Luận văn Nghiên cứu xác định hàm lượng một số pahs trong nước và bùn đất ở thôn trung sơn, xã hòa liên, hòa vang, đà nẵng bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ PAHs TRONG NƯỚC VÀ BÙN ĐẤT Ở THÔN TRUNG SƠN, XÃ HÒA LIÊN, HÒA VANG, ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG CAO ÁP Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã số: 60.44.27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng, Năm 2011 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. BÙI XUÂN VỮNG Phản biện 1 : PGS.TS. LÊ TỰ HẢI Phản biện 2: GS.TS. TRẦN VĂN SUNG Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 31 tháng 12 năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm thông tin học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn ñề tài Trong những năm gần ñây, nền kinh tế của ñất nước ta ñã và ñang phát triển nhanh chóng trên con ñường công nghiệp hóa, hiện ñại hóa. Nhưng bên cạnh những thành quả ñạt ñược, môi trường của chúng ta ñang xuống cấp nhanh chóng do những chất thải ñộc hại từ các nhà máy, cơ sở dịch vụchưa qua xử lý hoặc xử lý không hiệu quả. Điều này ñang ñe dọa ñến sức khỏe cộng ñồng và là một thách thức lơn cho sự phát triển bền vững. Một trong những chất ô nhiễm ñất cần ñược quan tâm là PAHs. PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) là hợp chất hữu cơ có 2 hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết nhau tạo thành những hợp chất rất bền vững trong môi trường. Hiện nay, tình trạng nước thải ở KCN Hòa Khánh, thuộc thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên (Hòa Vang, Đà Nẵng) ñã gây ô nhiễm nghiêm trọng ñến cuộc sống của hàng trăm hộ dân nơi ñây. Nhưng hiện nay các ñiều tra nghiên cứu về hàm lượng các chất thải ñộc hại là PAHs từ KCN Hòa Khánh vẫn chưa có số liệu chính xác. Chính vì lý do trên nên chúng tôi chọn ñề tài: Nghiên cứu xác ñịnh hàm lượng một số Hydrocacbon thơm ña vòng (PAHs) trong nước và bùn ñất ở thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên, Hòa Vang, Đà Nẵng bằng phương pháp sắc khi lỏng cao áp (HPLC). 2. Mục ñích nghiên cứu - Xây dựng quy trình chiết tách PAHs trong nước và trong ñất. - Xác ñịnh PAHs tại một số vị trên ñịa bàn thành phố Đà nẵng. 3. Đối tượng nghiên cứu + Một số ñất và bùn ñất lấy tại các ruộng lúa, ruộng rau, mẫu ñất gần khu công nghiệp Hòa Khánh. 4 + Một số nguồn nước bao gồm nước giếng, nước mương, nước thải công nghiệp ở Thôn Trung Sơn, Xã Hòa Vang, Hòa Liên, Đà Nẵng 4. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp lấy mẫu. - Khảo sát phương pháp chiết tách và làm giàu: Phương pháp chiết lỏng-lỏng, phương pháp chiết pha rắn, phương pháp chiết Soxhlet, phương pháp chiết Siêu âm. - Phương pháp làm sạch. - Chọn phương pháp chiết tách ñể xác ñịnh hợp chất PAHs bằng HPLC 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài - Ý nghĩa khoa học: Xác ñịnh ñược một số phương pháp chiết tách PAHs với hiệu suất cao. - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của việc nghiên cứu này nhằm cung cấp một số thông tin nghiên cứu và bảo vệ môi trường cho thành phố Đà Nẵng 6. Bố cục luận văn Luận văn gồm 89 trang trong ñó có 15 bảng và 34 hình. Phần mở ñầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang), tài liệu tham khảo (2 trang) và phần phụ lục. Nội dung của luận văn chia làm 3 chương: Chương 1- Tổng quan (38 trang ) Chương 2- Những nghiên cứu thực nghiệm (20 trang) Chương 3- Kết quả và bàn luận (27 trang) 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về PAHs 1.1.1. Giới thiệu PAHs 1.1.2. Tính chất vật lý và hóa học của PAHs 1.1.3. Giới thiệu một số hợp chất thơm ña vòng quan trọng trong PAHs 1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm PAHs trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.5. Mức ñộ nhiễm hydrocacbon ña vòng của các hàng hóa thực phẩm 1.1.6. Nguồn gốc phát sinh 1.2. Phương pháp sắc ký phân tích PAHs 1.2.1. Một số vấn ñề chung sắc ký 1.2.2. Phương pháp sắc ký lỏng cao áp 1.2.3. Phương pháp sắc ký khí 1.3. Phương pháp lấy mẫu 1.3.1. Phương pháp lấy mẫu ñất 1.3.2. Phương pháp lấy mẫu nước 1.4. Phương pháp bảo quản 1.5. Phương pháp chiết 1.5.1. Giới thiệu phương pháp chiết 1.5.2. Chiết lỏng – lỏng 1.5.3. Chiết lỏng- rắn 1.6. Phương pháp làm giàu và làm sạch mẫu 1.6.1. Khái niệm 1.6.2. Cấu tạo cột SPE 1.6.3. Các bước tiến hành trong quá trình chiết pha rắn 1.6.4. Chọn cơ chế SPE theo mẫu phân tích 6 1.7. Đánh giá sai số thống kê của phương pháp 1.7.1. Sai số tuyệt ñối và sai số tương ñối 1.7.2. Các ñại lượng ñể ñánh giá sai số trong phân tích 1.7.3. Cách xác ñịnh sai số 1.8. Giới hạn dò tìm của phương pháp 1.9. Tìm hiểu về thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng 7 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất - Mẫu ñất và mẫu nước ñược lấy ở một số nơi ỏ thôn Trung Sơn, Xã Hòa Vang, Hòa Liên, Đà Nẵng - Máy HPLC của hãng Agilent và máy GCMS của hãng Perkin Elmer tại trường Đại Học Sư phạm 2.2. Sơ ñồ nghiên cứu Hình 2.7. Sơ ñồ xây dựng quy trình phân tích 8 2.3. Xây dựng phương pháp phân tích 2.3.1. Chuẩn bị mẫu giả 2.3.2. Khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC 2.3.3. Lập ñường chuẩn của các chất chuẩn 2.3.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết soxhlet 9 2.3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết siêu âm 2.3.6. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết lỏng lỏng 2.3.7. Làm giàu và làm sạch mẫu bằng cột chiết SPE 2.4. Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp 2.5. Đánh giá sai số thống kê của phương pháp 2.6. Phân tích mẫu thật 2.6.1. Tính kết quả trong mẫu ñất 2.6.2. Tính kết quả trong mẫu nước 2.6.3. Khẳng ñịnh kết quả bằng phương pháp GC/MS CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC 3.1.1. Bước sóng hấp thụ λmax của các chất chuẩn Bảng 3.1. Bước sóng hấp thụ λmax của PAH Kết luận: Dựa vào kết quả trên, chúng tôi tiến hành khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC với detecto DAD dò tìm trên 2 bước sóng: 254; 234 và 285. 3.1.2. Điều kiện chạy máy HPLC STT Chất chuẩn PAHs Bước sóng hấp thụ λmax 1 Anthracene 254; 234; 329 2 Acenaphthalene 254; 234; 285 3 Phenanthrene 254; 234; 286 4 Fluorene 234; 290 5 Fluoranthene 234; 283 6 Naphthalene 254; 234; 290 7 Pyrene 254; 234; 316 10 Chúng tôi tiến hành khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC như sau: Bảng 3.2. Chương trình gradient dung môi của máy sắc ký lỏng Hợp phần pha ñộng Thời gian ( phút) Kênh A (% Nước cất) Kênh B (% acetonitril) 0 60 40 5 60 40 7 0 100 10 0 100 15 60 40 20 60 40 Detector DAD: 254, 234, 285 nm Detector FLD: Bảng 3.3. Bước sóng dùng cho detector FLD ñối với các PAH PAH Bước sóng kích thích (nm) Bước sóng phát xạ (nm) Naphthalene 280 355 Acenaphthlene 280 355 Fluorene 280 355 Phenanthrene 280 355 Anthracene 250 420 Fluoranthene 250 420 Pyrene 250 420 Nhiệt ñộ cột: 30oC Tốc ñộ dòng : 0.8 ml/phút 3.1.3. Tìm thời gian lưu của các chất chuẩn Bảng 3.4. Thời gian lưu của các chất chuẩn PAH STT Các chất PAHs Ký hiệu viết tắt Thời gian lưu 1 Anthracene Anth 9.834 2 Acenaphthalene Ace 8.784 3 Phenanthrene Phe 8.948 11 4 Fluorene Flu 8.418 5 Fluoranthene Fl 12.584 6 Naphthalene Naph 5.562 7 Pyrene Pyr 14.155 Hình 3.1. Tách pic PAHs chuẩn dùng phương pháp sắc ký lỏng 3.1.4. Lập ñường chuẩn Bảng 3.5. Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng ñộ hợp chất cơ clo trong dung dịch hỗn hợp mẫu chuẩn Nồng ñộ chất (ppb) Chất 40 80 200 400 600 Anthracene 2592.54 5262.6 13272.4 26622.5 39972 Acenaphthlene 5092.8 12004 32740.8 67300.8 101860 Fluorene 768 4354 15112 33042 50972 Fluoranthene 203.8 1102.6 3799 8293 12787 Phenanthrene 52.24 146.404 428.896 899.716 1370.536 Pyrene 1356.98 3339.86 9288.5 19202.9 29117.3 D iệ n tíc h pi c (m A U * s) Naphthalene 463.74 962.94 2460.5 4956.54 7452.5 12 Bảng 3.6. Phương trình ñường chuẩn và hệ số R2 STT Chất chuẩn Phương trình ñường chuẩn Hệ số R2 1 Anthracene Y = 66.75x -77.46 0.990 2 Acenaphthlene Y = 172.8x – 1819 1 3 Fluorene Y = 89.65x - 2818 0.983 4 Fluoranthene Y = 15.714x – 168.22 0.990 5 Phenanthrene Y = 2.354x – 41.92 1 6 Pyrene Y = 49.572x – 625.9 1 7 Naphthalene Y = 12.48x - 35.46 1 3.2. Kết quả khảo sát phương pháp chiết soxhlet 3.2.1. Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết Bảng 3.7. Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết soxhlet Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14 PAH 5:1 5:2 5:3 5:4 5:5 Anth Co=40.00 C= 11.35 H= 54.27 Co=40.00 C= 11.20 H= 58.00 Co=40.00 C= 12.38 H= 60.95 Co=40.00 C= 15.32 H= 68.30 Co=40.00 C= 13.56 H= 63.9 Ace Co=40.00 C= 15.48 H= 58.70 Co=40.00 C= 12.37 H= 60.93 Co=40.00 C= 13.10 H= 52.27 Co=40.00 C= 15.93 H= 79.82 Co=40.00 C= 14.32 H= 75.8 Flu Co=40.00 C= 14.33 H= 55.83 Co=40.00 C= 12.38 H= 60.95 Co=40.00 C= 11.93 H= 69.83 Co=40.00 C= 14.49 H= 56.23 Co=40.00 C= 14.01 H= 65.03 Fl Co=40.00 C= 13.32 H= 53.30 Co=40.00 C= 15.39 H= 58.47 Co=40.00 C= 11.46 H= 68.65 Co=40.00 C= 12.76 H= 61.90 Co=40.00 C= 14.95 H= 67.37 Phe Co=40.00 C= 13.78 H= 54.45 Co=40.00 C= 14.77 H= 66.93 Co=40.00 C= 14.53 H= 56.33 Co=40.00 C= 15.05 H= 57.63 Co=40.00 C= 14.12 H= 55.30 Pyr Co=40.00 C= 14.57 H= 66.12 Co=40.00 C= 13.89 H= 54.73 Co=40.00 C= 11.95 H= 49.87 Co=40.00 C= 14.90 H= 67.25 Co=40.00 C= 13.87 H= 54.67 Naph Co=40.00 C= 13.88 H= 54.70 Co=40.00 C= 12.78 H= 61.95 Co=40.00 C= 12.09 H= 60.23 Co=40.00 C= 14.89 H= 67.23 Co=40.00 C= 12.59 H= 61.47 13 (Trong ñó. H: hiệu suất thu hồi, Co: nồng ñộ chuẩn thêm vào, C: nồng ñộ mẫu thu hồi.) Kết luận: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:4 cho hiệu suất thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết soxhlet 3.2.2. Khảo sát thời gian chiết Bảng 3.8. Khảo sát tỷ lệ thời gian chiết soxhlet Thời gian chiết (giờ) PAH 5 giờ 6 giờ 7 giờ 8 giờ 10 giờ Anth Co=40.00 C= 12.74 H= 61.38 Co=40.00 C= 14.59 H= 56.47 Co=40.00 C= 17.64 H= 64.10 Co=40.00 C= 17.65 H= 64.12 Co=40.00 C= 17.63 H= 54.09 Ace Co=40.00 C= 12.48 H= 61.20 Co=40.00 C= 12.74 H= 61.85 Co=40.00 C= 15.38 H= 68.45 Co=40.00 C= 15.56 H= 78.90 Co=40.00 C= 15.33 H= 58.34 Flu Co=40.00 C= 11.84 H= 69.60 Co=40.00 C= 13.54 H= 53.85 Co=40.00 C= 14.93 H= 67.33 Co=40.00 C= 14.92 H= 67.32 Co=40.00 C= 15.02 H= 67.56 Fl Co=40.00 C= 15.22 H= 68.05 Co=40.00 C= 12.73 H= 61.83 Co=40.00 C= 13.83 H= 64.57 Co=40.00 C= 13.70 H= 54.25 Co=40.00 C= 13.82 H= 54.57 Phe Co=40.00 C= 12.63 H= 61.57 Co=40.00 C= 12.66 H= 61.65 Co=40.00 C= 12.67 H=61.67 Co=40.00 C= 12.84 H= 52.10 Co=40.00 C= 12.90 H=52.25 Pyr Co=40.00 C= 11.98 H= 59.95 Co=40.00 C= 12.38 H= 60.95 Co=40.00 C= 12.78 H= 71.95 Co=40.00 C= 12.93 H= 52.33 Co=40.00 C= 12.34 H= 50.85 Naph Co=40.00 C= 14.84 H= 56.20 Co=40.00 C= 12.47 H= 61.17 Co=40.00 C= 13.90 H= 64.75 Co=40.00 C= 14.84 H= 54.89 Co=40.00 C= 11.33 H= 58.32 Nhận xét: Chiết soxhlet trong thời gian 7 giờ cho hiệu suất thu hồi tối ưu Kết luận: Sau khi khảo sát các ñiều kiện chiết soxhlet, chúng tôi ñưa ra giá trị tối ưu cho phép chiết như sau - Chiết soxhlet với 10 gam mẫu ñất 14 - Thể tích dung môi là 120 ml với tỷ lệ dung môi là 5:4 ñối với diclometan và n - hexan - Nhiệt ñộ chiết là 50oC - Thời gian chiết là 7 giờ 3.3. Kết quả khảo sát chiết rung siêu âm 3.3.1. Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết Bảng 3.9. Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết siêu âm Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14 PAH 5:1 5:2 5:3 5:4 5:5 Anth Co=40.00 C= 20.22 H= 50.55 Co=40.00 C= 23.45 H= 58.63 Co=40.00 C= 19.31 H= 58.27 Co=40.00 C= 24.78 H= 61.59 Co=40.00 C= 22.67 H= 66.67 Ace Co=40.00 C= 18.77 H= 56.93 Co=40.00 C= 19.24 H= 48.10 Co=40.00 C= 20.00 H= 70.00 Co=40.00 C= 21.69 H= 64.23 Co=40.00 C= 20.99 H= 62.47 Flu Co=40.00 C= 21.81 H= 54.53 Co=40.00 C= 21.86 H= 54.65 Co=40.00 C= 19.33 H= 58.33 Co=40.00 C= 22.89 H= 67.23 Co=40.00 C= 20.15 H= 70.37 Fl Co=40.00 C= 17.22 H= 63.05 Co=40.00 C= 16.55 H= 61.37 Co=40.00 C= 19.23 H= 68.08 Co=40.00 C= 20.11 H= 60.27 Co=40.00 C= 18.67 H= 66.67 Phe Co=40.00 C= 12.39 H= 60.97 Co=40.00 C= 15.44 H= 68.60 Co=40.00 C= 17.56 H= 63.90 Co=40.00 C= 18.62 H= 66.55 Co=40.00 C= 14.25 H= 65.63 Pyr Co=40.00 C= 15.21 H= 68.03 Co=40.00 C= 15.90 H= 59.75 Co=40.00 C= 14.89 H=67.23 Co=40.00 C= 22.17 H= 65.43 Co=40.00 C= 14.66 H= 66.65 Naph Co=40.00 C= 23.78 H= 69.45 Co=40.00 C= 18.52 H= 66.30 Co=40.00 C= 20.78 H= 61.95 Co=40.00 C= 22.50 H= 66.25 Co=40.00 C=21.80 H= 74.5 Kết luận: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:5 cho hiệu suất thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết siêu âm 15 3.3.2. Khảo sát thời gian chiết Bảng 3.10. Khảo sát thời gian chiết siêu âm Thời gian chiết siêu âm PAH 15 phút 25 phút 35 phút 45 phút 55 phút Anth Co=40.00 C= 12.82 H= 32.05 Co=40.00 C= 14.09 H= 35.22 Co=40.00 C= 15.08 H= 37.70 Co=40.00 C= 19.33 H=48.33 Co=40.00 C= 14.55 H= 36.38 Ace Co=40.00 C= 14.90 H= 37.25 Co=40.00 C= 15.07 H= 37.67 Co=40.00 C= 16.77 H= 41.93 Co=40.00 C= 17.99 H= 44.98 Co=40.00 C= 13.43 H= 33.57 Flu Co=40.00 C= 15.40 H= 38.50 Co=40.00 C= 15.56 H= 38.90 Co=40.00 C= 15.73 H= 39.33 Co=40.00 C= 15.78 H= 39.45 Co=40.00 C= 15.00 H= 37.50 Fl Co=40.00 C= 11.46 H= 28.65 Co=40.00 C= 12.04 H= 30.10 Co=40.00 C= 12.56 H= 31.40 Co=40.00 C= 13.78 H= 34.45 Co=40.00 C= 12.90 H= 32.33 Phe Co=40.00 C= 11.45 H= 28.63 Co=40.00 C= 12.00 H= 30.00 Co=40.00 C= 12.12 H= 30.30 Co=40.00 C= 12.32 H=30.80 Co=40.00 C= 11.89 H= 29.73 Pyr Co=40.00 C= 20.15 H= 50.37 Co=40.00 C= 22.67 H= 56.67 Co=40.00 C= 23.00 H= 57.50 Co=40.00 C= 23.15 H= 57.88 Co=40.00 C= 21.13 H= 52.83 Naph Co=40.00 C= 17.35 H= 43.08 Co=40.00 C= 17.67 H= 44.17 Co=40.00 C= 18.02 H= 45.05 Co=40.00 C= 18.14 H= 45.35 Co=40.00 C= 19.65 H= 49.13 Kết luận: Sau khi khảo sát các ñiều kiện chiết siêu âm, chúng tôi ñưa ra giá trị tối ưu cho phép chiết như sau - Chiết siêu âm với 5 gam mẫu ñất - Thể tích dung môi là 50 ml với tỷ lệ dung môi là 5:4 ñối với diclometan và n - hexan - Thời gian chiết là 45 phút 3.4. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết lỏng lỏng 3.4.1. Kết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi n-hexan : diclometan 16 Tiến hành như ở mục 2.3.4.1, thu ñược kết quả ở bảng 3.5: Bảng 3.11. Kết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi n-hexan và diclometan Tỷ lệ dung môi n - C6H14 : CH2Cl2 PAH 5:1 5:2 5:3 5:4 5:5 Anth Co=40.00 C= 23.90 H= 59.75 Co=40.00 C= 23.98 H= 59.95 Co=40.00 C= 24.12 H= 60.30 Co=40.00 C= 24.22 H=60.55 Co=40.00 C= 24.23 H= 60.58 Ace Co=40.00 C= 20.45 H= Co=40.00 C= 22.12 H= 53.9 Co=40.00 C= 19.23 H= 53.9 Co=40.00 C= 14.23 H= 35.58 Co=40.00 C= 20.17 H= 50.43 Flu Co=40.00 C= 18.22 H= 45.55 Co=40.00 C= 18.17 H= 45.43 Co=40.00 C= 19.89 H= 49.73 Co=40.00 C= 19.01 H= 47.53 Co=40.00 C= 20.12 H= 50.30 Fl Co=40.00 C= 24.67 H= 61.67 Co=40.00 C= 25.10 H= 62.75 Co=40.00 C= 25.47 H= 63.67 Co=40.00 C= 26.13 H= 65.33 Co=40.00 C= 26.13 H= 65.33 Phe Co=40.00 C= 21.10 H= 52.75 Co=40.00 C= 22.45 H= 56.13 Co=40.00 C= 22.66 H= 56.65 Co=40.00 C= 23.22 H=58.05 Co=40.00 C= 23.23 H= 58.33 Pyr Co=40.00 C= 16.09 H= 40.23 Co=40.00 C= 17.23 H= 43.08 Co=40.00 C= 17.35 H= 43.38 Co=40.00 C= 17.89 H= 44.73 Co=40.00 C= 18.00 H= 45.00 Naph Co=40.00 C= 18.34 H= 45.85 Co=40.00 C= 18.91 H= 42.28 Co=40.00 C= 19.54 H= 48.85 Co=40.00 C= 19.78 H= 49.45 Co=40.00 C= 19.78 H= 49.45 3.4.2. Kết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi diclometan : n- hexan Tiến hành như ở mục 2.3.4.2, thu ñược kết quả ở bảng 3.6: 17 Bảng 3.13. Kết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi diclometan và n-hexan Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14 PAH 5:1 5:2 5:3 5:4 Anth Co=40.00 C= 22.56 H= 56.40 Co=40.00 C= 24.67 H= 61.67 Co=40.00 C= 25.89 H= 64.73 Co=40.00 C= 26.90 H=67.25 Ace Co=40.00 C= 20.49 H= 51.23 Co=40.00 C= 22.64 H= 56.60 Co=40.00 C= 23.22 H= 58.05 Co=40.00 C= 33.59 H= 83.97 Flu Co= 40.00 C= 18.55 H= 46.37 Co=40.00 C= 19.78 H= 49.45 Co=40.00 C= 25.56 H= 63.90 Co=40.00 C= 28.90 H= 72.25 Fl Co=40.00 C= 19.10 H= 47.75 Co=40.00 C= 23.29 H= 58.23 Co=40.00 C= 24.88 H= 62.20 Co=40.00 C= 28.43 H= 71.08 Phe Co=40.00 C= 18.11 H= 45.27 Co=40.00 C= 22.47 H= 56.17 Co=40.00 C= 25.35 H= 53.38 Co=40.00 C= 27.38 H=68.45 Pyr Co=40.00 C= 20.37 H= 50.92 Co=40.00 C= 21.74 H= 54.35 Co=40.00 C= 20.81 H= 52.03 Co=40.00 C= 25.76 H= 64.40 Naph Co=40.00 C= 20.92 H= 52.30 Co=40.00 C= 21.11 H= 52.78 Co=40.00 C= 24.38 H= 60.95 Co=40.00 C= 24.95 H= 62.37 Nhận xét: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:4 cho hiệu suất thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết lỏng lỏng 3.5. Đánh giá sai số thống kê của phương pháp 3.5.1. Sai số thống kê của phương pháp chiết soxhlet Để ñánh giá sai số thống kê của phương pháp, chúng tôi tiến hành 5 lần thí nghiệm lặp lại trên 5 mẫu phân tích. Tiêm chuẩn 40 ppb cho mỗi mẫu thử và tiến hành chiết soxhlet, thu kết quả trung bình. 18 Bảng 3.13. Hiệu suất thu hồi của 5 lần chiết soxhlet Lần thí nghiệm Anth Ace Flu Fl Phe Pyr Naph 1 56.39 67.39 78.49 58.45 59.30 67.48 64.21 2 57.45 58.59 72.86 67.48 74.69 73.93 68.42 3 58.40 87.37 77.49 73.09 68.69 71.59 70.52 4 58.48 67.94 82.49 76.48 68.90 74.68 74.39 5 59.38 69.89 80.55 78.49 70.84 75.74 75.38 Htb 58.02 70.24 78.37 70.80 69.50 72.68 70.58 Htb 7 PAHs 70.027 Bảng 3.14. Đánh giá một số sai số thống kê của phương pháp soxhlet PAH Nồng ñộ trung bình X Phương sai S2 Độ lệch chuẩn б Độ sai chuẩn XS Biên giới tin cậy ε Sai số tương ñối ∆ % Anth 23.37 10.63 3.25 1.45 1.80 7.70 Ace 25.84 46.68 6.97 3.11 3.86 14.94 Flu 19.15 5.184 2.27 1.02 1.27 6.61 Fl 22.81 52.37 7.27 3.25 4.03 17.68 Phe 15.34 6.86 2.62 1.17 1.45 9.47 Pyr 19.83 28.33 5.32 2.37 2.94 14.83 Naph 30.72 99.92 9.99 4.47 5.54 18.06 19 3.5.2. Sai số thống kê của phương pháp chiết siêu âm Bảng 3.15. Hiệu suất thu hồi của 5 lần chiết siêu âm Lần thí nghiệm Anth Ace Flu Fl Phe Pyr Naph 1 47.29 45.38 78.48 89.39 63.68 74.28 78.49 2 55.39 67.49 68.46 84.22 89.48 72.83 84.23 3 78.49 77.59 79.43 84.78 90.24 77.59 85.94 4 83.68 84.59 83.57 86.38 90.87 83.69 83.56 5 84.03 90.38 85.90 90.23 91.54 86.49 89.59 Htb 69.77 73.09 79.17 87.00 85.16 78.97 84.36 Htb 7 PAHs 79.647 Bảng 3.16. Đánh giá một số sai số thống kê của phương pháp siêu âm PAH Nồng ñộ trung bình X Phương sai S2 Độ lệch chuẩn S Độ sai chuẩn XS Biên giới tin cậy ε Sai số tương ñối ∆ % Anth 23.45 0.60 0.77 0.34 0.42 1.79 Ace 17.94 2.87 1.69 0.75 0.93 5.19 Flu 15.166 3.30 1.82 0.81 1.00 6.63 Fl 14.69 5.63 2.37 1.05 1.30 8.87 Phe 22.69 1.45 1.20 0.53 0.65 2.89 Pyr 21.25 1.17 1.08 0.48 0.60 2.80 Naph 24.16 0.94 0.96 0.43 0.53 2.20 20 3.5.3. Sai số thống kê của phương pháp chiết lỏng lỏng Bảng 3.17. Hiệu suất thu hồi của 5 lần chiết lỏng lỏng Lần thí nghiệm Anth Ace Flu Fl Phe Pyr Naph 1 64.37 56.84 78.43 81.32 67.12 78.49 70.48 2 65.38 78.49 80.58 78.66 85.32 79.45 79.56 3 78.54 66.43 83.22 90.58 89.23 82.56 78.58 4 85.84 66.89 86.48 90.38 88.57 83.00 84.91 5 90.48 75.32 89.59 90.34 91.34 83.28 85.37 Htb 76.92 68.79 83.66 86.25 84.32 81.37 79.78 Htb 7 PAHs 80.155 Bảng 3.18. Đánh giá một số sai số thống kê của phương pháp chiết lỏng lỏng PAH Nồng ñộ trung bình X Phương sai S2 Độ lệch chuẩn S Độ sai chuẩn XS Biên giới tin cậy ε Sai số tương ñối ∆ % Anth 20.25 16.04 4.00 1.78 4.96 24.53 Ace 24.52 0.92 0.95 0.42 1.17 4.81 Flu 22.27 11.17 3.34 1.49 4.14 18.62 Fl 24.11 0.38 0.61 0.27 0.75 3.14 Phe 21.47 0.07 0.26 0.12 0.33 1.5 Pyr 23.35 4.81 2.19 0.98 2.72 11.64 Naph 21.22 1.82 1.34 0.60 1.66 7.83 Nhận xét: Qua phân tích sai số thống kê của các phương pháp chiết. Chúng tôi nhận thấy, ñối với mẫu ñất thì phương pháp chiết siêu âm 21 cho hiệu suất chiết cao hơn so với phương pháp chiết soxhlet. Ngoài ra phương pháp này tốn ít thời gian tiến hành, dụng cụ ñơn giản. Tuy nhiên chúng tôi cũng nhận thấy, phương pháp này dùng tốt cho việc phân tích mẫu có khối lượng tương ñối thấp, cần ít dung môi. Nếu khối lượng mẫu lớn (lớn hơn 5 gam) thì nên tiến hành phương pháp soxhlet. Vì nếu dùng phương pháp chiết siêu âm cho sự chiết này sẽ gây ra tốn nhiều dung môi. Dung môi rất dễ bay hơi trong quá trình rung siêu âm. Mẫu nước có hiệu suất thu hồi cao hơn hẳn so với mẫu ñất ñồng thời quy trình tiến hành thí nghiệm ñơn giản. 3.5.4. Giới hạn dò tìm của phương pháp (MDL) Bảng 3.19. Kết quả tính toán giới hạn phát hiện của phương pháp (ĐVT : ppb) Chỉ tiêu Anth Ace Flu Fl Phe Pyr Naph MD L 0.012 ppb 12ng/l 0.006 ppb 6ng/l 0.013 ppb 13ng/l 0.008 ppb 8ng/l 0.008 ppb 8ng/l 0.005 ppb 5ng/l 0.006 ppb 6ng/l Nhận xét: Kết quả trên bảng 3.19 cho thấy giới hạn phát hiện thấp nhất của phương pháp trong 7 chất trên ñều nhỏ hơn 0,06 ppb, tương ñương với 0,06µ/l. Điều này cho phép chúng ta yên tâm về kiểm soát chất lượng số liệu phân tích trong phương pháp xác ñịnh lượng vết hợp chất trong nước, trong ñất mà ñề tài nghiên cứu. 3.6. Phân tích mẫu thực tế 3.6.1. Quy trình phân tích hàm lượng PAHs trong ñất Trên cơ sở nghiên cứu các ñiều kiện tối ưu của phương pháp phân tích, các kết quả khảo sát ñược chúng tôi ñề xuất quy trình phân tích (hình 3.1) như sau: 22 Hình 3.1. Quy trình Phân tích PAHs 3.6.2. Quy trình phân tích hàm lượng PAHs trong môi trường nước 23 Hình 3.2. Quy trình phân tích hàm lượng PAHs trong mẫu nước 3.7. Kết quả phân tích mẫu thực tế 3.7.1. Phân tích một số mẫu thực tế Bảng 3.20. Hàm lượng PAHs của một số mẫu thực Hàm lượng PAH (ng/g) Mẫu Ngày lẫy mẫu Anth Ace Flu Fl Phe Pyr Naph 24 Mẫu Đ1 02/01/09 - - - - - - - Mẫu Đ2 02/01/09 - - - - - - - Mẫu Đ3 02/01/09 1.0 - - - 2.3 - - Mẫu NR 02/01/09 - - - - - - - Mẫu NM 02/01/09 - 1.4 - - - - - Mẫu NCN 02/01/09 - - 1.7 - - 1.2 - Mẫu NG 02/01/09 - - - - - - - Trong ñó: Mẫu Đ1 là mẫu ñất rau muống Mẫu Đ2 là mẫu ñất rau ruộng Mẫu Đ3 là mẫu ñất gần mương nước thải ra từ khi công nghiệp Hòa Khánh. Mẫu NR là mẫu nước ruộng Mẫu NM là mẫu nước mương Mẫu NCN là mẫu nước thải công nghiệp từ khu công nghiệp Hòa Khánh Mẫu NG là mẫu nước giếng lấy từ các giếng sinh hoạt của hộ dân thôn Trung Sơn. (-) Dưới giới hạn phát hiện Nhận xét Theo nhất trí của hiệp hội Oeko Tex bao gồm 14 viện kiểm nghiệm thành viên thì tổng số hàm lượng của 16 chất thuộc hợp chất PAHs ñã ñược xác ñịnh không ñược quá 10 mg/kg và theo ñó chất benzopyrene không ñược quá 1 mg/kg. Vì vậy, từ kết quả trên bảng 3.20 cho thấy tất cả các mẫu ñất ñều có chứa PAHs. Tuy nhiên hàm 25 lượng PAHs trong các mẫu ñất thuộc thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng không vượt quá hàm lượng cho phép. 26 3.7. 2. Khẳng ñịnh lại kết quả bằng phương pháp GC/MS Nhận xét Theo nhất trí của hiệp hội Oeko Tex bao gồm 14 viện kiểm nghiệm thành viên thì tổng số hàm lượng của 16 chất thuộc hợp chất PAHs ñã ñược xác ñịnh không ñược quá 10 mg/kg và theo ñó chất benzopyrene không ñược quá 1 mg/kg. Từ sắc ký ñồ HPLC thu ñược cho thấy tất cả các mẫu ñất ñều có chứa PAHs. Mẫu ñất 1 và mẫu ñất 2 có chứa Flu (4.5 phút) và Fl (6.07 phút). Mẫu ñất 3 có chứa Flu, Ace (8.4 phút), Anth (9.1 phút) và Phe (12.2 phút). Hàm lượng PAHs trong các mẫu ñất 1 và mẫu ñất 2 ở dưới giới hạn phát hiện. Hàm lượng PAHs trong mẫu ñất 3 không vượt quá giới hạn cho phép. Từ sắc ký ñồ HPLC cũng cho thấy PAHs có mặt trong các mẫu nước. Cụ thể: Mẫu nước ruộng chứa Flu, Anth (9.8 phút) và Pyr (11.6 phút). Mẫu nước mương, mẫu nước thải công nghiệp và mẫu nước giếng chứa Flu, Fl, Ace, Pyr và Phe. Tuy nhiên, mức ñộ an toàn vẫn nằm trong giới hạn cho phép của hiệp hội Oeko Tex Standard 100 năm 2010. Trong các mẫu nước ñược lấy tại thôn Trung Sơn, hàm lượng PAHs có nhiều nhất trong nước thải công nghiệp. Hàm lượng PAHs tối ña cho phép trong môi trường nước theo hiệp hội Oeko Tex Standard 100 năm 2010 không quá 10 mg/l. Vì vậy, chúng tôi kết luận không có sự ô nhiễm PAHs trong nước tại thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, TP Đà Nẵng. 27 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua quá trình nghiên cứu thực hiện ñề tài, với các kết quả ñạt ñược, chúng tôi rút ra kết luận như sau: Đã xây dựng ñược hoàn thiện qui trình phân tích với những thông số ñã khảo sát trên thiết bị HPLC: + Cột pha tĩnh: C18 không phân cực, có chiều dài 150 mm, ñường kính trong 4.6 mm, Hạt nhồi 5 µm. + Pha ñộng: Hỗn hợp dung môi CH3CN – H2O tỷ lệ 70: 30 + Nhiệt ñộ cột: 30oC. + Tốc ñộ dòng: 0.8 ml/ phút. + Detector DAD dò tìm với các bước sóng 254, 234, 285 nm. + Detector FLD dò tìm với bước sóng kích thích 280 nm và bước sóng phát xạ 355 nm. Đã xác ñịnh ñược ñiều kiện chiết tách PAHs tối ưu trong các mẫu ñất và mẫu nước bằng các phương pháp siêu âm, soxhlet, chiết lỏng lỏng. + Phương pháp chiết soxhlet: Chiết 10 gam mẫu ñất với 120 ml dung môi hỗn hợp diclometan và n – hexan tỷ lệ thể tích 5:4. Nhiệt ñộ chiết 50oC, thời gian chiết 7 giờ. Bộ chiết soxhlet 250 ml. + Phương pháp chiết siêu âm: Chiết 5 gam mẫu ñất với 50 ml dung môi hỗn hợp diclometan và n – hexan tỷ lệ thể tích 5:5 trong thời gian 45 phút, nồi chiết siêu âm Branson (Anh). + Phương pháp chiết lỏng lỏng: Chiết 200 ml mẫu nước với 100 ml dung môi hỗn hợp diclometan và n – hexan tỷ lệ thể tích 5:4. Phễu chiết có dung tích 500 ml. 28 Đã tiến hành phân tích ñược một số mẫu ở Thôn Trung Sơn, Xã Hòa Vang, Hòa Liên, Đà Nẵng. Kết quả cho thấy các mẫu ñất và mẫu nước ở một số vùng khảo sát trên ñịa bàn thôn Trung Sơn có phát hiện một số PAHs quan tâm. Tuy nhiên hàm lượng các PAHs này ở dưới giới hạn phát hiện của phương pháp ñã nêu. 2. Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu, khảo sát tìm kiếm các loại dung môi chiết, rửa giải làm tăng hiệu suất, nhưng hiệu quả kinh tế cao, cũng như ít ñộc hại. Tiếp tục mở rộng khu vực nghiên cứu, tần suất lấy mẫu và do ñiều kiện thời gian nên trong ñề tài này chỉ lấy mẫu trong một ñợt, số lượng mẫu còn ít vì vậy kết quả chỉ có giá trị trên mẫu chưa nói lên ñược toàn bộ khu vực vì vậy cần có thời gian ñể tiếp tục nghiên cứu, khảo sát ở các ñối tượng khác nhau như: trầm tích, ñộng vật dưới nước, ñộng vật ñáy Chúng tôi có thể ñề xuất ứng dụng phương pháp chiết pha rắn ñối với mẫu nước và phương pháp chiết siêu âm ñối với mẫu ñất tại cơ sở ñang công tác.