa mạnh). Nguyên tắc Dùng axit đặc có tính oxi hóa mạnh ( HNO3, HClO4 ,…), hay hỗn hợp các axit đặc có tính oxi hóa mạnh ( HNO3+ HClO4) hoặc hỗn hợp một axit mạnh và một chất oxi hóa mạnh ( HNO3 + H2O2 ),… để phân hủy hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ. Việc phân hủy có thể thực hiện trong hệ đóng kín (áp suất cao ), hay trong hệ mở ( áp suất thường). Lượng axit thường phải dùng gấp từ 10 – 15 lần lượng mẫu, tùy thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý, hóa học của nó. Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc…thường từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tùy loại mẫu và bản chất các chất, còn nếu dùng lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút. Khi phân hủy xong phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ. Ưu – nhược điểm Hầu như không bị mất chất phân tích, nhất là tròng lò vi sóng - Nếu xử lý trong các hệ hở thì thời gian phân hủy mẫu rất dài, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn do môi trường hay axit dùng và phải đuổi axit dư lâu nên dễ bị nhiễm bụi bẩn vào mẫu 2.5. Hóa chất và dụng cụ Hóa chất Dung dịch chuẩn As, Cd, Pb cho AAS, Merck 1000 mg/l Axit đặc HCl 36%, HNO3 65%, H2O2 30% Merck Các dung dịch nền Mg(NO3)2 Merck Dung dịch các cation kim loại để nghiên cứu ảnh hưởng loại PA Dụng cụ máy móc Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA- 6300 của hang Simazu Cân phân tích, cân kĩ thuật Bếp điện, tủ hút, tủ sấy Bình định mức 10, 25, 50, 100, 250 ml Pipet 1,2,5,10ml,…. Cốc thủy tinh, ống đong,… Lọ đựng mẫu 25, 50, 100ml CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF – AAS của Cd và Pb 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo Mỗi một nguyên tử của một nguyên tố hóa học chỉ có thể hấp thụ những bức xạ mà chính nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ. Đối với một nguyên tố vạch phổ nào có khả năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao. Như vậy đối với một nguyên tố các vạch phổ khác nhau sẽ có độ nhạy khác nhau, đồng thời với mỗi vạch này có thể có rất nhiều nguyên tố khác trong mẫu có những vạch phổ gần với vạch phổ này chúng có thể chen lấn hay gây nhiễu tới vạch phổ của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích là khó khăn và thiếu chính xác. Vì mục đích xác định hàm lượng As, Cd, Pb trong mẫu động vật nhuyễn thể có nộng độ rất nhỏ ( lượng vết) nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao và hạn chế được ảnh hưởng của các nguyên tố có vạch phổ lân cận. As có 3 bước sóng hấp thụ đặc trưng là 189,0 nm; 193,7 nm và 197,2 nm. Cd có 3 bước sóng hấp thụ đặc trưng là 228,8 nm; 226,5 nm và 326,1 nm. Pb có hai vạch phổ đặc trưng và nhạy nhất là 217,0 nm và 283,3 nm. Chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch As 2ppb, Cd 1ppb, Pb 2ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% với các vạch phổ đặc trưng trên. Kết quả thu được như sau: Bảng 4: Kết quả khảo sát vạch đo của As Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD 189,0 0,0101 0,0103 0,0101 0,0102 1,14 193,7 0,0104 0,0104 0,0105 0,0104 0,53 197,2 0,0103 0,0104 0,0102 0,0103 0,97 Bảng 5 : Khảo sát vạch đo của Cd Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD 228,8 0,1684 0,1681 0,1682 0.1682 0,12 226,5 0,1453 0,1456 0,1445 0,1451 0,18 326,1 0,1037 0,1035 0,1053 0,1042 0,32 Bảng 6: Khảo sát vạch đo của Pb Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD 217,0 0,0867 0,0875 0,0869 0,0870 0,48 283,3 0,0456 0,0463 0,0459 0,0460 0,43 Qua kết quả khảo sát ta thấy, tại vạch phổ 193,7nm đối với As, 228,7nm đối với Cd và 217,0 nm đối với Pb độ hấp thụ lớn nhất và sai số nhỏ nên chúng tôi chọn vạch đo phổ cho As là 193,7 nm, Cd là 228,7 nm, Pb là 217,0 nm. 3.1.2. Chọn khe đo Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp thụ nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu được phát ra từ đèn catot rỗng, sau khi đi qua môi trường hấp thụ, sẽ được hướng vào khe đo của máy, được chuẩn trực, phân ly và sau đó chỉ một vạch phổ cần được chọn hướng vào khe đo để tác dụng lên nhân quang điện để phát hiện và xác định cường độ vạch phổ. Do vậy khe đo phải được chọn chính xác, phù hợp với từng vạch phổ,có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và lấy được hết độ rộng của vạch phổ. Qua tham khảo tài liệu của máy AA – 6300 Shimazu, độ rộng khe đo của As được mặc định từ 0,2nm; 0,7nm; 1,0nm, trong đó giá trị 0,7nm cho tín hiệu phổ ổn định nhất vì vậy chúng tôi chon khe đo 0,7nm cho phép đo As. Với các nguyên tố Cd và Pb, khe đo phù hợp là 0,5 nm. Ở điều kiện này, 100% diện tích pic của vạch phổ sẽ nằm trong khe đo. 3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) Đèn catot rỗng (HCL) có nhiệm vụ chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy của nguyên tố phân tích. Cường độ làm việc của đèn có liên quan chặt chẽ tới cường độ hấp thụ của vạch. Thông thường, chỉ nên dùng đèn catot rỗng với cường độ nằm trong khoảng 60 – 80 % cường độ cực đại ( Imax) ghi trên vỏ đèn. Không nên đặt đèn ở cường độ cực đại vì ở giá trị đó đèn làm việc không ổn định, độ nhạy cũng như độ lặp lại kém và rất dễ hỏng đèn. Trong thực nghiệm chúng tôi sử dụng đèn As có Imax = 12mA, Cd có Imax = 10mA, Pb có Imax = 12mA. Tiến hành khảo sát cường độ đèn trong vùng từ 60 – 80% Imax đối với: Dung dich As 2ppb và 4ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Dung dịch Cd 1ppb và 2ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Dung dịch Pb 2ppb và 4ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng sau: Bảng 7: Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn của As I (mA) Abs- As 7 (60% Imax) 8 (65% Imax) 9 (75% Imax) 10(83% Imax) 2ppb 0,0105 0,0104 0,0104 0,0102 %RSD 2,38 1,65 0,56 0,36 5ppb 0,0227 0,0225 0,0224 0.0221 %RSD 1,09 0,87 0,26 0,43 Bảng 8: Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cd I (mA) Abs- Cd 6 (60% Imax) 7 (70% Imax) 8 (80% Imax) 9(90% Imax) 1ppb 0,1701 0,1638 0,1622 0,1553 %RSD 1,23 0,23 0,33 0,21 2ppb 0,3211 0,3215 0.3246 0,2682 %RSD 1,00 0,36 0,48 0,35 Bảng 9: Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Pb I (mA) Abs- Pb 7 (60% Imax) 8 (65% Imax) 9 (75% Imax) 10(83% Imax) 2ppb 0,0873 0,0873 0,0871 0,0785 %RSD 0,87 0,57 0,24 0,20 4ppb 0,16 0,1651 0,1645 0,1597 %RSD 0,45 0,46 0.21 0,17 Qua kết quả khảo sát ta thấy khi cường độ dòng đèn giảm thì độ hấp thụ của vạch phổ tăng nhưng hệ số biến động tăng hay sai số tăng, vì vậy ta phải chọn được cường độ dòng đèn sao cho cường độ vạch phổ vừa cao vừa ổn định tức sai số nhỏ, do đó chúng tôi chọn cường độ dòng đèn As là 9 mA (75%Imax), Cd là 7mA(70%Imax) và Pb là 9mA (75%Imax). 3.2. Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn chính kế tiếp nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm nguội cuvet. Trong đó 2 giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt được kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Thường thì quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo 4 giai đoạn kết tiếp trong thời gian tổng số từ 60 – 80 giây. 3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu Đây là giai doạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Nó rất cần thiết để đảm bảo cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng hoàn toàn, nhưng không làm mất mẫu. Vì vậy nếu không thực hiện sấy tốt, mẫu sẽ bị bắn làm sai lệch kết quả phân tích. Nhiệt độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu phụ thuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó. Nói chung nhiệt độ sấy khô phù hợp đối với đa số các mẫu vô cơ trong dung môi nước nằm trong khoảng 100 – 250 trong thời gian từ 20 – 40 giây với lượng mẫu được bơm vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Việc tăng nhiệt độ sấy từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn cần phải được thực hiện từ từ, với tốc độ tăng nhiệt độ từ 5 – 80C trong 1 giây là phù hợp. Vì vậy chúng tôi thực hiện giai đoạn sấy khô mẫu làm hai bước: Bước 1: nhiệt độ 1000C – thời gian 20 giây có Rampe (Auto) Bước 2: nhiệt độ 1500C - thời gian 15 giây có Rampe (Auto) 3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hóa luyện mẫu Đây là giai đoạn thứ 2 của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Mục đích để tro hóa (đốt cháy) các hợp chất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy khô. Đồng thời cũng là để nung luyện ở nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa tiếp theo đạt hiệu suất cao và ổn định. Giai đoạn này có ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả phân tích, nếu chọn nhiệt độ tro hóa không phù hợp. Nếu nhiệt độ tro hóa quá cao thì một số hợp chất có thể bị phân hủy và mất trong giai doạn này, vì vậy thường tro hóa mẫu từ từ ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giới hạn thì phép đo luôn luôn cho kết quả ổn định. Mỗi nguyên tố đều có một nhiệt độ tro hóa luyện mẫu giới hạn, đối với As,Pb, Cd là dưới 6500C.Thực nghiệm đã chỉ ra rằng không nên tro hóa luyện mẫu ở nhiệt độ quá thấp so với nhiệt độ tới hạn, vì như thế mẫu chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa sẽ không tốt.Ngoài yếu tố nhiệt độ, thì tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình tro hóa cũng ảnh hưởng đến độ ổn định của cường độ vạch phổ. Nói chung tốc độ tăng nhiệt độ quá lớn thường làm bắn mẫu. Vì vậy thông thường thời gian tro hóa luyện mẫu 20 – 50 giây,với lượng mẫu đưa vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Ở đây chúng tôi chọn tổng thời gian tro hóa luyện mẫu là 20 giây, trong đó 10 giây dùng cho việc tăng nhiệt độ từ sấy đến tro hóa, 10 giây giữ nhiệt độ không đổi để luyện mẫu. Để chọn được nhiệt độ tro hóa phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát với dung dịch chuẩn As 5ppb, Pb 2ppb và Cd 1ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO3)2 0,01%. Kết quả thu được như sau: Bảng 10: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa của As, Pb và Cd Nhiệt độ T(0C) 450 500 550 600 700 750 Abs – As 0,0221 0,0222 0,0222 0,0225 0,0223 0,220 Abs – Cd 0,1627 0,1643 0,1637 0,1631 0,1625 0,1622 Abs – Pb 0,0835 0,0838 0,0846 0,0862 0,0851 0,0843 Từ kết quả trên ta thấy độ hấp thụ quang của As lớn nhất ở nhiệt độ 6000C, của Cd lớn nhất ở 5000 C và của Pb lớn nhất ở 6000C.vì vậy chúng tôi chọ các nhiệt độ này là nhiệt độ tro hóa để đo phổ của As, Cd và Pb. 3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu Đây là giai đoạn quyết định cường độ vạch phổ, song nó lại bị ảnh hưởng bởi 2 giai đoạn trên. Giai đoạn này thường được thực hiện trong thời gian rất ngắn, thường từ 3 – 6 giây, nhưng tốc độ tăng nhiệt lại là rất lớn để đạt ngay tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hóa và thực hiện phép đo cường độ vạch phổ. Tốc độ tăng nhiệt thường là 1500 – 25000C / giây. Để chọn được nhiệt độ nguyên tử hóa chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch chuẩn As 5ppb, Pb 4ppb và Cd 1ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO3)2 0,01%. Kết quả thu được như trong bảng sau: Bảng 11: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của As Nhiệt độ nguyên tử hóa (T0C) 1800 1900 2000 2100 2200 2300 Abs – As 0,0221 0,0221 0,0223 0,0226 0,0224 0,0223 Ta thấy As có độ hấp thụ quang lớn nhất ở 2100 0C, vì vậy chúng tôi chọn nhiệt độ này là nhiệt độ để nguyên tử hóa As Bảng 12: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của Cd Nhiệt độ nguyên tử hóa (T0C) 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Abs – Cd 0,1608 0,1613 0,1641 0,1635 0,1627 0,1611 Ta thấy Cd có độ hấp thụ quang lớn nhất ở 1700 0C nên chúng tôi chọn nhiệt độ 1700 0C là nhiệt độ nguyên tử hóa Cd. Bảng 13: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của Pb Nhiệt độ nguyên tử hóa (T0C) 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Abs – Pb 0,0827 0,0849 0,0856 0,0861 0,0852 0,0836 Dựa vào sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nhiệt độ nguyên tử hóa ta thấy tại nhiệt độ 18000C thì độ hấp thụ quang của Pb là lớn nhất vì vậy tôi chọn nhiệt độ này là nhiệt độ để nguyên tử hóa Pb. 3.2.4. Các điều kiện khác Bản chất, thành phần và tốc độ dẫn khí trơ vào cuvet graphit đều ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ và nhiệt độ trong cuvet graphit. Trong luận văn này chúng tôi sử dụng khí Argon để làm môi trường nguyên tử hóa. Tốc độ khi Argon cho giai đoạn nguyên tử hóa mẫu là 30ml/phút. Còn các giai đoạn khác là 1000ml/ phút. Thể tích mẫu được đưa vào cuvet để nguyên tử hóa đo phổ là 20µl. 3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF – AAS Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử GF – AAS có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đo, nhưng đặc biệt các yếu tố hoá học rất đa dạng và phức tạp có thể dẫn đến những hướng sau: - Làm giảm cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích do tạo hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi và khó nguyên tử hoá mẫu. - Làm tăng cường độ vạch phổ do tạo các hợp chất dễ hoá hơi và dễ nguyên tử hoá hay do hạn chế ảnh hưởng của sự ion hoá và kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích. - Tăng cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của mẫu là những hợp chất hoá hơi. Khi đó các chất này như một chất mang cho sự hoá hơi nguyên tố phân tích, nó làm hoá hơi với hiệu suất cao. - Giảm cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích trong nền của mẫu là những hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi. Lúc này các nguyên tố nền kìm hãm sự hoá hơi các nguyên tố phân tích. - Chính vì những lí do trên mà việc khảo sát và nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố hoá học đến phép đo là rất cần thiết. 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit Đối với các mẫu phân tích kim loại đặc biệt là kim loại nặng, dung dịch luôn luôn phải được axit hóa để tránh hiện tượng tạo phức hidroxo, thủy phân một số hợp chất khó tan khác. Nhưng nồng độ axit và loại axit trong mẫu lại luôn luôn có ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của nguyên tố. Thông thường các axit càng khó bay hơi thì càng làm giảm cường độ vạch phổ vì có thể tạo thành các hợp chất bền nhiệt với nguyên tố có mặt trong mẫu, còn các axit dễ bay hơi ảnh hưởng không đáng kể và đôi khi còn làm tăng tín hiệu phổ. Vì thế trong quá trình xử lý mẫu người ta thường dùng axit dễ bay hơi như HCl; HNO3. Do vậy chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của hai loại axit này đến phép đo phổ. Tiến hành khảo sát với dung dịch As 5ppb,Cd 1ppb và Pb 2ppb. Kết quả thu được như sau: Bảng 14: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với As Abs-As Axit Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình %RSD 0 0,0209 0,0214 0,0211 0,0211 1,19 HCl 1% 0,0215 0,0216 0,0218 0,0216 0,71 HCl 2% 0,0220 0,0217 0,0221 0,0219 0,95 HCl 3% 0,0223 0,0220 0,0219 0,0221 0,94 HNO3 1% 0,0221 0,0219 0,0222 0,0221 0,69 HNO3 2% 0,0224 0,0223 0,0223 0,0223 0,26 HNO3 3% 0,0225 0,0225 0,0222 0,0224 0,76 Bảng 15: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Cd Abs-Cd Axit Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình %RSD 0 0,1546 0,1552 0,1545 0,1547 0,21 HCl 1% 0,1512 0,1517 0,1505 0,1511 0,42 HCl 2% 0,1569 0,1564 0,1563 0,1565 0,22 HCl 3% 0,1497 0,1496 0,1492 0,1495 0,20 HNO3 1% 0,1658 0,1652 0,1664 0,1658 0,38 HNO3 2% 0,1673 0,1675 0,1676 0,1674 0,11 HNO3 3% 0,1635 0,1652 0,1643 0,1643 0,50 Bảng 16: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Pb Abs-Pb Axit Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình %RSD 0 0,0675 0,0683 0,0681 0,0679 0,66 HCl 1% 0,0710 0,0715 0,0709 0,0711 0,41 HCl 2% 0,0718 0,0708 0,0721 0,0716 0,87 HCl 3% 0,0733 0,0736 0,0737 0,0735 0,26 HNO3 1% 0,0782 0,0779 0,0781 0,0781 0,21 HNO3 2% 0,0874 0,0870 0,0873 0,0872 0,24 HNO3 3% 0,0889 0,0886 0,0876 0,0884 0,75 Kết quả khảo sát cho thấy HNO3 2% cho cường độ hấp thụ cao và ổn định hay sai số nhỏ, do đó chúng tôi chọn HNO3 2% để tạo môi trường axit hóa cho mẫu. 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền Kỹ thuật không ngọn lửa có độ nhạy, độ cao nhưng ảnh hưởng của nền mẫu đến cường độ hấp thụ của As, Cd và Pb là rất lớn, nhất là trong các nền phức tạp. Nếu trong mẫu có chứa các hợp chất bền nhiệt, khó bay hơi, khó nguyên tử hóa thì nó sẽ gây khó khăn, cản trở cho quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa các nguyên tố cần phân tích dẫn đến làm giảm độ ổn định và cường độ vạch phổ.Vì vậy, để có được kết quả có độ chính xác cao ta phải tìm cách giảm hoăc loại trừ sự ảnh hưởng của nền mẫu. Để làm việc đó, người ta có thể tăng nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu hoặc thêm vào mẫu các chất cải biến hóa học. Do việc tăng nhiệt độ nguyên tử hóa cũng chỉ có một giới hạn nhất định, do đó việc thêm vào các chất cải biến hóa học thành phần mẫu được ứng dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng mẫu khác nhau. Có 2 nhóm chất cải biến hóa học: Nhóm các chất khi thêm vào sẽ tạo với các cấu tử nền những dạng dễ bay hơi, cho phép loại thành phần ảnh hưởng của nền ra khỏi mẫu trước giai đoạn nguyên tử hóa của nguyên tố phân tích. Nhóm này gồm các chất như: NH4NO3, NH4Ac, (NH4COO)2,… Nhóm các chất có khả năng kết hợp với nguyên tố cần phân tích thành các hợp chất khó bay hơi hơn, do đó các quá trình tro hóa và nguyên tử hóa có thể tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hóa hơi của nền mẫu. Các chất điển hình thuộc nhóm này là: Pd(NO3)2, Mg(NO3)2, NH4H2PO4,… Ta cũng có thể dùng hỗn hợp các chất cải biến trên để thu được kết quả tốt hơn. Đối với việc đo As, Pb, Cd thường dùng các chất cải biến hóa học thuộc nhóm hai hoặc hỗn hợp Mg(NO3)2 và NH4H2PO4. Trong luận văn này chúng tôi chọn chất cải biến là Mg(NO3)2 , tuy nhiên để chọn được nồng độ phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát ở các nồng độ khác nhau đối với dung dịch mẫu thật (mẫu ốc ở Phủ Tây Hồ ). Kết quả thu được như sau: Bảng 17: Khảo sát nồng độ chất cải biến nền Mg(NO3)2 Nồng độ Mg(NO3)2 0(%) 0,01(%) 0,02(%) 0,03(%) As Abs 0,0479 0,0482 0,0485 0,0488 Nền 0,0043 0,0038 0,0051 0,0047 %RSD 1,15 0,76 2,07 2.44 Cd Abs 0,0984 0,1016 0,1037 0,1052 Nền 0,0051 0,0046 0,0058 0,0061 %RSD 1,58 0,31 0,62 0,84 Pb Abs 0,2536 0,2544 0,1552 0,2559 Nền 0,0083 0,0076 0,0090 0,0097 %RSD 2,83 2,03 3,24 4,02 Kết quả khảo sát cho thấy, khi thêm Mg(NO3)2 0,01% tín hiệu nền giảm và sai số nhỏ. Vì vậy chúng tôi chọn Mg(NO3)2 0,01% để cải biến nền cho phép đo phổ GF – AAS đối với As, Cd và Pb. 3.3.3. Khảo sát sơ bộ thành phần mẫu Mẫu sau khi xử lý được đưa về dạng dung dịch để phân tích, trong dung dịch mẫu phân tích ngoài As, Pb, Cd còn có nhiều nguyên tố khác tồn tại dưới dạng cation hay anion. Các nguyên tố này có thể có sẵn trong mẫu phân tích hoặc bị lẫn vào do quá trình xử lý mẫu ( phá mẫu, pha mẫu). Vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát sơ bộ thành phần một số mẫu động vật nhuyễn thể bằng phương pháp ICP- MS. Để từ đó định lượng cho việc khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố khác đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích và có biện pháp loại bỏ nếu cần thiết. Kết quả thu được như sau: Bảng 18: Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu Nguyên tố Kim loại Hàm lượng các kim loại trong động vật nhuyễn thể (mg/kg) Trai ốc Trùng trục Ag 1,08 1,26 0,58 Al 3473 4712 4639 As 10,72 7,66 9,48 Be 1,19 1,49 1,30 Bi 1,02 0,85 1,00 Ca 9108 13154 11276 Cd 0,50 1,37 1,01 Co 4,57 4,15 5,18 Cr 57,50 54,24 62,55 Cu 27,08 28,42 37,26 Fe 2009 2106 2492 Hg 0,08 0,09 0,17 K 8,63 12,47 7,34 Mn 283,14 370,49 476,86 Mo 0,41 0,31 0,45 Na 10,48 42,61 27,86 Ni 29,86 26,32 31,57 Pb 24,76 17,64 11,59 Sb 0,27 0,27 0,25 Se 0,73 1,08 0,81 Sr 22,11 22,13 19,71 Tl 0,26 0,23 0,23 V 40,57 41,00 40,75 Zn 122,19 113,52 117,44 W 0,51 0,55 0,56 Zr 3,05 3,06 3,72 Sn 2,91 2,72 2,45 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion có trong mẫu. Trong mẫu phân tích ngoài các ion cần phân tích còn có rất nhiều các ion khác. Các ion này có thể gây ra hiệu ứng rất phức tạp đối với cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích, vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các ion có trong mẫu đến cường độ vạch phổ của As, Cd và Pb. 3.3.4.1.Ảnh hưởng của cation Để xem xét ảnh hưởng của cation tới cường độ vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích, chúng tôi tiến hành khảo sát theo từng nhóm cation đối với dung dịch As 5ppb, Cd 1ppm và Pb 2ppm trong HNO3 2%, có nền Mg(NO3)2 0,01% đó là các nhóm sau: Nhóm kim loại kiềm Nhóm kim loại kiềm thổ Nhóm kim loại nặng hóa trị II Nhóm kim loại hóa trị III Kết quả khảo sát được chỉ ra ở các bảng sau: Bảng 19 : Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm Mẫu C0 C1 C2 C3 C4 K+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000 Na+ (ppb) 0 1000 2000 3000 5000 Abs – Cd 0,1682 0,1685 0,1690 0,1683 0,1683 Abs – Pb 0,0874 0,0872 0,0877 0,0878 0,0875 Abs – As 0,0221 0,0223 0,0220 0,0223 0,0224 Bảng 20: Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ Mẫu C0 C5 C6 C7 C8 Ca2+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Mg2+(ppb) 0 1000 2000 4000 6000 Ba2+ (ppb) 0 200 400 600 800 Sr2+ (ppb) 0 400 600 800 1000 Abs – As 0,0221 0,0223 0,0219 0,0223 0,0224 Abs – Cd 0,1682 0,1683 0,1687 0,1690 0,1685 Abs – Pb 0,0874 0,0876 0,0871 0,0881 0,0883 Bảng 21: Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị II Mẫu C0 C9 C10 C11 C12 Cu2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000 Ni2+(ppb) 0 500 1000 1500 2000 Zn2+ (ppb) 0 2000 5000 8000 10000 Mn2+(ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Abs – As 0,0221 0,0221 0,0223 0,0222 0,0223 Abs – Cd 0,1682 0,1681 0,1688 0,1688 0,1686 Abs – Pb 0,0874 0,0874 0,0877 0,0873 0,0881 Bảng 22: Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị III Mẫu C0 C13 C14 C15 C16 Al3+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Fe3+(ppb) 0 5000 10000 150000 20000 Cr3+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000 Abs – Cd 0,1682 0,1684 0,1687 0,1691 0,1689 Abs – As 0,0221 0,0219 0,0221 0,0220 0,0222 Abs – Pb 0,0874 0,0875 0,0874 0,0880 0,0882 Bảng 23: Ảnh hưởng tổng của cation Mẫu C0 C17 C18 C19 C20 K+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000 Na+ (ppb) 0 1000 2000 3000 5000 Ca2+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Mg2+(ppb) 0 1000 2000 4000 6000 Ba2+ (ppb) 0 200 400 600 800 Sr2+ (ppb) 0 400 600 800 1000 Cu2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000 Ni2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000 Zn2+ (ppb) 0 2000 5000 8000 10000 Mn2+(ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Al3+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Fe3+ (ppb) 0 5000 10000 150000 20000 Cr3+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000 Abs – As 0,0221 0,0220 0,0221 0,0222 0,0221 Abs – Cd 0,1682 0,1687 0,1686 0,1687 0,1690 Abs – Pb 0,0874 0,0873 0,0878 0,0878 0,0875 Từ kết quả khảo sát ta thấy, trong nền đã chọn thì các cation với nồng độ đã chọn để khảo sát không gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của As, Cd và Pb. Thực tế, hàm lượng của các cation này đều nhỏ hơn rất nhiều giới hạn đã khảo sát. 3.3.4.2. Ảnh hưởng của anion Trong mẫu phân tích ngoài các cation còn có các anion tan trong dung dịch . Các anion này có thể đưa thêm vào hay tạo ra trong quá trình xử lý mẫu, do đó có thể gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích.Vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các anion SO42-,I-, H2PO4- ,… đối với dung dịch As 5ppb, Cd 1ppm và Pb 2ppm trong HNO3 2% và Mg(NO3)2 0,01% Bảng 24: Ảnh hưởng của anion SO42-,I-, H2PO4- Mẫu C0 C1 C2 C3 C4 SO42- (ppb) 0 50 100 150 200 H2PO4-(ppb) 0 50 100 150 200 I- (ppb) 0 50 100 150 200 Abs – As 0,0221 0,0220 0,0218 0,0220 0,0223 Abs – Cd 0,1682 0,1685 0,1694 0,1693 0,1693 Abs – Pb 0,0874 0,0875 0,0879 0,0881 0,0884 Bảng 25: Ảnh hưởng của tổng anion Mẫu C0 C5 C6 C7 C8 Cl- (%) 0 1 2 3 4 NO3-(%) 0 1 2 3 4 SO42- (ppm) 0 50 100 150 200 H2PO4- (ppm) 0 50 100 150 200 I- (ppm) 0 50 100 150 200 Abs – As 0,0221 0,0221 0,0223 0,0223 0,0220 Abs – Cd 0,1682 0,1679 0,1681 0,1685 0,1682 Abs – Pb 0,0874 0,0882 0,0878 0,0880 0,0883 3.3.4.3. Ảnh hưởng của tổng cation và anion Để đánh giá tổng quát chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tổng các cation và anion đến quá trình đo phổ của As, Cd và Pb. Kết quả được thể hiện ở bảng sau: Bảng26: Khảo sát ảnh hưởng của tổng canion và anion Mẫu C0 C1 C2 C3 C4 K+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000 Na+ (ppb) 0 1000 2000 3000 5000 Ca2+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Mg2+(ppb) 0 1000 2000 4000 6000 Ba2+ (ppb) 0 200 400 600 800 Sr2+ (ppb) 0 400 600 800 1000 Cu2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000 Ni2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000 Zn2+ (ppb) 0 2000 5000 8000 10000 Mn2+(ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Al3+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000 Fe3+ (ppb) 0 5000 10000 150000 20000 Cu3+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000 Cl- (%) 0 1 2 3 4 NO3-(%) 0 1 2 3 4 SO42- (ppm) 0 50 100 150 200 H2PO4- (ppm) 0 50 100 150 200 I- (ppm) 0 50 100 150 200 Abs – As 0,0221 0,0223 0,0224 0,0222 0,0223 Abs – Cd 0,1682 0,1687 0,1690 0,1687 0,1692 Abs – Pb 0,0874 0,0876 0,0881 0,0877 0,0885 Từ kết quả khảo sát ta thấy, ở trong nền đã chọn các ion có nồng độ đã chọn để khảo sát không gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của các nguyên tố phân tích. 3.4. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS 3.4.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử tín hiệu hấp thụ của vạch phổ phụ thuộc vào nồng độ của nguyên tố phân tích và được xác định theo phương trình sau: A= K. Cb A: Cường độ vạch phổ hấp thụ K: Hằng số thực nghiệm C: Nồng độ của nguyên tố trong mẫu đo phổ b: Hằng số bản chất (0<b≤1) Trong một khoảng nồng độ nhất định thì b=1, mối quan hệ giữa A và C là tuyến tính theo phương trình dạng y= ax. Khoảng nồng độ này được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo. Đối với các nguyên tố khác nhau thì giá trị khoảng tuyến tính khác nhau và phụ thuộc vào kĩ thuật đo. Để xác định khoảng tuyến tính của As,Cd, Pb chúng tôi tiến hành pha dãy mẫu chuẩn, có nồng độ Cd trong khoảng 1- 9 ppb, Pb có nồng độ từ 10 – 90 ppb và As có nồng độ từ 5 – 45ppb trong HNO32% , Mg(NO3)2 0,01%, sau đó đo phổ lặp lại 3 lần. Kết quả thu được như sau: Bảng 27: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của As, Cd, Pb Cd Pb As Nồng độ Abs- TB %RSD Nồng độ Abs- TB %RSD Nồng độ Abs- TB %RSD 1 0,1683 0,55 10 0,2564 035 5 0,0225 1,13 2 0,3446 0,24 20 0,4718 0,25 10 0,0478 0,98 3 0,5071 0,72 30 0,6403 0,58 15 0,0679 1,65 4 0,6572 1,03 40 0,8162 0,22 20 0,0916 1,54 5 0,8358 0,65 50 1,0145 0,25 25 0,1157 1,04 6 0,9814 0,44 60 1,1811 0,86 30 0,1349 0,91 7 1,0963 1,12 70 1,2627 1,25 35 0,1451 0,76 8 1,1485 0,97 80 1,3124 0,76 40 0,1536 0,54 9 1,12067 0,72 90 1,3406 1,18 45 0,1562 0,76 Hình 6: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của As Từ đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính của As từ 2.5 ppb đến 30 ppb Hình 7: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cd Từ đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính của Cd là từ 0,5 – 6 ppb. Hình 8: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Pb Từ đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính của Pb là từ 5 – 60 ppb. 3.4.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng. Bảng 28: Kết quả đường chuẩn Cd, Pb Cd Pb Nồng độ Abs- TB %RSD Nồng độ Abs- TB %RSD 0,5 0,0942 1,10 5 0,1372 0,85 1 0,1681 0,92 10 0,2401 1,03 2 0,3457 0,76 20 0,4358 0,95 3 0,5101 0,89 30 0,6503 1,01 4 0,6615 0,64 40 0,8562 0,83 5 0,8373 0,91 50 1,0446 1,03 6 0,9872 0,75 60 1,2711 1,12 Hình 9: Đồ thị đường chuẩn của As Phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn As có dạng Y = A + B. X được viết như sau: Ai = (A ±ΔA) + (B ± ΔB) . CAs Trong đó: Ai là nồng độ hấp thụ của chất i CAs là nồng độ As (ppb) Tra bảng ta được giá trị t(0,95;6) = 1,94 ΔA = t (0,95;6) . SA = 1,94× 0,0010 = 0,002 ΔB = t (0,95;6) . SB = 1,94× 5,73 × 10-5 = 0,0004 Vậy phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn As là: Ai = (0,001±0,002) + (0,004± 0,0004). CAs Giới hạn phát hiện As bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn: Giới hạn định lượng As bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn: Hình 10: Đường chuẩn Cd ΔA = t (0,95;6) . SA = 1.94× 0.0053 = 0.010 ΔB = t (0,95;6) . SB = 1,94× 0,0012 = 0,023 Vậy phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn Cd là: Ai = (0,013±0,010) + (0,164± 0,023). CCd Giới hạn phát hiện Cd bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn: Giới hạn định lượng Pb bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn: Hình 11: Đường chuẩn của Pb Ta có: ΔA = t (0,95;6) . SA = 1.94× 0.0057 = 0.011 ΔB = t (0,95;6) . SB = 1,94 × 1,6 ×10-4 = 0,0003 Phương trình hồi quy đầy đủ đường chuẩn có dạng Y = A + B . X như sau: Ai = (0,033±0,011) + (0,0205± 0,0003). CPb Giới hạn phát hiện Pb bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn: Giới hạn định lượng Pb bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn: 3.4.3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo Để kiểm tra tính ổn định và chính xác của phép đo ta pha 3 mẫu có nồng độ ở điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối của đường chuẩn trong các điều kiện và thành phần giống như mẫu chuẩn. Thực hiện đo mỗi mẫu 7 lần. Kết quả thí nghiệm được xử lý thống kê theo các công thức sau: Độ lệch chuẩn: Hệ số biến động: Trong đó: n : số lần phân tích lặp lại Xi: Giá trị phân tích lần thứ i : Giá trị trung bình của i lần phân tích Chuẩn student: μ: giá trị nồng độ thực (nồng pha ban đầu) Với độ chính xác: Bảng 29: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo As Nồng độ chuẩn bị (ppb) 2,5 15 30 Nồng độ phát hiện được qua các lần đo (ppb) Lần 1 2,5037 15,0085 30,0245 Lần 2 2,5006 15,0254 30,0162 Lần 3 2,5067 15,0643 30,0237 Lần 4 2,5054 15,0342 30,0613 Lần 5 2,5115 15,0870 30,0489 Lần 6 2,5104 15,0675 30,0549 Lần 7 2,5072 15,0432 30,0377 Giá trị nồng độ trung bình () 2,5065 15,0471 30,0380 Độ lệch chuẩn (S) 0,0038 0,0272 0,0174 Hệ số biến động (%RSD) 0,15 0,18 0,06 Chẩn student (t) 1,71 1,72 2,18 Độ chính xác 2,5 ×10-3 1,7×10-2 1,4 × 10-2 Bảng 30: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cd Nồng độ chuẩn bị (ppb) 0.5 3.0 6,0 Nồng độ phát hiện được qua các lần đo (ppb) Lần 1 0.5106 3.0482 6,0455 Lần 2 0.5037 3.0786 6,1047 Lần 3 0,5016 30026 6,0053 Lần 4 0,5103 3,0340 6,0346 Lần 5 0,5109 3,0177 6,0872 Lần 6 0,5080 3,0620 6,0135 Lần 7 0,5114 3,0591 6,0450 Giá trị nồng độ trung bình () 0,5081 3,0432 6,0450 Độ lệch chuẩn (S) 0,0039 0,0267 0,0375 Hệ số biến động (%RSD) 0,76 0,87 0,62 Chẩn student (t) 2,07 1,62 1,20 Độ chính xác 3,1×10-3 1,6 ×10-2 1,7×10-2 Bảng 31: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Pb Nồng độ chuẩn bị (ppb) 5 30 60 Nồng độ phát hiện được qua các lần đo (ppb) Lần 1 5,0287 30.0463 60.0250 Lần 2 5,0134 30,0652 60,0145 Lần 3 5,0087 30,0674 60,0749 Lần 4 5,0184 30,0108 60,0364 Lần 5 5,0432 30,0247 60,0451 Lần 6 5,0318 30,0876 60,0378 Lần 7 5,0636 30,0182 60,0543 Giá trị nồng độ trung bình () 5,0297 30,0460 60,0410 Độ lệch chuẩn (S) 0,0191 0,0289 0,0197 Hệ số biến động (%RSD) 0,51 0,09 0,03 Chẩn student (t) 1,60 1,59 2,08 Độ chính xác 1,2×10-2 4,6×10-2 4,1×10-2 So sánh ttính với ttra bảng (0,95; 6) = 2,447 ta thấy ttính < ttra bảng do đó các giá trị thu được không mắc sai số hệ thống Từ các kết quả thu được ta thấy phép đo có độ lặp lại tốt, phương pháp GF – AAS đã được chuẩn hóa để xác định As, Pb, Cd độ chính xác tương đối cao. 3.5. Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của As,Cd, Pb Từ các kết quả khảo sát trên, chúng tôi đã chọn được các điều kiên tối ưu cho phép đo GF – AAS đối với As, Pb và Cd như sau: Bảng 32: Tổng kết các điều kiện đo phổ của As, Pb, Cd nguyên tố các yếu tố As Cd Pb Thông số máy Vạch phổ hấp thụ (nm) 193,7 228,8 217,0 Khe đo (nm) 0,7 0,5 0,5 Cường độ dòng đèn (mA) 9 7 9 Khí môi trường Argon Argon Argon Chiều cao burner Auto Auto Auto Thành phần mẫu Nồn độ HNO3 (%) 2 2 2 Nền mẫu (modify) MgNO3 0,01% MgNO3 0,01% MgNO3 0,01% Lượng mẫu nạp (μl) 20 20 20 Giới hạn phát hiện (ppb) 0,93 0,1 1,2 Giới hạn định lượng (ppb) 2,1 0,4 4,0 Vùng tuyến tính (ppb) 2,5 – 30 0,5 – 6,0 5 – 60 Các điều kiện nguyên tử hóa T(0C) T(s) T(0C) T(s) T(0C) T(s) Sấy mẫu 100 150 20 15 100 150 20 15 100 150 20 15 Tro hóa có Ramp 600 30 10 550 20 10 600 20 10 Nguyên tử hóa đo phổ 2100 5 1700 5 1800 5 Làm sạch cuvet 2300 3 2300 3 2300 3 3.6. Lựa chọn và đánh giá quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể. 3.6.1. Lựa chọn quy trình xử lý mẫu. Hiện nay, có 2 phương pháp xử lý mẫu ướt cơ bản là xử lý mẫu trong hệ hở và xử lý mẫu trong hệ kín ( lò vi sóng ). Do thiếu thiết bị lò vi sóng, nên trong luận văn này chúng tôi tiến hành xử lý mẫu phân tích trong hệ hở, theo quy trình sau: Cân 0,2 g mẫu động vật nhuyễn thể đã xay mịn, sấy khô, trên cân phân tích có độ chính xác ± 0,0001g, chuyển vào bình Kendan 250 ml có cắm phễu lọc nhỏ. Thêm 10ml axit HNO3 đặc đun trong nhiều giờ ở nhiệt độ khoảng 80 – 90 0C đến khi mẫu tan hết thành dung dịch có mầu vàng. Tăng dần nhiệt độ tới 135 0C rồi nhỏ từ từ 3ml H2O2 vào để tiếp tục oxy hóa mẫu . Tiếp tục đun để đuổi hết khói mầu nâu ( NO2). Sau đó để nguội mẫu, định mức thành 25ml, lọc bỏ cặn silicat rồi đem đo phổ. 3.6.2. Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu Để đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể, tiến hành thêm hàm lượng chính xác các nguyên tố với 3 mức nồng độ vào 1mẫu ốc và 1 mẫu trai đã được xay mịn, sấy khô sau đó tiến hành phân hủy mẫu theo quy trình trên rồi đem đo phổ AAS. Bảng 33: Mẫu thêm chuẩn Mẫu Thành phần M1a Mẫu ốc không thêm chất phân tích M1a + t1 Mẫu M1a + 2,5ppb As + 0,5ppb Cd + 5ppb Pb M1a+ t2 Mẫu M1a + 15ppb As + 3ppb Cd + 30 ppb Pb M1a+ t3 Mẫu M1a + 30ppb As + 6ppb Cd + 60 ppb Pb M4b Mẫu trai không thêm chất phân tích M4b+ t1 Mẫu M4b + 2,5ppb As + 0,5ppb Cd + 5ppb Pb M4b+ t2 Mẫu M4b + 15ppb As + 3ppb Cd + 30 ppb Pb M4b+ t3 Mẫu M4b + 30ppb As + 6ppb Cd + 60 ppb Pb Kết quả phân tích thu được như sau: Bảng 34: Kết quả phân tích hàm lượng As trong mẫu thêm chuẩn (ppb) Thứ tự Mẫu Nồng độ mẫu thu được Nồng độ chuẩn thêm vào Nồng độ thêm vào thu được Hiệu suất thu hồi (%) Sai số (%) 1 M1a 10,47 M1a+t1 12,90 2,5 2,43 97,20 2,80 M1a+t2 25,39 15 14,92 99,46 5,33 M1a+t3 37,98 30 27,51 91,70 8,30 2 M4b 8,38 M4b+t1 10,82 2,5 2,44 97,60 2,40 M4b+t2 23,21 15 14,83 98,86 1,13 M4b+t3 36,24 30 27,86 92,87 7,13 Bảng 35: Kết quả phân tich hàm lượng Cd trong mẫu thêm chuẩn (ppb) Thứ tự Mẫu Nồng độ mẫu thu được Nồng độ chuẩn thêm vào Nồng độ thêm vào thu được Hiệu suất thu hồi (%) Sai số (%) 1 M1a 0,63 M1a+t1 1,09 0,5 0,46 96,00 8,00 M1a+t2 3,50 3,0 2,87 95,60 4,33 M1a+t3 6,28 6,0 5,65 94,17 5,83 2 M4b 0,97 M4b+t1 1,44 0,5 0,47 94,00 6,00 M4b+t2 3,88 3,0 2,91 95,67 3,00 M4b+t3 6,64 6,0 5,67 94,50 5,50 Bảng 36: Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong mẫu thêm chuẩn (ppb) Thứ tự Mẫu Nồng độ mẫu thu được Nồng độ chuẩn thêm vào Nồng độ thêm vào thu được Hiệu suất thu hồi (%) Sai số (%) 1 M1a 9,31 M1a+t1 13,93 5 4,62 92,40 7,60 M1a+t2 37,69 30 28,38 94,6 5,40 M1a+t3 65,45 60 56,14 93,56 6,43 2 M4b 11,03 M4b+1 15,69 5 4,66 93,20 6,8 M4b+2 39,38 30 28,35 94,50 5,50 M4b+3 69,16 60 56,13 93,55 6,45 Kết quả thu được cho thấy hiệu suất thu hồi As, Cd và Pb đều lớn hơn 90%và sai số nhỏ hơn 10%. Sai số đối với những mẫu thêm chuẩn ở đầu đường chuẩn và cuối đường chuẩn là lớn hơn sai số đối với mẫu thêm ở giữa đường chuẩn, kết quả này hoàn toàn phù hợp với lí thuyết phân bố sai số Gauss. 3.6.3. Đánh giá độ lặp lại của quy trình xử lý mẫu. Để đánh giá độ lặp lại của quy trình xử lý mẫu ta tiến hành xử lý mẫu ốc M1a lặp lại 3 lần rồi đem phân tích. Kết quả thu được như sau: Bảng 37: Kết quả khảo sát độ lặp lại của quá trình xử lý mẫu Mẫu As Cd Pb Độ hấp thụ Nồng độ (ppb) Độ hấp thụ Nồng độ (ppb) Độ hấp thụ Nồng độ (ppb) M1a– L1 0,0483 10,65 0,1021 0,62 0,2547 9,34 M1a –L3 0,0480 10,61 0,1023 0,63 0,2551 9,35 M1a –L3 0,0482 10,64 0,1019 0,60 0,2550 9,35 Trung bình 0,0482 10,63 0,1021 0,62 0,2549 9,35 %RSD 0,32 0,20 0,19 2,48 0,08 0,06 Kết qủa khảo sát cho thấy phương pháp xử lí mẫu có độ ổn định và độ lặp lại tốt. 3.7. Kết quả phân tích 14 mẫu động vật nhuyễn thể Mẫu sau khi phân hủy được định mức thành 25ml, lọc bỏ cặn silicat rồi đem đo phổ GF – AAS. Chúng tôi xác định hàm lượng As, Cd và Pb theo phương pháp đường chuẩn đã chỉ ra ở trên và nhận thấy nồng độ As, Cd và Pb lớn hơn khoảng tuyến tính 5 lần, vì vậy chúng tôi tiến hành pha loãng dung dịch thu được thành 5 lần để tiến hành đo phổ As và Cd. Kết quả thu được là trung bình của 3 lần đo và đã trừ mẫu blank. Bảng 38: Kết quả đo phổ GF – AAS trong mẫu động vật nhuyễn thể ( Hàm lượng được tính μg/g trọng lượng khô) Số thứ tự Kí hiệu mẫu As Cd Pb Nồng độ (ppb) Hàm lượng (μg/g) Nồng độ (ppb) Hàm lượng (μg/g) Nồng độ (ppb) Hàm lượng (μg/g) 1 M1a 10,67 16,73 0,63 1,00 9,31 7,27 2 M1c 13,85 23,93 1,56 2,70 16,54 14,33 3 M2b 13,52 32,16 0,74 5,44 18,91 16,98 4 M3a 15,49 27,12 4,79 8,34 33,24 29,15 5 M3b 27,12 42,78 5,28 8,32 40,18 31,67 6 M3c 11,38 16,63 1,01 1,46 25,57 8,09 7 M4a 21,26 13,72 3,61 1,59 22,46 9,12 8 M4b 8,41 20,99 0,97 1,18 11,03 14,65 9 M5a 24,43 35,07 4,32 6,20 50,67 36,33 10 M5b 19,11 32,14 2,85 4,77 41,75 35,10 11 M5c 20,64 32,78 3,05 4,83 30,29 24,08 12 M6a 15,77 24,45 1,76 2,73 19,53 15,14 13 M7a 17,21 27,51 1,88 3,01 28,96 23,16 14 M7b 14,62 25,43 4,51 7,87 45,66 39,79 Hàm lượng các nguyên tố đổi ra μg/g trong lượng tươi được tính theo công thức: Trong đó: mt: hàm lượng kim loại tính theo μg/g trọng lượng tươi mk: hàm lượng kim loại tính theo μg/g trọng lượng khô dw: hệ số khô/tươi ( đã tính ở bảng 3) Bảng 39: Hàm lượng As, Cd và Pb tính theo μg/g trọng lượng tươi Thư tự Kí hiệu mẫu Hàm lượng As Hàm lượng Cd Hàm lượng Pb 1 M1a 2,67 0,16 1,16 2 M1c 3,46 0,39 2,07 3 M2b 3,38 0,19 2,36 4 M3a 3,87 1,19 4,16 5 M3b 6,78 1,32 5,02 6 M3c 2,85 0,25 1,39 7 M4a 5,32 0,90 2,81 8 M4b 2,10 0,24 1,38 9 M5a 6,11 1,08 6,33 10 M5b 4,78 0,71 5,22 11 M5c 5,16 0,76 3,79 12 M6a 3,94 0,44 2,44 13 M7a 4,30 0,47 3,62 14 M7b 3,65 1,13 5,71 Nhận xét: Từ kết quả thu được ta thấy: Hàm lượng As thay đổi từ 13,72 µg/g trọng lượng khô (ở mẫu ốc lấy ở làng Hồ phường Bưởi) đến mức cao nhất 42,78 µg/g ( ở mẫu trai lấy ở khu vực làng Vệ Hồ). Hàm lượng Cd thay đổi từ 1,00 µg/g trọng lượng khô (ở mẫu ốc Phủ Tây Hồ) đến mức cao nhất 8,34 µg/g (ở mẫu ốc làng Vệ Hồ). Hàm lượng Pb thay đổi từ 7,27 µg/g trọng lượng khô (mẫu ốc ở Phủ Tây Hồ) đến 39,79 µg/g ( ở mẫu trai lấy ở khu vực Nhà Khách Chính Phủ). Hàm lượng As, Cd và Pb trong các mẫu trai cao hơn hàm lượng As, Cd và Pb tìm thấy trong mẫu ốc hay trùng trục. Tác giả Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh (2008) [6] đã tiến hành xác định hàm lượng các kim loại nặng trong trai, ốc ở Hồ Tây cho kết quả: hàm lượng As từ 16,6 – 59 mg/kg trọng lượng tươi, hàm lượng Cd từ 1,03 – 9,18 mg/kg, hàm lượng Pb từ 7,96 – 59,1 mg/kg. Nhìn chung hàm lượng As, Cd và Pb trong các mẫu động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây đều cao hơn giới hạn trên do Bộ y tế và EU quy định cho trai, ốc dung làm thực phẩm ( 1 µg/g đối với As và Cd, 1,5 µg/g đối với Pb). Và thay đôi rất ít trong hai năm qua. Vì vậy, không nên sử dụng trai, ốc hay trùng trục ở Hồ Tây đề làm thức ăn cho người. KẾT LUẬN Bằng việc lựa chọn phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kĩ thuật không ngon lửa nghiên cứu xác định hàm lượng các kim loại nặng trong động vật nhuyên thể ở khu vực Hồ Tây, chúng tôi đã đạt được một số kết quả sau: Chọn được các điều kiện phù hợp để đo phổ GF – AAS của As, Cd và Pb. Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo As, Cd và pb Xác định được khoảng tuyến tính và lập đường chuẩn của As, Cd và Pb trong phép đo GF –AAS. Xác định được giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo. Đánh giá được sai số và độ lặp lại của phép đo GF – AAS Chọn được quy trình phù hợp để xử lý mẫu động vật nhuyễn thể Kiểm tra được kết quả xử lý mẫu động vật nhuyễn thể bằng phương pháp mẫu lặp, mẫu thêm chuẩn và cho kết quả tốt. Xác định được hàm lượng As, Pb, Cd trong 20 mẫu động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây. Tóm lại: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF – AAS) là một kỹ thuật phù hợp để xác định các nguyên tố có hàm lượng vết As, Cd và Pb trong các mẫu động vật nhuyễn thể. Nói chung hàm lượng các kim loại nặng As, Cd và Pb tích tụ trong các mẫu trai, ốc và trùng trục ở Hồ Tây đều cao. Sự tích tụ này phần lớn là do Hồ Tây đã bị ô nhiễm vì vậy cần có biện pháp khắc phục sự ô nhiễm này và không nên sử dụng chúng làm thức ăn cho con người. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Ban quản lý dự án hạ tầng kỹ thuật xung quanh Hồ Tây (1/2001), Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án nâng cao chất lượng nước Hồ Tây. Ban quản lý dự án hạ tầng kỹ thuật xung quanh Hồ Tây (7/2001), Báo cáo kết quả khảo sát chất lượng nước Hồ Tây. Lưu Thị Thu Hà (2009), Luận án thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Phạm Thị Thu Hà (2006), Luận án thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyên Văn Ri, Nguyên Xuân Trung (1999), Các phương pháp phân tích công cụ - phần 2, Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức (2008) “Xác định lượng vết các kim loại nặng trong các loài trai ốc Hồ Tây – Hà Nội bằng phương pháp ICP – MS”, Tạp chí phân tích hóa , lý và sinh học 2/2008 Phạm Luận ( 1990/1994), Quy trình phân tích các kim loại nặng độc hại trong thực phẩm tươi sống, Đại học tổng hợp Hà Nội. Phạm Luận (1999), Tài liệu xử lí mẫu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử,NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội. Lê Thị Mùi(2008), “Sự tích tụ chì và đồng trong một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ vùng ven biển Đà Nẵng”, Tạp chí KH – CN, Đại học Đà Nẵng, số 4 (27). Hoàng Nhâm (2006), Hóa học Nguyên tố – tập 1, NXB Giáo Dục. Hoàng Nhâm (2003), Hóa vô cơ – tập hai, NXB Giáo Dục. Từ Vọng Nghi, Trần Chương Huyến, Phạm Luận (1990), Một số phương pháp điện hóa hiện đại, Trường Đại Học Tổng hợp Hà Nội. Tạ Thị Thảo (2008), Giáo trình môn học thống kê trong hóa phân tích ( statistics for Analytical chemistry), Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Tin nhanh Việt Nam (6/2002), Ốc Hồ Tây mất vảy vì ô nhiễm. Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố và an toàn thực phẩm, Nxb Khoa học và kĩ thuật. Đàm Thị Thanh Thủy (2009) Luận án thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. NXB Hà Nội (2008) – Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm ( theo QĐ – BYT ngày 19/12/2007 của Bộ Y Tế) R.A.LINDIN, V.A.MOLSCO, L.L.ANDREEVA – Lê Kim Long dịch (2001), Tính chất hóa lí các chất vô cơ, Nxb Khoa học và kĩ thuật Hà Nội. Nguyễn Ngọc Sơn (2004), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Tài liệu tiếng nước ngoài Agency for Toxic Substances and Disease Registry – ATSDR (2000) Toxicological profile for manganese, Department of Health and Human Services, Public Health Service, Atlanta, GA:U.S A.T.Townsend and I. Snape (2008), Multiple Pb sources in marine sediments near the Australian Antarctic Station, Casey, Sceince of The Total Environment, Volume 389, Issues 2- 3, pages 466 – 474. Arias Sari (2003), Trace metal concentrations in blu musels Mytilus edulis in byjorden and the coastal areas of Bergen, Institute for Fisheries and Marine Biology University of Bergen. Avela, W.E.P, Mantellatto, F.L.M.,A.C.,Silva, D.M.L., Shuhama, T.,Lopes, J.L.C. (2000), “ The maine mussel Perna (Mollsca, Bivalvia, Mytilidae) as an indicator contamination by heavy metals in the Ubatuba bay, Sao Paula, Brazil”, Water, Air and soil poll.,118: 65 – 72. EU. 2001. Commision Regulation (ED) (No 466/2001), Setting maximum levels for certain contaminants in food stuffs. Fred A. Otchete (2003), Heavy metal concentrations and burden in the bivalves ( Anadara senilis, Crassostrea tulipa and Perna) from lagoons in Ghana: Model to describe mechanism of accumulation, Azimuth Consulting Group, Vancouver, British Columbia. Goku M.Z.L, Akar M, Cevik F, Findik O. (2003), Bioacumulation of some heavy metal (Cd, Fe, Zn, Cu) in two Bivalvia Species, Faculy of Fisheries, Cukurova University, Adana, Turkey, 89 – 93. Locatelli C. (2000), “ Proposal of new analytical procedures for heavy metal determination in mussels, clams and fishs”, Food additives and contaminants, 7: 769 – 774. Marcos Pérez – López, María Hermoso de Mendoza, Ana López Beceiro and Francissico Soler Roler Rodríguez (2008) “Heavy metal (Cd,Pb,Zn) and metalloid (As) content in raptor species from Galicia (NW spain)”, Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 70, Inssue 1, Pages 154 – 162. Mohamed Maanan (2008), “Heavy metal concentration in marine molluscs from the Moroccan coastal region”, Enveironmental Pollution, Volume 153, Issue 1, Pages 176 – 183. Somenath Mitra (2003), Sample preparation Techniques in Analytical Chemistry, John Wiley – interscience, publication, Hoboken, New Jersey. Jose’Úero, Jose’Morillo, Ignacio Gracia (2004) “ Heavy metal concentrations in molluss from the Atlatic coat of souther Spain” vol 55, issues 3, pages 431 – 442.