luan van cao hoc

Trang i

TRANG BÌA PHỤ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHẠM THỊ TY

PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG SỬ DỤNG POCIS

CHO CÁC CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT PHÂN CỰC TRONG NƯỚC

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số chuyên ngành: 604429

LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA PHÂN TÍCH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN THỊ NHƯ TRANG

Tp. Hồ Chí Minh, Năm 2014

POCIS - xác định các chất bảo vệ thực vật phân cực trong nước

Trang ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Phạm Thị Ty


Trang iii

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô đã giảng dạy trong

chương trình Cao học Hóa Phân tích, người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức hữu

ích làm cơ sở cho tôi thực hiện tốt luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn cô, TS. Trần Thị Như Trang đã tận tình hướng dẫn

chotôi trong thời gian thực hiện luận văn. Mặc dù trong quá trình thực hiện luận văn

cógiai đoạn không được thuận lợi nhưng những gì Cô đã hướng dẫn, chỉ bảo đã cho tôi

nhiều kinh nghiệm trong thời gian thực hiện đề tài.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến anh, ThS. Trương Lâm Sơn Hải đã luôn hỗ trợ

và giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp.

Cảm ơn các em sinh viên khóa 10, đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện

đề tài.

Sau cùng tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến gia đình của tôi, đã luôn tạo điều kiện

tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng như thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp.

Do thời gian có hạn và những hạn chế về kinh phí trong bước đầu phát triển một

phương pháp mới nên luận văn có những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến góp ý

của Thầy/Cô và các anh chị học viên.


Trang iv

MỤC LỤC TRANG BÌA PHỤ ........................................................................................................ i

LỜI CAM ĐOAN .........................................................................................................ii

MỤC LỤC .................................................................................................................. iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ..............................................................................viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...................................................................... ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 1

1.1. GIỚI THIỆU ................................................................................................... 1

1.2. CÁC THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT .............................................................. 2

1.2.1. Phân loại các nhóm thuốc bảo vệ thực vật ................................................. 2

1.2.1.1. Thuốc trừ sâu clo hữu cơ ....................................................................... 2

1.2.1.2. Thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ ................................................................. 3

1.2.1.3. Thuốc trừ sâu carbamate ........................................................................ 4

1.2.1.4. Thuốc trừ sâu gốc Pyrethroid (gốc cúc tổng hợp)................................... 4

1.2.2. Tính chất các chất BVTV nghiên cứu ....................................................... 7

1.2.1. Các phương pháp xác định các chất BVTV phân cực ................................ 10

1.2.2.1. Phương pháp cực phổ .......................................................................... 10

1.2.2.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử ............................................. 10

1.2.2.3. Phương pháp điện di mao quản ............................................................ 10

1.2.2.4. Phương pháp sắc ký khí ....................................................................... 10

1.2.2.5. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao .............................................. 11

1.3. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG ................................................... 11

1.3.1. Tầm quan trọng của phương pháp lấy mẫu thụ động .................................. 11

1.3.2. Phân loại kỹ thuật lấy mẫu thụ động cho hợp chất hữu cơ [19] ................... 12

1.3.3. Cơ chế hấp phụ thụ động POCIS ................................................................ 15

1.3.4. Cấu tạo bộ lấy mẫu POCIS ......................................................................... 16


Trang v

1.3.4.1. Cấu tạo POCIS .................................................................................... 16

1.3.4.2. Màng khuếch tán polyethersulfone (PES) ............................................ 17

1.3.4.3. Chất hấp thụ Oasis HLB ...................................................................... 17

1.3.5. Nguyên tắc phương pháp lấy mẫu POCIS .................................................. 17

1.3.6. Tốc độ lấy mẫu RS ..................................................................................... 20

1.3.7. Các yếu tố ảnh hưởng lên sự tích lũy chất phân tích vào POCIS ................ 22

1.3.7.1. Ảnh hưởng của pH .............................................................................. 22

1.3.7.2. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng nước................................................... 23

1.3.7.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ....................................................................... 23

1.3.7.4. Ảnh hưởng của biofouling ................................................................... 24

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................. 25

2.1. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ ......................................................................... 25

2.1.1. Thiết bị, dụng cụ ........................................................................................ 25

2.1.2. Hóa chất ..................................................................................................... 25

2.2. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG KẾT HỢP CHIẾT PHA RẮN ................. 26

2.2.1. Phương pháp sắc ký lỏng đầu dò UV ......................................................... 26

2.2.1.1. Xây dựng phương pháp phân tích chất BVTV phân cực.......................... 26

2.2.1.2. Định danh ............................................................................................... 28

2.2.1.3. Khoảng tuyến tính................................................................................... 29

2.2.2. Xử lý mẫu – kỹ thuật chiết pha rắn ............................................................. 31

2.2.2.1. Xây dựng phương pháp chiết pha rắn ...................................................... 31

2.2.2.2. Đánh giá phương pháp xử lý mẫu nước xác định các chất BVTV ........... 35

2.2.2.3. Đánh giá phương pháp phân tích ............................................................. 37

2.3. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG BẰNG POCIS ........................... 38

2.3.1. Sự ổn định của chất BVTV trong Oasis HLB ............................................. 38

2.3.2. Chuẩn bị và cách tiến hành trên POCIS ...................................................... 40

2.3.2.1. Chuẩn bị bột Oasis HLB ......................................................................... 41


Trang vi

2.3.2.2. Lắp POCIS ............................................................................................. 41

2.3.2.3. Gỡ POCIS............................................................................................... 41

2.3.2.4. Chiết chất phân tích trong POCIS ........................................................... 41

2.3.3. Hiệu chuẩn POCIS trong phòng thí nghiệm................................................ 42

2.3.3.1. Mục đích hiệu chuẩn POCIS trong phòng thí nghiệm ............................. 42

2.3.3.2. Chuẩn bị bể thí nghiệm ........................................................................... 42

2.3.3.3. Xác định chất phân tích có trong bể nước hiệu chuẩn .............................. 44

2.3.3.4. Xác định chất tích lũy trong POCIS, tính kuvà RS ................................... 45

2.3.4. Các khảo sát khác liên quan đến POCIS ..................................................... 56

2.3.4.1. Xác định chất tích lũy trong màng PES ................................................... 56

2.3.4.2. Xác định nồng độ các chất BVTV trong bể ở nồng độ thấp ..................... 58

2.3.4.3. Sự hấp phụ của các chất BVTV vào hạt rắn lơ lửng ................................ 60

2.3.5. POCIS lấy mẫu ngoài hiện trường .............................................................. 62

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 68


Trang vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ACN: Acetonitrile

BVTV: Bảo Vệ Thực Vật.

CTPT: Công thức phân tử

GF/F: Glass fiber filter

HPLC: High Performance Liquid Chromatography

HSTH: Hiệu suất thu hồi

KLPT: Khối lượng phân tử

KPH: không phát hiện

MDL: Method detection limit

MeOH: Methanol

MQL: Method qualitification limit

PES: Polyethersulfone

POCIS: Polar Organic Chemical Integrative Sampler

PRC: Performance Reference Compound

RS: Tốc độ lấy mẫu

RSD: Relative Standard Deviation

SPE: Solid Phase Extraction

TWA: Time weighted average

UV: Ultraviolet

WBL: Water boundary layer


Trang viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1. 1: Tính chất của các chất nghiên cứu trong đề tài ............................................. 8

Bảng 2. 1: Kiểm chứng sự ổn định của thời gian lưu các chất BVTV theo thời gian ... 29

Bảng 2. 2: Khảo sát khoảng tuyến tính của các chất BVTV ........................................ 30

Bảng 2. 3: Kết quả khảo sát loại dung môi rửa giải trên cột SPE- C18 ........................ 32

Bảng 2. 4: Kết quả thể tích methanol rửagiải trên cột C18 và Oasis HLB ................... 33

Bảng 2. 5: Kết quả khảo sát tỉ lệ methanol trong dung dịch rửa tạp ............................. 34

Bảng 2. 6: Hiệu suất thu hồi chất BVTV thêm chuẩn sau lọc ...................................... 36

Bảng 2. 7: Hiệu suất thu hồi chất BVTV thêm chuẩn trước và sau lọc ........................ 37

Bảng 2. 8: Kết quả xác định MDL, MQL .................................................................... 38

Bảng 2.9: Hiệu suất thu hồi chất BVTV sau khi tẩm vào bột Oasis HLB .................... 40

Bảng 2. 10: Các thông số hóa lý của nước máy trong bể thí nghiệm hiệu chuẩn ......... 43

Bảng 2. 11: Khối lượng Oasis HLB trong các POCIS trước và sau phơi nhiễm .......... 46

Bảng 2. 12: Nồng độ các chất BVTV trong bể nước và POCIS theo thời gian ............ 49

Bảng 2. 13: Tốc độ lấy mẫu RS của các chất BVTV sau 7 ngày hấp thụ ...................... 51

Bảng 2. 14: So sánh tốc độ lấy mẫu RS của các chất BVTV với các nghiên cứu khác . 52

Bảng 2. 15: So sánh tốc độ lấy mẫu RS của các chất BVTV với các nghiên cứu khác

(tiếp theo) ................................................................................................................... 53

Bảng 2. 16: So sánh hằng số hấp thụ ku của các chất BVTV với các nghiên cứu khác . 54

Bảng 2. 17: Nồng độ chất BVTV còn lại trong màng PES (hiệu chuẩn 80 lít nước) .... 57

Bảng 2. 18: Các thông số hóa lý của nước máy sử dụng khảo sát ................................ 58

Bảng 2.19: Khảo sát lấy mẫu POCIS cho 7 chất BVTV ở nồng độ thấp...................... 59

Bảng 2. 20: Các thông số hóa lý của mẫu nước sông Sài Gòn ..................................... 60

Bảng 2. 21: Kết quả khảo sát sự hấp phụ chất BVTV vào hạt rắn ............................... 61


Trang ix

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1. 1: Cấu trúc của 7 chất BVTV nghiên cứu trong đề tài.

Hình 2. 1: Phổ hấp thu UV của 7 chất BVTV ............................................................. 26

Hình 2. 2: Sắc ký đồ 7 chất BVTV. ............................................................................ 28

Hình 2. 3: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính 7 chất BVTV ........................................ 30

Hình 2. 4: Bể thí nghiệm hiệu chuẩn POCIS – xác định RS của các chất BVTV ......... 43

Hình 2. 5: Sắc ký đồ cácchất BVTV trong bể 80 lít nước máy thêm chuẩn 1 µg L-1 .... 44

Hình 2. 6: Đồ thị biểu diễn nồng độ chất BVTV trong bể theo thời gian khảo sát ....... 45

Hình 2. 7: Sắc ký đồ 7 chất BVTV trong POCIS sau 7 ngày ....................................... 47

Hình 2. 8: Đồ thị biểu diễn hệ số nồng độ các chất BVTV theo thời gian phơi nhiễm . 50

Hình 2. 9: Sắc ký đồ 7 chất BVTV tích lũy trong màng PES sau 7 ngày phơi nhiễm .. 57

Hình 2. 10: Lắp POCIS vào lồng để phơi nhiễm trong mẫu hiện trường ..................... 63

Hình 2. 11: Hình ảnh POCIS được lấy lên sau 14 ngày phơi nhiễm ở hiện trường ...... 63

Hình 2. 12: POCIS Kênh Xáng được rửa với nước cất để loại các chất bẩn ................ 64

Hình 2. 13: POCIS lấy mẫu sau khi rửa sạch với nước cất 2 lần, và bảo quản ............. 64

Hình 2. 14: Sắc ký đồ POCIS phà An Sơn Nhị Bình (ngày 09 – 21/12/2013) ............. 64

Hình 2. 15: Sắc ký đồ POCIS An Hạ (ngày 09 – 21/12/2013) ..................................... 65


Trang 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. GIỚI THIỆU

Sự phát triển của ngành nông nghiệp luôn gắn liền với việc áp dụng hoá học và

sinh học trong sản xuất, bảo quản và chế biến, trong đó có các hoá chất bảo vệ thực vật

(BVTV). Vì vậy, ngành hóa chất BVTV trên thế giới cũng như ở Việt Nam ngày càng

chiếm vị trí quan trọng và trở thành lĩnh vực không thể thiếu trong chiến lược phát

triển ngành công nghiệp hóa chất.

Bên cạnh những giá trị tích cực mang lại, chất BVTV là một trong những nhân

tố gây mất cân bằng môi trường do con người lạm dụng, sử dụng mất kiểm soát, không

đúng qui định và độc tính phát sinh trong quá trình sử dụng. Nhiều mặt tiêu cực của

chất BVTV đã làm đảo lộn các mối quan hệ giữa các sinh vật trong thiên nhiên, gây

mất cân bằng sinh thái, đặc biệt quan trọng hơn khi những chất BVTV tan trong nước

sẽ dễ dàng theo nguồn nước đi vào chuỗi thức ăn của chính con người [1 – 2].

Trong số các chất BVTVtan nhiều trong nước thì nhóm triazine (simazine,

atrazine), phenylurea (diuron, chlortoluron, isoproturon) và một số carbamate được sử

dụng rất nhiều trong các sản phẩm nông nghiệp như phụ lục bảng 1. Đặc biệt

carbofuran, atrazine, mirex (chứa hoạt chất diuron), thiodicarb nằm trong danh sách

cấm sử dụng ở Châu Âu [3], carbofuran và mirex cấm sử dụng ở Mỹ [4], ở nước ta

carbofuran hạn chế sử dụng [5] do độc tính cao và bền trong môi trường.

Trước thực tại đó, đòi hỏi chúng ta phải tập trung, kiên trì, giải quyết một cách

hài hòa mối quan hệ giữa tăng trưởng kinh tế với bảo vệ môi trường. Công tác giám sát

và đánh giá nồng độ các chất BVTV trong môi trường yêu cầu phải chính xác và tin

cậy. Các giai đoạn được triển khai nghiên cứu bao gồm: lấy mẫu, phân tích và tính

toán kết quả. Trong đó lấy mẫu chiếm vị trí cực kỳ quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp

đến kết quả phân tích.

Phương pháp lấy mẫu chủ động (active sampling) tại một vị trí và thời gian nhất

định, đơn giản, dễ tiến hành, ít tốn kém nhưng nồng độ chất phân tích chỉ phản ánh tại


Trang 2

thời điểm và vị trí lấy mẫu và nhiều khi không đủ phát hiện. Phương pháp lấy mẫu tự

động (automatical sampling) lấy mẫu liên tục theo thời gian nên phản ánh chính xác

nhất nồng độ các chất BVTV có trong môi trường. Tuy nhiên, phương pháp này rất khó

trang bị và phải lắp ráp tại vị trí mấy mẫu, rất tốn kém do lượng mẫu lấy nhiều. Lấy

mẫu thụ động là phương pháp trung gian giúp khắc phục hạn chế của 2 phương pháp

trên, cho phép phản ánh nồng độ các chất BVTV gần đúng trong môi trường, biểu diễn

bằng nồng độ trung bình các chất trên đơn vị thời gian (TWA) vì các chất được tích

hợp trong thời gian dài.

Có nhiều loại thiết bị lấy mẫu thụ động được phát triển tùy thuộc vào giá trị

logKow (Octanol-water partition coefficient) của từng chất. Hiện nay ở Việt Nam chưa

có một loại thiết bị lấy mẫu thụ động nào để lấy mẫu cho các chất hữu cơ ô nhiễm

trong môi trường nước. Do thuộc tính của các chất BVTV của chúng tôi nên bộ lấy

mẫu thụ động tích hợp các chất hữu cơ phân cực – POCIS (polar organic chemical

integrative sampler) được nghiên cứu và xác định khả năng của thiết bị trong điều kiện

thực tế sông ngòi ở nước ta, đây là một nghiên cứu mở đầu cho lĩnh vực lấy mẫu thụ

động tại Việt Nam.

1.2. CÁC THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT

1.2.1. Phân loại các nhóm thuốc bảo vệ thực vật

1.2.1.1. Thuốc trừ sâu Thuốc trừ sâu Clo hữu cơ

Sau chiến tranh thế giới lần hai, DDT và sau đó là một loạt thuốc trừ sâu hữu cơ

khác ra đời. Do có hiệu lực trừ sâu lớn chưa từng có so với các thuốc trừ sâu vô cơ và

thảo mộc trước đó, các thuốc trừ sâu Clo hữu cơ [6] đã được sản xuất và sử dụng với

một qui mô lớn, đánh dấu một bước phát triển mạnh mẽ của ngành Hóa Bảo Vệ Thực

Vật. Công thức hóa học có chứa: C, H, O, S... Cl . Các thuốc trừ sâu thuộc nhóm Clo

hữu cơ có những đặc điểm chính như sau:


Trang 3

Ưu điểm:

o Qui trình sản xuất tương đối đơn giản, giá thành của chế phẩm thấp, dễ chế biến

hoạt chất thành nhiều dạng chế phẩm khác nhau (BTN, ND, BR, H...). Do đó dễ sử

dụng trên nhiều loại cây trồng và những điều kiện đồng ruộng khác nhau.

o Các thuốc này thường có phổ tác động rộng, hiệu lực khá cao, thời gian hiệu lực dài

thích hợp cho việc phòng trị ngoài đồng, nhất là đối với các loại cây công nghiệp.

Độ bền hóa học lớn trong những điều kiện thông thường nên dễ bảo quản tồn trữ.

Nhược điểm:

o Chúng làm cho môi trường bị ô nhiễm trong một thời gian lâu dài. Thời gian phân

giải 95% hoạt chất trong điều kiện tự nhiên của DDT là 10 năm; Lindane là 6,5

năm; Diendrin là 8 năm; Clodan là 3,5 năm. Bả thuốc lưu tồn không những làm cho

phẩm chất, hình thức của nông sản bị xấu đi mà còn gây độc cho người hay gia súc

sử dụng nông sản đó, như BHC thường để lại mùi khó chịu trên nông sản như khoai

tây, rau đậu...

o Có khả năng gây trúng độc tích lũy mạnh. Qua sự tiếp xúc với thuốc nhiều lần hay

qua chuỗi thức ăn hàm lượng thuốc trong cơ thể, chủ yếu trong mô mỡ tăng lên rất

nhiều; đến một lượng nào đó nó biểu hiện các triệu chứng ngộ độc rất hiểm nghèo

như ung thư, quái thai...

o Do những nhược điểm trên, ngày nay nhiều thuốc trừ sâu gốc Clo hữu cơ đã bị cấm

hoặc hạn chế sử dụng ở nhiều nước.

Thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ

Công thức hóa học [6] có chứa: C, H, O, S... P

Phổ rộng, diệt được nhiều loài sâu hại (thuộc các bộ chính như: Coleopterra,

Lepidoptera, Hemynoptera, Hemiptera...)

Tác động rất nhanh: tiếp xúc, vị độc, xông hơi (rất mạnh).

Không tồn tại lâu trong môi trường, hiệu lực diệt sâu nhanh.


Trang 4

Gây độc cấp tính rất cao do tác động hệ thần kinh rất mạnh, tích lũy nhanh.

Thải ra ngoài qua đường nước tiểu, chất giải độc là Atropine.

Rất độc đối với động vật máu nóng và thiên địch.

Dễ phân hủy bởi acid và môi trường kiềm.

Ít tan trong nước nhưng dễ tan trong dung môi hữu cơ.

Thuốc trừ sâu carbamate

o Công thức hóa học [6]: Chất dẫn xuất từ acid carbamic (NH2COOH)

o Phổ tác dụng hẹp hơn so với thuốc trừ sâu gốc lân và clor hữu cơ, bắt đầu chuyên

tính (Selective) đối với nhóm côn trùng chích hút.

o Tác động nhanh: tiếp xúc, vị độc, một số có tính xông hơi.

o Không tồn tại lâu trong môi trường, hiệu lực diệt sâu nhanh.

o Gây độc cấp tính khá cao, tác động hệ thần kinh, tích lũy nhanh.

o Thải ra ngoài cơ thể qua đường nước tiểu, chất giải độc Atropine.

o Tương đối ít độc đối với động vật máu nóng (thấp hơn nhóm lân hữu cơ). Ít độc đối

với thiên địch và cá.

o Dễ phân hủy bởi acid và môi trường kiềm.

o Ít tan trong nước, nhưng dễ tan trong dung môi hữu cơ.

Thuốc trừ sâu gốc Pyrethroid (gốc cúc tổng hợp)

Hoạt chất là Pyrethrin [6] được ly trích từ cây hoa cúc Pyrethrum

cinerariaetrifolium vào những năm 1960. Công thức hóa học có nhiều dạng đồng

phân nên rất phức tạp.


Trang 5

Công thức cấu trúc hóa học:

Phổ tác dụng rộng, chuyên biệt với côn trùng chích hút và côn trùng miệng nhai,

đặc biệt là ấu trùng bộ cánh vảy.

Tác động nhanh: tiếp xúc, vị độc, xông hơi yếu và không có tính nội hấp.

Không tồn tại lâu trong môi trường, dễ phân hủy bởi ánh sáng và nhiệt độ.

Sử dụng liều rất thấp so với thuốc gốc clo, lân và các ba mát.

Gây độc cấp tính yếu. Tác động hệ thần kinh, gây thiếu oxy; ngoài ra còn tác động

lên hệ thần kinh ngực làm côn trùng mất thăng bằng khi bay.

Chất độc thải ra ngoài qua đường nước tiểu, giải độc giống như nhóm thuốc gốc lân

và carbamate.

Ít độc đối với môi trường và động vật máu nóng, gây tính kháng nhanh khi sử dụng

nhiều.

Ít tan trong nước, dễ tan trong mỡ và dung môi hữu cơ.

1.2.1.2. Thuốc diệt cỏ

Nhóm Amides

Nhóm thuốc trừ cỏ nhóm amides [6] sử dụng chủ yếu trong đất để trừ cỏ hàng

năm bằng cách làm cằn rễ. Amides có tính độc thấp với động vật máu nóng.

Diphenamid bền trong đất. Propyzamide là thuốc trừ cỏ chọn lọc nội hấp diệt trừ cỏ

hàng năm. Quinonamid diệt trừ tảo trong ruộng lúa nước trũng. Thí dụ về nhóm này

chlorthiamid, diphenamid, propyzamide, quinonamid.


Trang 6

Nhóm urea

Thuốc của nhóm urea [6] cấu trúc như urê nhưng hydrogen được thay thế bằng

các chuỗi carbon hoặc cấu trúc vòng thơm. Monuron được phát hiện vào năm 1950 là

thuốc trừ cỏ không chọn lọc, sau đó nhiều thuốc trừ cỏ nhóm ure đã được phát triển.

Đây là các loại thuốc trừ cỏ tiền nảy mầm có tính chọn lọc và hấp thụ mạnh

trong đất. Chúng được hấp thụ qua rễ và có hiệu quả trừ cỏ hàng năm rất tốt. Một số

thuốc có thể được sử dụng làm thuốc trừ cỏ hậu nảy mầm nếu cho thêm chất hoạt động

bề mặt vào hỗn hợp phun. Thuốc trừ cỏ theo cơ chế ức chế quang hợp, làm cho lá úa

vàng, cỏ ngừng phát triển dẫn đến chết. Thuốc có độc tính với động vật có vú thấp. Độ

bền trong đất của thuốc kéo dài vài tuần, hiệu lực trừ cỏ của thuốc bị tác động bởi các

yếu tố sinh thái như đất, mưa, nhiệt độ. Thí dụ nhóm này chlorbromuron, chloroxuron,

chlortoluron, diuron, fenuron, fluometuron, isoproturon, linuron, methabenzthiazuron,

metobromuron, metoxuron, monolinuron, tebuthiuron, thiazafluron.

Nhóm Triazines

Nhóm triazine [6] có cấu trúc vòng với sáu nguyên tử trong đó có ba nguyên tử

nitơ, và thường kết nối với hai nhóm amino.

Những loại thuốc này có hiệu lực trừ cỏ hàng năm và cỏ lá rộng và có tính chọn

lọc cao. Tính chọn lọc phụ thuộc vào khả năng phân giải triazine khác nhau của các

loại cây. Thuốc triazines được đưa vào đất, được rễ hấp thụ và lưu chuyển trong cây.

Lúc cây và cỏ nảy mầm không bị tác động. Nhưng ngay khi xuất hiện lá thì cây và cỏ

bị tác động vì thuốc ức chế quá trình quang hợp gây úa vàng. Thuốc tan ít trong nước

nên ít ngấm xuống đất. Tính độc của thuốc với động vật máu nóng thấp.

Chlorotriazines và những hợp chất azine như atrazine rất bền trong đất và có thể sử

dụng để trừ cỏ cho cây lâu năm và trừ cỏ các loại ở liều lượng cao hơn. Thuốc

methylthiotriazines hay được gọi là thuốc tryn như ametryn bị phân huỷ trong đất vài

tuần và vì vậy có thể sử dụng đối với rau màu và cây trồng ngắn ngày.


Trang 7

Với những thông tin trên đây có thể dự đoán rằng việc sử dụng thuốc trừ cỏ

ametryn bị cấm dùng cho cây ngô ở Tây Âu vì thuốc làm ảnh hưởng đến nước ngầm do

việc sử dụng liên tục từ năm này qua năm khác. Thí dụ nhóm này atrazine, ametryn,

cyanazine, dimethametryn, propazine, prometryn, simazine, simetryn, terbutylazin,

terbutryn.

Ngoài ra còn những nhóm khác như nhóm carbamates Nhóm nitroaniline, Nhóm

Lân hữu cơ, Nhóm phenoxy acid,…

1.2.1.3. Thuốc diệt nấm

Thuốc diệt nấm [6] là một trong ba phương pháp chính để kiểm soát dịch hại -

trong trường hợp này là kiểm soát nấm trong nông nghiệp. Nó là các loại hợp chất hóa

học được sử dụng để ngăn chặn sự phát triển của các loại nấm đối với các loại cây

trồng, là một trong những nguyên nhân gây ra sự thất bát đối với năng suất cây trồng.

Thuốc diệt nấm cũng được sử dụng để chống lại các trường hợp nhiễm nấm.

Thuốc diệt nấm được sử dụng trong nông nghiệp để làm giảm sự phát triển của

nấm. Ngô thường được phun thuốc diệt nấm và một số thuốc diệt nấm còn có tính chất

biến đổi gen để đảm bảo chúng có thể tác động làm tổn hại cho tất cả các tế bào nấm.

Một số nhóm chất loại này là Azoles, Benzimidazoles, Dithiocarbamates,

Morpholines, Miscellaneous.

1.2.2. Tính chất các chất BVTV nghiên cứu

Vì tình hình ô nhiễm và những ảnh hưởng nghiêm trọng của các chất BVTV hòa

tan trong nước nên chúng tôi chọn nghiên cứu trên các chất BVTV phân cực nghiên

gồm nhóm diệt cỏ triazine (simazine và atrazine), nhóm phenylurea (chlortoluron,

isoproturon, diuron), nhóm carbamate (carbofuran, thiodicarb) với hằng số logKow, độ

tan và một số tính chất khác [7 – 15] được thể hiện trong bảng 1.1. và hình 1.1.

Bảng 1. 1: Tính chất của các chất nghiên cứu trong đề tài

Tên chất Họ CTPT, KLPT

(g mol-1)

LogKow

(25 oC)

Độ tan

trong nước

(mg L-1, 25 oC

Thời gian

bán hủy

(ngày)

Độ độc LD50

(mg kg-1)

trên chuột

Simazine

Triazine

C7H12ClN5

M = 201.69 2.1

62

(tại 20oC) 91

Qua da > 2000

Qua miệng>87

Atrazine C8H14ClN5

M = 215.68 2.7 70 >120

Qua da > 5000

Qua miệng> 1075

Thiodicarb

Carbamate

C10H18N4O4S3

M = 354.5 1.62 8 – 78

>200

(22 °C)

Qua da > 6310

Qua miệng> 66

Carbofuran C12H15NO3

M =221.25 2.32 320 28 Qua miệng 8–14

Chlorotoluron

Phenyl urea

C10H13ClN2O

M = 212.68 2.50 74 >200 Qua miệng> 10000

Isoproturon C12H18N2O

M = 206.32

2.50

(20oC) 65 30 Qua miệng> 1826

Diuron C9H10Cl2N2O

M = 233.1 2.85 36 43

Qua da >5000

Qua miệng>1017

POC

IS – xác định các chất bảo vệ thực vật phân cực trong nước

Trang 3

Atrazine Thiodicarb Chlortoluron

Carbofuran Simazine Isoproturon Diuron

Hình 1. 1: Cấu trúc của 7 chất BVTV nghiên cứu trong đề tài

Trang 4

POC



Trang 10

1.2.1. Các phương pháp xác định các chất BVTV phân cực

1.2.2.1. Phương pháp cực phổ

Nghiên cứu của A. Guiberteau và cộng sự [16] đã xác định carbaryl và

carbofuran bằng phương pháp cực phổ xung vi phân. Phương pháp ứng dụng xác định

các mẫu nước sông. Khoảng tuyến tính của carbaryl từ 5.10-7 - 10-4 M và của

carbofuran từ 5.10-7 – 5.10-5 M với độ lệch chuẩn tương đối tương ứng là 1,62 và

1,86%. Phương pháp kém ổn định nên ít được sử dụng.

1.2.2.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử

Xác định carbosulfan bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử được Y.K.

Rao và cộng sự [17] nghiên cứu. Carbosulfan thủy phân trong môi trường kiềm tạo

thành hợp chất phenolic và ghép cặp với 2,4-dimethoxy aniline trong môi trường chứa

K2Cr2O7 để tạo thành chất mang màu cyanogen. Chất này được chiết vào chloroform

tại pH= 3,5, và đo phổ tại bước sóng 430 nm. Phương pháp này không xác định đồng

thời nhiều chất, độ nhạy thấp. Do đó, hiện nay phương pháp này rất ít được ứng dụng.

1.2.2.3. Phương pháp điện di mao quản

Điện di mao quản là một kĩ thuật mới được phát triển khoảng hơn 10 năm trở lại

đây. Ling Wang và cộng sự [18] đã tách và xác định dư lượng 10 carbamate trong vòng

20 phút. Các mẫu rau được làm sạch qua SPE. Giới hạn phát hiện phương pháp từ 0,05

– 1,6 mg kg-1, hiệu suất thu hồi từ 51,3 – 109,2% (RSD < 11,4%). Thời gian phân tích

nhanh, tốn ít dung môi và hóa chất.Tuy nhiên giới hạn phát hiện chưa đáp ứng được do

thể tích mẫu phân tích thấp (1-10 nL), có rất ít đầu dò chọn lọc cho phương pháp, vận

hành khó.

1.2.2.4. Phương pháp sắc ký khí

Đã được ứng dụng rộng rãi để xác định các hóa chất BVTV như clo hữu cơ, lân

hữu cơ, pyrethroid và carbamate. Tuy nhiên phương pháp chỉ phân tích được những

chất dễ bay hơi, các chất khó bay hơi và phân cực thì phải tạo dẫn xuất nên tốn thời


Trang 11

gian và hóa chất, quy trình phức tạp. Để phân tích được đồng thời các chất thì cần thời

gian phân tích dài. Do vậy, phương pháp ít được ứng dụng.

1.2.2.5. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

Elvira Grou và cộng sự [19] đã xác định chất BVTV carbamate trong đất và

nước bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao đầu dò UV ở bước sóng 254 nm.

Giới hạn phát hiện của phương pháp đối với mẫu nước từ 0,005 – 0,01 mg L-1, đối với

mẫu đất từ 0,05 – 0,1 µg g-1. Đây là một phương pháp phổ biến để xác định các hợp

chất hữu cơ phân cực, vận hành đơn giản, dễ trang bị cho các phòng thí nghiệm.

Phương pháp kết hợp kỹ thuật làm giàu mẫu sẽ giúp hạ thấp giới hạn phát hiện.

Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ đã xác định dư lượng các chất BVTV

carbamate và phenylurea rất hiệu quả. Việc sử dụng đầu dò khối phổ cho phép phân

tích đồng thời các chất BVTV với độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp, thời gian

phân tích nhanh.

Do sự hạn chế về kinh phí thực hiện đề tài chúng tôi đã chọn phương pháp sắc

kí lỏng đầu dò UV để xác định đồng thời 7 chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

sông. Trong trường hợp cần thiết thì sẽ xác nhận lại bằng sắc ký lỏng đầu dò khối phổ.

1.3. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG

1.3.1. Tầm quan trọng của phương pháp lấy mẫu thụ động

Phương pháp lấy mẫu thụ động phản ánh nồng độ trung bình theo từng thời gian

cụ thể vì thiết bị sẽ liên tục phơi nhiễm trong môi trường nước (hình 1. 2). Vì vậy,

phương pháp này có những ưu điểm nổi trội hơn hẳn so với phương pháp lấy mẫu chủ

động và tự động:

Hạn chế những nhược điểm so với lấy mẫu chủ động và tự động.

Hạ thấp giới hạn phát hiện do lấy mẫu trong thời gian dài.

Tiết kiệm thời gian và nhân lực.

Thiết bị đơn giản, không cần bảo trì.


Trang 12

Hình 1. 2: So sánh lấy mẫu chủ động và thụ động theo thời gian

1.3.2. Phân loại kỹ thuật lấy mẫu thụ động cho hợp chất hữu cơ [20]

1.3.2.1. Thiết bị màng bán thấm – SPMDs

SPMD lần đầu tiên được sản xuất năm 1990, bao gồm các túi hình ống, vỏ

thành mỏng làm bằng polyethylene mật độ thấp (LDPE), phủ kín với lipid phân tử

lượng cao, thường là triolein tổng hợp có độ tinh khiết cao. LDPE là một vật liệu

không xốp không có kích thước lỗ cố định, thường là 1 nm. Triolein là pha hấp thụ áp

dụng cho các hợp chất có logKOW > 3.

1.3.2.2. Lấy mẫu tích hợp chất hữu cơ phân cực – POCIS

Các POCIS được sử dụng để giám sát các chất ô nhiễm ưa nước như thuốc

BVTV, dược phẩm, steroid, hormon, kháng sinh và các sản phẩm chăm sóc cá nhân.

POCIS cho phép xác định nồng độ TWA trong nước trong thời gian dài (vài tuần).

Các POCIS bao gồm một pha nhận làm bằng vật liệu rắn (hấp thụ) kẹp giữa hai

màng khuếch tán polyethersulfone. Các loại chất hấp thụ sử dụng có thể thay đổi tùy

theo chất phân tích. Hai cấu hình thường được sử dụng là pharm-POCIS (chứa chất hấp


Trang 13

thụ Oasis HLB) và pest-POCIS (chứa một hỗn hợp của ba chất hấp thụ rắn (Isolute

ENV+ polystyrene divinylbenzen và Ambersorb 1500 carbon phân tán trên S-X3

Biobeads)).

1.3.2.3. Chemcatcher (loại hữu cơ)

Hệ thống này sử dụng một màng khuếch tán giới hạn và liên kết với một pha

hấp thụ rắn. Tốc độ tích lũy và chọn lọc được quy định bởi sự lựa chọn màng khuếch

tán và vật liệu hấp thụ rắn. Ví dụ một thiết kế được sử dụng để lấy mẫu các hợp chất

hữu cơ không phân cực với giá trị logKOW lớn hơn 4. Bộ này sử dụng một pha hấp thụ

C18, đường kính 47 mm làm pha nhận và màng LDPE khuếch tán, có thể sử dụng

màng khuếch tán làm bằng polyethersulphone. Các thiết kế khác đang được phát triển

cho một loạt các chất gây ô nhiễm mới nổi, bao gồm cả alkylphenol, thuốc chống viêm

và dược phẩm khác, steroid, sulfamid và kim loại (ví dụ như thủy ngân, thiếc và hợp

chất cơ kim của chúng).

1.3.2.4. Negligible depletion-solid-phase microextraction (nd-SPME)

Vi chiết pha rắn (SPME) là phương pháp chiết đơn giản với nhiều lợi thế hơn

chiết lỏng-lỏng và chiết pha rắn. Việc sử dụng các dung môi hữu cơ được giảm bớt và

kỹ thuật SPME đơn giản, chính xác, có thể được tự động dễ dàng, và thiết bị không tốn

kém. Ở dụng cụ này, phủ một lớp mỏng polymer trên một sợi silica quang học, thể tích

khoảng 10 - 150 nL. Cân bằng chiết thường đạt trong 30 phút. Khối lượng của chất

phân tích trên các sợi được xác định bằng sắc ký khí hoặc sắc ký lỏng hiệu năng cao.

1.3.2.5. Màng kín phủ lớp hấp thụ

Thiết bị này được gọi là MESCO (màng kín phủ lớp hấp thụ), tương ứng như kỹ

thuật SPME để cho phép lấy mẫu thụ động tích hợp của các chất ô nhiễm hữu cơ kỵ

nước. Bao gồm một thanh khuấy được sử dụng để khuấy chiết hấp thụ (SBSE) hoặc

một thanh silicone polymer kèm theo trong một màng làm bằng cellulose. Mẫu được

phân tích trực tiếp từ sự giải hấp nhiệt bằng GC, ít tốn thời gian chuẩn bị mẫu và làm

sạch.


Trang 14

1.3.2.6. Ceramic dosimeter

Sử dụng một ống gốm như hàng rào khuếch tán kèm theo một pha nhận bao

gồm hạt hấp thụ rắn. Gần đây, Ceramic dosimeter sử dụng lấy mẫu nước ngầm cho

benzene, toluene, ethyl benzene, xylene (BTEX) và naphthalene, sử dụng DOWEX

Optipore L-493 là pha hấp thụ. Ceramic dosimeter lấy mẫu nước ngầm trong 90 ngày

cho thấy hiệu suất rất tuyệt vời, được đánh giá bằng cách so sánh nồng độ TWA chất

gây ô nhiễm xác định bằng các phương pháp lấy mẫu tự động. Dựa trên nguyên tắc

này, các nhà nghiên cứu đề xuất sử dụng Amberlite IRA-743 như một pha nhận vững

chắc cho giám sát PAHs.

1.3.2.7. Túi nhựa khuếch tán polyethylene

Túi khuếch tán Polyethylene (PDB) lấy mẫu giúp loại bỏ khả năng mất chất dễ

bay hơi trong khi lấy mẫu VOC từ nước ngầm. Mô hình bao gồm một màng niêm

phong trong một chiếc túi hình trụ dài, chứa đầy nước khử ion. Túi được làm bằng

LDPE và hoạt động như một màng bán thấm cho phép lưu thông các VOC bị clo hóa.

VOC trong nước ngầm khuếch tán qua màng vào nước khử ion hóa trong túi cho đến

khi đạt tới cân bằng. Thông thường, PDBs mất khoảng 2 tuần để cân bằng. Khi cân

bằng này đã xảy ra, thu lấy bộ lấy mẫu.

Rất nhiều dụng cụ lấy mẫu thụ động được phát triển tùy vào khả năng ứng dụng

và mục đích nghiên cứu, hình 1. 3. Trong nghiên cứu của chúng tôi, do tính chất của

các chất BVTV phân cực nên chọn phát triển trên bộ lấy mẫu thụ động tích hợp các

chất hữu cơ phân cực – POCIS. Đây cũng là thiết bị đang được phát triển trong 15 năm

trở lại đây.


Trang 15

Hình 1. 3: Phân loại chất phân tích (logKow) theo thiết bị lấy mẫu thụ động

1.3.3. Cơ chế hấp phụ thụ động POCIS

Sự tích hợp của các chất ô nhiễm phân cực vào POCIS là kết quả của các quá

trình liên tiếp xảy ra trên bề mặt của màng và bên trong POCIS [21].

Đầu tiên, chất phân tích tan trong nước sẽ đi qua lớp biên giới nước – màng

(WBL) bằng sự khuếch tán. Tiếp theo là vận chuyển chất phân tích qua màng PES

thông qua các lỗ xốp đầy nước của nó. Cuối cùng, các chất di chuyển từ màng PES đến

vật liệu hấp thụ - Oasis HLB.


Trang 16

1.3.4. Cấu tạo bộ lấy mẫu POCIS

1.3.4.1. Cấu tạo POCIS

Hình 1. 4: Cấu trúc của POCIS

POCIS được sắp xếp theo cấu trúc một chiếc bánh sandwich, hình 1. 4. Gồm

màng (PES – polyethylenesulfone) - chất hấp thụ (Oasis HLB) – màng (PES –

polyethersulfone). POCIS được chuẩn bị theo những bước [22]:

(i) Màng PES đầu tiên được đặt trênvòng thép đầu tiên vòng thép được làm

bằng thép không gỉ, có đường kính trong 5.1 cm, đường kính ngoài 8.9 cm.

(ii) Chất hấp thụ được đặt vào trung tâm của màng PES.

(ii) Đặt màng PES thứ hai trên chất hấp thụ và nén lại bằng vòng thép thứ 2.

Tổng diện tích bề mặt của màng PES chứa chất hấp thụ khoảng 41 cm2 và tỷ số giữa

diện tích bề mặt màng trên khối lượng chất hấp thụ khoảng 200 cm2 g-1.

(iv) Vặn chặt bằng 3 ốc vít để giữ và ngăn chặn sự mất chất hấp thụ, hình 1. 5.

Hình 1. 5: Hình dạng bộ lấy mẫu tích hợp chất hữu cơ phân cực


Trang 17

1.3.4.2. Màng khuếch tán polyethersulfone (PES)

Chất liệu màng polyethersulfone cho tỷ lệ chất phân tích đi qua màng cao nhất

khi so với màng cellulose, nylon, … PES có thể loại trừ các phần tử nhiễu tốt nhờ kích

thước lỗ màng rất nhỏ, hạn chế tốt nhất sự phát triển của các sinh vật trên bề mặt màng,

PES có độ bền cao nên có thể lấy mẫu trong thời gian dài [23 – 24].

1.3.4.3. Chất hấp thụ Oasis HLB

Oasis HLB là một copolymer cân bằng ưa nước – ưa dầu (N-vinylpyrolidon và

divinylbenzen) rất thích hợp cho lấy mẫu đồng thời các chất hữu cơ phân cực (hình 1.

6), nên Oasis HLB rất thích hợp để chiết thu lấy các chất BVTV phân cực [25].

Hình 1. 6: Cấu trúc của pha hấp phụ Oasis HLB

1.3.5. Nguyên tắc phương pháp lấy mẫu POCIS

Lấy mẫu thụ động dựa trên dòng chảy tự do của chất phân tích từ môi trường

nước đi vào pha hấp thụ qua một màng lọc cho tới khi cân bằng được thiết lập hoặc cho

tới khi ngừng lấy mẫu (hình 1. 7) [26].


Trang 18

Hình 1. 7: Sự khuếch tán chất phân tích (chấm đỏ) từ nước vào pha hấp thụ

Sự hấp phụ chất phân tích lên bề mặt màng PES của bộ lấy mẫu POCIS tuân

theo định luật Langmuir [27] và hệ số nồng độ Cf được biểu diễn theo công thức:

C = = × 1 − e × (1.3.5.1)

Trong đó:

ku: là hệ số tích lũy của chất phân tích từ môi trường vào POCIS, L g−1 d−1

ke: là hệ số giải hấp của chất phân tích từ POCIS ra ngoài môi trường, d−1

t: là thời gian phơi nhiễm (ngày)

CPOCIS: là nồng độ chất ô nhiễm trong POCIS sau thời gian phơi nhiễm, μg g-1

Cwater: là nồng độ trung bình của chất ô nhiễm trong thời gian lấy mẫu, μg L-1

Cf: là tỷ số nồng độ của chất phân tích có trong POCIS và trong môi trường nước

Sự tích hợp các chất hữu cơ phân cực vào POCIS diễn ra qua 3 giai đoạn (hình 1. 8).

Giai đoạn 1 - trạng thái động học: làthời gian mà các hợp chất tích hợp một cách

tuyến tính, lúc này hệ số nồng độ Cf sẽ phụ thuộc tuyến tính theo thời gian tích hợp.

C = = k × t (1.3.5.2)


Trang 19

Trong khoảng thời gian tích lũy tuyến tính, ta tính được tốc độ lấy mẫu (RS) đặc

trưng cho từng chất phân tích theo công thức:

R = ××

(1.3.5.3)

Giai đoạn 2: sự tích lũy là đường cong do xuất hiện hiện tượng giải hấp (ke) chất

phân tích ra khỏi POCIS.

Giai đoạn 3 - trạng thái cân bằng, tốc độ chất hấp thụ vào POCIS bằng tốc độ giải

hấp của các chất này từ POCIS ra môi trường nước.

C = = K (1.3.5.4)

Thời gian của mỗi giai đoạn tùy thuộc vào chất phân tích và điều kiện môi

trường nơi lấy mẫu. Để đánh giá nồng độ trung bình theo thời gian của chất ô nhiễm,

các POCIS sẽ được phơi nhiễm trong giai đoạn tích lũy tuyến tính (giai đoạn 1), nồng

độ trung bình theo thời gian (time weighted average – TWA) được tính như sau:

TWA = C = ××

(1.3.5.5)

Trong đó:

MPOCIS : khối lượng chất hấp thụ cho vào trong mỗi POCIS, g

RS: tốc độ lấy mẫu, L ngày-1

KSW: hằng số phân bố của chất phân tích giữa POCIS và môi trường nước

TWA: nồng độ trung bình theo thời gian, µ L-1


Trang 20

Hình 1. 8: Đường hấp phụ của chất phân tích từ nước vào pha hấp phụ

1.3.6. Tốc độ lấy mẫu RS

Tốc độ lấy mẫu được định nghĩa là thể tích nước chứa chất phân tích đi qua dụng

cụ lấy mẫu trên đơn vị thời gian cụ thể [23].

Để tính nồng độ chất gây ô nhiễm trong môi trường, chúng ta phải hiệu chỉnh xác

định tốc độ lấy mẫu của mỗi chất phân tích dưới điều kiện phòng thí nghiệm (RS-lab), sử

dụng nước vô trùng, nước đề ion, nước cất, nước máy hoặc nước giếng [28].

Thực tế trong quá trình phơi nhiễm tại hiện trường lấy mẫu luôn có sự hấp thụ các

chất BVTV vào POCIS và sự giải hấp chúng ra khỏi POCIS, được đặc trưng bởi hằng

số hấp thụ ku và hằng số giải hấp ke. Chúng ta có thể xác định ku dựa vào thí nghiệm

hiệu chuẩn, nhưng để xác định ke còn gặp phải nhiều khó khăn. Do vậy hiện nay có xu

hướng nghiên cứu sử dụng các hợp chất tham chiếu hiệu năng (Performance Reference

Compounds – PRCs) để xác định ke và cũng để hiệu chỉnh lại (RS-corr) cho các điều kiện

khác nhau ở hiện trường lấy mẫu.


Trang 21

Điều kiện của một PRC:

Có tính chất gần với chất phân tích

Không hiện diện trong môi trường

Tương thích với thiết bị đang sử dụng phân tích.

Thường PRCs là các đồng vị deuterium của các chất phân tích.

Theo như vậy, PRCs được thêm vào chất hấp thụ trong POCIS trước khi hiệu

chuẩn và trước khi phơi nhiễm ngoài hiện trường. Sau thời gian phơi nhiễm, ke PRC-lab

và ke PRC-insitu được tính toán theo công thức:

k = (1.3.6.1)

k = (1.3.6.2)

Dựa vào ke, tốc độ lấy mẫu ngoài hiện trường được hiệu chỉnh lại:

R = × R (1.3.6.3)

Và nồng độ trung bình theo thời gian cũng được tính theo:

(1.3.6.4)

Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi chưa tìm được PRC thích hợp nên chỉ sử

dụng cách tính RS-lab xem như tương ứng với RS-insitu.

Trong đó:

Co PRC-lab: là nồng độ ban đầu của PRC thêm vào POCIS để hiệu chuẩn phòng thí

nghiệm, µg g-1.

Ct PRC-lab: là nồng độ của PRC còn lại trong POCIS hiệu chuẩn phòng thí nghiệm

sau thời gian t, µg g-1.

퐓퐖퐀 =퐂퐏퐎퐂퐈퐒 × 퐌퐏퐎퐂퐈퐒

퐑퐒 퐜퐨퐫퐫 × 퐭


Trang 22

Co PRC-insitu: là nồng độ ban đầu của PRC thêm vào POCIS để lấy mẫu hiện trường, µg

g-1.

Ct PRC-insitu: là nồng độ của PRC còn lại trong POCIS lấy mẫu hiện trường sau thời

gian t, µg g-1.

RS-lab: là tốc độ lấy mẫu của chất phân tích hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm,

L ngày-1.

RS-corr: là tốc độ lấy mẫu của chất phân tích sau khi hiệu chỉnh bằng cách sử

dụng PRC, L ngày-1.

ke PRC – lab: là hằng số giải hấp của PRC khi phơi nhiễm POCIS trong phòng thí

nghiệm, ngày-1.

ke PRC – insitu: là hằng số giải hấp của PRC khi phơi nhiễm POCIS ở hiện trường lấy

mẫu, ngày-1.

1.3.7. Các yếu tố ảnh hưởng lên sự tích lũy chất phân tích vào POCIS

Sự hấp thu của các chất phân tích phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

(i) Tính chất của chất hấp thụ và màng.

(ii) Tính chất hóa lý của các chất phân tích

(iii) Điều kiện môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, pH, độ mặn, lưu lượng dòng nước,

biofouling…[20], [25].

1.3.7.1. Ảnh hưởng của pH

Nghiên cứu của Harman và các cộng sự [21] nghiên cứu và thấy rằng ảnh hưởng

của pH đến tốc độ lấy mẫu phụ thuộc vào loại chất phân tích : với pH môi trường từ 3-

9 thì các chất baz có RS tăng trong khi đó những chất có tính acid có RS giảm, chất

trung tính thì RS không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên cần có những nghiên cứu thêm để đưa

ra một kết luận chung và đúng nhất.


Trang 23

1.3.7.2. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng nước

Độ khuấy trộn của dòng chảy ảnh hưởng rất nhiều đến sự tích lũy chất phân tích vào

POCIS. Nghiên cứu của Alvarez và cộng sự [24] cho thấy sự khuấy trộn làm tốc độ lấy

mẫu của các chất BVTV và dược phẩm (logKow < 3) vào POCIS tăng 4 – 9 lần. Do đó,

giá trị RS thu được trong phòng thí nghiệm theo các điều kiện nêu trên có thể không

phù hợp với nước mặt ngoài hiện trường, nghiên cứu ở hình 1. 9 [21] là một minh

chứng. Ở đây thí nghiệm này cho thấy tốc độ lấy mẫu của các chất phân tích thay đổi

khá lớn trong các môi trường nước khác nhau.

Hình 1. 9: So sánh tốc độ lấy mẫu của giữa hiện trường và phòng thí nghiệm. Trong đó DW là nước sông hạ nguồn, EW là nước thải, Lab là phòng thí nghiệm.

EDC: chất ảnh hưởng nội tiết (endocrine-disrupting chemical); E1:Oestrone

E2:17α-ethinylestradiol; BPA: Bisphenol A.

1.3.7.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ

Khi nhiệt độ tăng, tốc độ lấy mẫu của hấu hết các chất tăng, theo kết quả nghiên

cứu phụ lục bảng 3 [21].


Trang 24

1.3.7.4. Ảnh hưởng của biofouling

Hình 1. 10: POCIS với 2 môi trường lấy mẫu khác nhau (ít ô nhiễm và ô nhiễm)

Biofouling là sự tích tụ của vi sinh vật, thực vật, tảo, các loài động vật trên một

bề mặt ướt, hình 1. 10). Màng PES tương đối ít nhạy với biofouling, tuy nhiên PES

không phải miễn dịch hoàn toàn với biofouling mà tùy thuộc vào môi trường phơi

nhiễm, vào hợp chất và tùy vào ái lực của các chất phân tích khác nhau với lớp

biofouling [20 - 21].


Trang 25

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ

2.1.1. Thiết bị, dụng cụ

- Hệ HPLC của hãng SHIMADZU với bơm LC-20AD.

- Đầu dò SPD-20A (Shimadzu)

- Máy quang phổ UV-1800 SHIMADZU.

- Cột sắc kí: cột Kromasil 100-3.5, C18 với chiều dài 150 mm, đường kính cột 4.6

mm, kích thước hạt pha tĩnh 5 µm.

- Máy siêu âm Elma S18H.

- Cân phân tích Mettler Toledo.

- Bộ rút chân không của hãng Agilent.

- Các vỏ cột SPE Varian rỗng, cốc thủy tinh các loại, phễu, pasteur pipet, pipet

các loại, ống COD thể tích 10 mL đã được vạch sẵn đến 1 mL.

- Vòng POCIS làm bằng thép không gỉ (mua từ Pháp).

2.1.2. Hóa chất

Dung môi accetonitril (ACN) (Merck), methanol (MeOH), ethyl acetatate (EA),

và acetone (A) (Labscan), acid formic loại tinh khiết (Merck), nước cất hai lần.

Hạt pha tĩnh C18 (Agilent), hạt pha tĩnh Oasis HLB (Waters, 60 µm).

Các chất chuẩn simazine (99,5%), thiodicarb (99,8%), carbofuran (99,9%),

chlortoluron (99,6%), atrazine (100%), isoproturon (99,6%) và diuron (100%) được

mua từ TechLab (Pháp).

Các dung dịch chuẩn được pha riêng ở nồng độ 1000 mg L-1 và 100 mg L-1 trong

methanol (HPLC grade ≥ 99,9%).

Trong các thí nghiệm khảo sát, chúng tôi chuẩn bị các dung dịch chuẩn hỗn hợp

trung gian có nồng độ các chất phân tích (như phụ lục bảng 4).


Trang 26

Tùy vào thí nghiệm cụ thể và nồng độ cần khảo sát mà các chất chuẩn được pha

với nồng độ khác nhau.

2.2. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG KẾT HỢP CHIẾT PHA RẮN

2.2.1. Phương pháp sắc ký lỏng đầu dò UV

Để phát triển phương pháp lấy mẫu thụ động POCIS cho mẫu nước, vì không có

sẵn phương pháp xác định nên chúng tôi phát triển phương pháp để xác định các chất

BVTV trong mẫu nước sông. Theo đó sẽ áp dụng để so sánh xác định đồng thời các

chất BVTV nghiên cứu trong nước sông theo 2 phương thức lấy mẫu, đó là lấy mẫu

chủ động và lấy mẫu thụ động.

2.2.1.1. Xây dựng phương pháp phân tích chất BVTV phân cực

Để phát tiển một phương pháp phân tích cần khảo sát các thông số thiết bị để tìm

ra điều kiện phân tích cụ thể nhằm đi đến một kết quả phân tích chính xác. Trong đề tài

này, chúng tôi tiến hành khảo sát với những thông số: (i) bước sóng hấp thu cực đại

của chất phân tích trên đầu dò UV, (ii) tỉ lệ pha động acetonitril và nước.

Hình 2. 1: Phổ hấp thu UV của 7 chất BVTV


Trang 27

Nhằm xác định bước sóng hấp thu cực đại của các chất BVTV nghiên cứu, các

chất (10 mg L-1) được quét phổ hấp thu trên máy đo quang UV-1800 SHIMADZU.

Simazine, atrazine, thiodicarb và chlorotoluron hấp thu cực đại ở vùng 220 nm – 230

nm, isoproturon và diuron lại cho tín hiệu cao ở 240 nm – 260 nm. Carbofuran cho hấp

thu mạnh ở bước sóng 202 nm. Tuy nhiên, do đầu dò UV trên hệ sắc ký lỏng chỉ có thể

xác định đồng thời hai bước sóng nên chúng tôi chọn 220 nm và 254 nm cho 7 chất

BVTV ở trên.

Trên hệ sắc ký lỏng cố định pha tĩnh C18 của phòng thí nghiệm chúng tôi, pha

động là yếu tố quan trọng quyết định khả năng rửa giải của các chất phân tích. Theo tài

liệu tham khảo [8], phân tích chất BVTV thường sử dụng pha động là ACN và nước

(hoặc đệm). Đề tài cũng hướng đến quy trình phân tích đơn giản và áp dụng được cho

đầu dò khối phổ về sau này nên 2 loại dung môi pha động được khảo sát là (i)

ACN/HCOOH 0,1% và (ii) ACN/H2O với các thông số cố định:

o Tốc độ dòng: 1,00 mL phút-1.

o Thể tích tiêm: 20 µL.

o Bước sóng: 220 và 254 nm.

Kết quả thu được cho thấy hai loại pha động trên đều cho khả năng tách như nhau

ở cùng tỷ lệ pha động nhưng hệ ACN/H2O cho tỉ lệ nhiễu nền trên tín hiệu của chất

phân tích thấp hơn nên chúng tôi chọn pha động là ACN/H2O. Ngoài ra nước còn là

dung môi đơn giản và rẻ tiền.

Thành phần ACN trong pha động càng cao, các chất càng rửa giải nhanh, thành

phần nước càng cao, hệ số phân giải giữa 2 chất càng lớn. Chúng tôi đã thay đổi tỷ lệ

ACN và nước để khả năng tách của các chất là tốt nhất và thời gian phân tích nhanh.

Qua kết quả khảo sát, chúng tôi chọn hệ ACN/H2O (35/65, v/v) làm pha động. Chi tiết

được nêu trong khóa luận tốt nghiệp của Lê Thị Hồng Tân [29].


Trang 28

Thông số trên thiết bị:

2.2.1.2. Định danh

Tổng hợp của 3 tương tác: (i) chất phân tích và pha tĩnh, (ii) chất phân tích và

pha động, (iii) pha tĩnh và pha động sẽ quyết định chất nào được rửa giải ra khỏi cột

trước tiên khi lực lưu giữ trên cột là nhỏ nhất và ngược lại. Thứ tự rửa giải các chất

BVTV như sau: simazine, thiodicarb, carbofuran, chlortoluron, atrazine, isoproturon,

diuron.

Hình 2. 2: Sắc ký đồ chuẩn của 7 chất BVTV ở nồng độ 4 mg L-1.

Theo thứ tự: 1. simazine, 2. thiodicarb,3. carbofuran, 4. chlortoluron, 5. atrazine, 6.

isoproton, 7. diuron

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 min0

25000

50000

75000

uV

o Cột : Kromasil C18 100-3,5; 4,6 × 150 mm; 3,5 mm

o Đầu dò : UV (220 nm và 254 nm)

o Pha động : ACN/H2O (35/65, v/v)

o Tốc độ dòng : 1,0 mL phút-1

o Thể tích tiêm : 20 L

220 nm

254 nm

1

2 3

4

5

6 7


Trang 29

Chúng tôi cũng kiểm chứng sự ổn định thời gian lưu của các chất BVTV theo

thời gian. Nếu thời gian lưu các chất sai lệch quá nhiều (trên 0,1 phút) thì chúng tôi sẽ

tiếp tục kiểm tra trên khối phổ. Bảng 2.1 cho thấy trên hệ HPLC – UV của phòng thí

nghiệm chúng tôi, các chất BVTV có thời gian lưu rất ổn định với RSD ≤ 1,0 %, cho

phép định lượng chính xác chất phân tích và phát triển phương pháp lấy mẫu thụ động

– POCIS.

Bảng 2. 1: Kiểm chứng sự ổn định của thời gian lưu các chất BVTV theo thời gian

(từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2013)

Chất t’R

(T.8)

t’R

(T.9)

t’R

(T.10)

t’R

(T.12) t’R-TB

RSD

(%)

Simazine 6,837 6,818 6,816 6,821 6,823 0,14

Thiodicarb 8,070 8,012 8,005 8,018 8,026 0,37

Carbofuran 10,064 9,967 9,929 9,823 9,946 1,0

Chlorotoluron 10,973 10,853 10,840 10,826 10,873 0,62

Atrazine 12,192 12,052 12,042 12,067 12,088 0,58

Isoproturon 13,497 13,375 13,373 13,419 13,416 0,43

Diuron 14,451 14,238 14,216 14,187 14,273 0,84

2.2.1.3. Khoảng tuyến tính

Để quy trình phân tích có thể áp dụng cho đa đối tượng mẫu ở các nồng độ khác

nhau chúng tôi đã khảo sát khoảng nồng độ làm việc của các chất phân tích.


Trang 30

Hình 2. 3: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính 7 chất BVTV

Đường chuẩn hình 2. 3 thể hiện mối liên hệ giữa nồng độ và diện tích của 7 chất

BVTV, với hệ số tương quan R2 thu được từ 0,9985 đến 0,9994.

Bảng 2. 2: Khảo sát khoảng tuyến tính của các chất BVTV

Chất

Phương trình hồi quy

Speak = y, Cmg L-1= x

R²

Bậc

tuyến

tính

Cmin

(mgL-1)

Cmax

(mgL-1)

Simazine y = 210201,56x – 5044,374 0,9994 104 0,003 10,10

Thiodicarb y = 37955,06x + 5134,11 0,9987 6,66x103 0,012 80,20

Carbofuran* y = 36205x + 442,8 0,999 - 0,474 10,47

Chlorotoluron y = 65252,90x – 35378,16 0,9985 104 0,009 90,20

Atrazine* y = 21594x + 4672,2 0,999 - 0,465 10,28

Isoproturon y = 60701,90x – 937,56 0,9988 104 0,009 90,40

Diuron y = 100805,84x – 43137,07 0,9994 104 0,012 120,00

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

14000000

0 20 40 60 80 100 120

Diệ

n tíc

h

Nồng độ mg L-1

KHOẢNG TUYẾN TÍNH CÁC CHẤT BVTV

Simazine

Thiodicarb

Carbofuran

Chlortoluron

Isoproturon

Atrazine

Diuron


Trang 31

*Do hạn chế hóa chất, mặt khác nồng độ các chất này trong môi trường rất thấp nên chúng tôi chỉ

khảo sát đến 10 mg L-1.

Cmin: nồng độ khảo sát thấp nhất của các chất BVTV trong khoảng tuyến tính.

Cmax: nồng độ khảo sát lớn nhất của các chất BVTV trong khoảng tuyến tính.

2.2.2. Xử lý mẫu – kỹ thuật chiết pha rắn

2.2.2.1. Xây dựng phương pháp chiết pha rắn

Hàm lượng chất BVTV trong nước bề mặt được quy định khá nghiêm ngặt, giới

hạn chất BVTV trong nước theo tiêu chuẩn Châu Âu là 0,1 µg L-1 [30], của tổ chức bảo

vệ môi trường Mỹ là 40 µg L-1 (carbofuran), 3µg L-1 (atrazine), 4 µg L-1 (simazine)

[31], và ở Việt Nam vẫn chưa quy định giới hạn các chất này trong nước bề mặt [32].

Vì vậy quy trình làm giàu mẫu cùng với loại tạp là rất quan trọng nên kỹ thuật chiết

pha rắn được sử dụng. Do tính chất của các chất BVTV phân tích nên 2 loại pha tĩnh

C18 và Oasis HLB được khảo sát [33].

Các bước chúng tôi chọn khảo sát:

i. Dung môi rửa giải

ii. Thể tích dung môi rửa giải

iii. Dung môi rửa tạp

iv. Thể tích dung dịch mẫu chiết qua cột SPE.

Chọn dung môi rửa giải phải đảm bảo lôi kéo hoàn toàn chất phân tích ra khỏi cột

chiết pha rắn.Khảo sát bước đầu trên cột C18, kết quả bảng 2.3 chúng tôi nhận thấy các

dung môi đều rửa giải hiệu quả các chất BVTV ra khỏi cột C18 nhưng methanol được

chọn do ưu việt hơn so với các dung môi còn lại.


Trang 32

Bảng 2. 3: Kết quả khảo sát loại dung môi rửa giải trên cột SPE- C18

Chất* Nồng độ,

µg L-1

HSTH (%), (RSD (%), n = 3)

Acetone MeOH Acetone/EA MeOH/EA

Simazine 43,2 99,1 (0,66) 99,8 (3,1) 101,0 (0,58) 100,8 (5,8)

Thiodicarb 157,6 95,3 (0,036) 101,7 (4,0) 97,8 (1,6) 98,0 (6,0)

Chlortoluron 114,4 98,0 (0,55) 103,6 (3,1) 98,8 (1,2) 99,2 (6,3)

Isoproturon 120,8 98,7 (0,26) 99,8 (3,3) 102,4 (2,0) 100,3 (6,2)

Diuron 155,2 98,2 (0,62) 104,4 (3,5) 99,7 (0,94) 99,5 (7,3)

*Do hóa chất chưa về kịp nên chúng tôi chỉ khảo sát trên 5 chất BVTV phân cực.

Chúng tôi sử dụng dung môi rửa giải được chọn ở trêntiếp tục khảo sát đồng thời

cho 2 cột chiết C18 và Oasis HLB với thể tích methanol rửa giải. Sử dụng 25 mL nước

cất 2 lần thêm chuẩn các chất BVTV để làm nền khảo sát. Kết quả thu được thể hiện ở

bảng 2. 4.


Trang 33

Bảng 2. 4: Kết quả thể tích methanol rửa giải trên cột C18 và Oasis HLB

*Do hóa chất chưa về kịp nên chúng tôi chỉ khảo sát trên 5 chất BVTV phân cực.

Cấu trúc của các hạt pha tĩnh Oasis HLB có nhóm N-vinylpyrrolidone phân cựcsẽ

tương tác mạnh với các chất BVTV phân cực hơn C18, do đó cần phải sử dụng nhiều

methanol hơn để rửa giải hoàn toàn chất phân tích ra khỏi cột nên chúng tôi chọn 3 mL

methanol.

Chúng tôi cũng khảo sát thành phần hỗn hợp rửa tạp trên cả hai loại cột bằng

cách thay đổi tỷ lệ methanol/nước, với thể tích cố định 10 mL. Mẫu nước sông Sài Gòn

(lấy mẫu tại cầu Calmette) được lọc qua màng GF/F 0,70 µm và thêm chuẩn các chất

BVTV. 200 mL mẫu nước sông Sài Gòn thêm chuẩn này được đưa qua cột chiết SPE.

Sử dụng 3 mL methanol rửa giải, dung dịch cuối cùng đưa về 1 mL với methanol.

Chất* Nồng độ

µg L-1

HSTH (%) (RSD (%), n = 3)

2 mL 3 mL 4 mL

C18 Oasis

HLB C18

Oasis

HLB C18

Oasis

HLB

Simazine 43,2 99,9

(2,0)

88,6

(7,5)

97,5

(1,0)

96,7

(5,2)

100,1

(3,8)

93,2

(2,4)

Thiodicarb 157,6 99,6

(1,5)

80,0

(8,1)

99,2

(1,4)

90,9

(2,5)

103,4

(2,4)

91,8

(7,8)

Chlotoluron 114,4 99,1

(1,4)

92,6

(8,9)

98,5

(2,3)

97,7

(4,5)

101,1

(3,1)

96,4

(3,6)

Isoproturon 120,8 104,0

(0,80)

94,9

(12)

101,8

(2,6)

98,5

(4,6)

105,1

(4,9)

96,1

(4,4)

Diuron 155,2 99,8

(0,80)

89,4

(7,4)

98,2

(1,8)

96,0

(4,2)

101,5

(3,5)

96,6

(3,0)


Trang 34

Bảng 2. 5: Kết quả khảo sát tỉ lệ methanol trong dung dịch rửa tạp

Chất* Nồng độ

µg L-1

HSTH (%) (RSD (%), n = 2) tại các tỉ lệ MeOH

5% 7% 10%

C18 Oasis

HLB C18

Oasis

HLB C18

Oasis

HLB

Simazine 5,4 103,2

(3,7)

98,5

(1,2)

91,4

(6,2)

102,6

(2,5)

71,2

(1,2)

90,7

(1,0)

Thiodicarb 19,7 84,5

(3,6)

83,1

(0,50)

78,9

(3,7)

87,9

(5,4)

62,1

(7,5)

77,3

(6,4)

Chlotoluron 14,3 100,8

(2,5)

92,1

(1,9)

88,2

(5,5)

94,8

(3,4)

72,9

(2,6)

85,1

(1,6)

Isoproturon 15,1 99,7

(5,2)

90,1

(1,6)

88,7

(3,5)

93,1

(0,90)

71,5

(0,70)

81,9

(2,5)

Diuron 19,4 98,5

(1,9)

91,6

(3,1)

87,5

(5,6)

94,3

(1,4)

70,2

(1,4)

84,0

(5,7)

*Do hóa chất chưa về kịp nên ban đầu chúng tôi chỉ khảo sát trên 5 chất BVTV phân cực.

Pha tĩnh C18 lưu giữ các chất BVTV phân cực kém hơn Oasis HLB nên ở cùng

tỷ lệ methanol 7 % trong nước thì sự mất chất phân tích trên cột C18 nhiều hơn cột

Oasis HLB. Khi thành phần methanol càng tăng (10 %), cả cột C18 và Oasis HLB đều

bị mất chất phân tích. Vậy, dung dịch rửa tạp thích hợp cho cột chiết Oasis HLB là 7 %

methanol trong nước.

Các thể tích dung dịch mẫu qua cột chiết pha rắn cũng được khảo sát và trình bày

chi tiết trong khóa luận tốt nghiệp của Lê Thị Hồng Tân [29]. Thể tích này càng lớn thì

hệ số làm giàu mẫu càng lớn, giúp hạ thấp giới hạn phát hiện. Tuy nhiên, thể tích mẫu

quá lớn sẽ làm tắt nghẽn cột chiết, chất phân tích có thể bị kéo ra khỏi cột chiết theo

dung môi hòa tan mẫu [33] nên chúng tôi cố định 200 mL mẫu tải qua cột chiết pha


Trang 35

rắn. Mục tiêu của đề tài là đi đến phát triển bộ lấy mẫu thụ động POCIS cho các chất

BVTV phân cực với chất hấp thụ là Oasis HLB nên chúng tôi sử dụng quy trình chiết

trên cột SPE – Oasis HLB cho các khảo sát tiếp theo.

Quy trình xử lí mẫu trên cột chiết SPE –Oasis HLB:

2.2.2.2. Đánh giá phương pháp xử lý mẫu nước xác định các chất BVTV

Giai đoạn lọc mẫu nước sông bằng giấy lọc sẽ giữ lại các hạt rắn lơ lửng trước

khi qua cột SPE, và các chất BVTV có thể hấp phụ lên các hạt rắn này, làm mất chất

phân tích. Mặc khác, chất phân tích có thể hấp phụ lên chính giấy lọc. Ở nồng độ thấp,

qua càng nhiều giai đoạn xử lý mẫu, các chất phân tích bị mất càng cao. Vì nồng độ

Oasis HLB (200 mg)

Tiêm 20 µL vào hệ HPLC - UV

200 mL mẫu nước

Hoạt hóa

3 mL methanol

3 mL nước

Lọc qua màng GF/F 0,70 µm

Rửa tạp: 10 mL hỗn hợp (methanol/nước (7/93,v/v))

Rửa giải: 3 x 1 mL methanol Thổi argon

đến < 0,5 mL

Hòa tan lại trong 1 mL methanol


Trang 36

thực tế của các hợp chất phân tích trong nền mẫu rất thấp (µg L-1) [32] nên chúng tôi

khảo sát trên mẫu thêm chuẩn nồng độ nhỏ để phản ánh đúng với nồng độ thực tế ở

môi trường.

Nước cất 2 lần và mẫu nước sông Nhà Bè thêm chuẩn ở các nồng độ khác nhau,

lọc qua màng GF/F 0,70 µm và qua cột chiết pha rắn Oasiss HLB như quy trình mục

2.2.2.1. Các kết quả thu được bảng 2. 6 và 2. 7.

Bảng 2. 6: Hiệu suất thu hồi chất BVTV thêm chuẩn sau lọc

TÊN

Nước cất thêm chuẩn Sông Nhà Bè thêm chuẩn

HSTH (%)

(RSD (%), n=3)

Nồng độ

(µg L-1)

HSTH (%)

(RSD (%), n=3)

Nồng độ

(µg L-1)

Simazine 94,9 (6,1) 2,52 102,5 (0,60) 1,00

Thiodicarb 91,6 (6,8) 2,52 98,6(13,4) 1,00

Carbofuran 94,8 (5,6) 2,51 98,6 (8,0) 1,00

Chlortoluron 94,3 (6,6) 2,50 109,4 (2,1) 1,00

Atrazine 94,0 (6,1) 2,50 106,6 (1,7) 1,00

Isoproturon 93,5 (6,8) 2,50 82,4(0,80) 1,00

Diuron 95,8 (6,8) 2,53 103,7 (2,7) 1,00

Nền nước cất và sông Nhà Bè thêm chuẩn ở 2 nồng độ khác nhau để kiểm tra sự

ổn định của phương pháp chiết mẫu bằng kỹ thuật chiết pha rắn – Oasis HLB. Kết quả

bảng 2. 6 chúng tôi thấy rằng nền mẫu nước sông Nhà Bè có tạp chất nhiều hơn, nhưng

khi khảo sát ở nồng độ thấp hơn (1 µg L-1) thì hiệu suất thu hồi chất BVTV qua quá

trình chiết rất cao và ổn định từ 82,4 – 109,4 % (RSD < 15 %) khi so với nền nước cất

2 lần từ 91,6 – 95,8 % (RSD < 7 %). Kết quả này chứng tỏ quá trình chiết pha rắn với

pha tĩnh Oasis HLB ổn định và độ thu hồi cao, cho phép áp dụng chiết chất BVTV

phân cực cho các nền mẫu nước sông.


Trang 37

Bảng 2. 7: Hiệu suất thu hồi chất BVTV thêm chuẩn trước và sau lọc

Chất

HSTH (%) (RSD (%), n = 3)thêm chuẩn 0,1 µg L-1

Nước cất 2 lần Sông Nhà Bè

Sau lọc Trước lọc Sau lọc Trước lọc

Simazine 101,2 (2,2) 74,6 (11) 92,7 (7,6) 71,7 (13)

Thiodicarb 79,0 (23) 77,0 (13) 83,4 (11) 55,9 (34)

Carbofuran 95,7 (6,5) 77,3 (18) 91,0 (3,8) 79,9 (16)

Chlortoluron 109,0 (11) 93,2 (9,2) 95,7 (14) 85,4 (25)

Atrazine 99,6 (0,50) 78,2 (12) 102,6 (11) 92,1 (19)

Isoproturon 95,9 (6,4) 40,2 (12) 85,2 (3,9) 43,6 (8,0)

Diuron 104,8 (8,2) 67,9 (5,6) 95,8 (7,8) 61,8 (6,6)

Ở nồng độ thêm chuẩn 0,1 µg L-1, bảng 2. 7, trong giai đoạn lọc mẫu, các chất

BVTV có thể bị hấp phụ trên thành bình và lên các hạt rắn lơ lửng có trong nền mẫu,

đặc biệt là các chất kém bền như thiodicarb và isoproturon. So với quy trình chiết thêm

chuẩn sau lọc có độ thu hồi > 67,9 % (RSD < 11 %) thì hiệu suất thu hồi cho cả quy

trình lọc và chiết mẫu trên 60 % đối với nền nước cất và trên 55 % đối với nền nước

sông Nhà bè, ngoại trừ isoproturon cho hiệu suất thu hồi 43,6 %. Do nồng độ khảo sát

rất thấp nên chất phân tích mất càng nhiều và sai số cho phép lớn nên quy trình xử lý

mẫu của chúng tôi sẽ được áp dụng để xác định chất BVTV trong nước bề mặt sông.

2.2.2.3. Đánh giá phương pháp phân tích

Giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (MQL) của phương pháp cần

tính đến các yếu tố ảnh hưởng trong nền mẫu phân tích, vì vậy chúng tôi thêm chuẩn

vào mẫu nước sông Sài Gòn, lọc qua màng GF/F 0,70 µm và qua cột chiết Oasis HLB

như quy trình mục 2.2.2.1.


Trang 38

MDL và MQL được tính dựa trên tỉ lệ S/N với S là chiều cao tín hiệu của chất

phân tích, N là chiều cao của nhiễu nền xung quanh chất phân tích. MDL xác định khi

S/N = 3 và MQL xác định khi S/N = 10.

Bảng 2. 8: Kết quả xác định MDL, MQL

Tên chất Nồng độ

(µg L-1) S N

MDL

(µg L-1)

MQL

(µg L-1)

Simazine 0,11 325 19 0,019 0,063

Thiodicarb 0,11 56 5 0,029 0,098

Carbofuran 0,13 55 4 0,028 0,094

Chlortoluron 0,11 209 12 0,018 0,060

Atrazine 0,12 312 15 0,017 0,057

Isoproturon 0,10 58 5 0,026 0,086

Diuron 0,12 79 5 0,023 0,076

Số liệu bảng 2.8 cho thấy 7 chất BVTV đều có thể phát hiện ở nồng độ rất thấp

trong môi trường với MQL từ 0,057 – 0,098 µg L-1 (tương ứng cho atrazine và

thiodicarb). Các chất còn lại có MQL đáp ứng phân tích được mẫu nước có nồng độ

chất BVTV rất thấp. Do vậy phương pháp xử lý mẫu và phân tích của chúng tôi xây

dựng thỏa mãn tiêu chuẩn nồng độ chất BVTV cho phép trong nước của Châu Âu.

2.3. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG BẰNG POCIS

2.3.1. Sự ổn định của chất BVTV trong Oasis HLB

Vì chất BVTV lấy trong mẫu môi trường sẽ đi vào pha hấp thụ trong thời gian dài

nên chúng tôi kiểm tra lại sự ổn định của các chất BVTV này trong Oasis HLB.

2.3.2.1. Rửa bột Oasis HLB

Tiến hành cân 6,5 g bột Oasis HLB cột chiết pha rắn rỗng, thấm ướt bột với

methanol. Lần lượt rửa từng mL methanol qua cột này, tổng thể tích rửa là 20 mL. Thổi


Trang 39

nhẹ dưới dòng khí argon kèm theo rút chân không đến khi bột Oasis HLB khô (60

phút) [34 – 35] (phụ lục hình 1).

2.3.2.2. Tẩm chất BVTV vào bột Oasis HLB

Bình cầu 250 mL rửa sạch bằng K2Cr2O7, sau đó tráng rửa nhiều lần với aceton và

methanol, sấy khô.

Cân 5,02 g Oasis HLB đã rửa cho vào bình cầu.

Thêm 20 mL methanol vào cốc sạch 100 mL. Hút 200 μL chuẩn 5 chất BVTV vào

cốc này. Nồng độ chất BVTV trong Oasis HLB như phụ lục bảng 5.

Chuyển dung dịch từ cốc vào bình cầu chứa Oasis HLB mới cân. Tráng rửa cốc

bằng methanol 3 lần (mỗi lần 5 mL) gộp vào bình cầu và đánh siêu trong 15 phút

(phụ lục hình 2).

Cô quay bình cầu ở 50 oC, tốc độ 39 vòng phút-1, tránh làm bột Oasis HLB khô bị

văng khắp bình.

Sấy bình ở 70 oC trong 3 giờ. Bảo quản bột trong ngăn lạnh.

Cân 200 mg bột Oasis HLB đã tẩm một số chất BVTVvào cột chiết SPE và bảo

quản 7 ngày trong tủ mát, sau đó phân tích lại bằng cách chiết lấy các chất và phân tích

như quy trình mục 2.2.2.1, kết quả như bảng 2. 9.


Trang 40

2.3.2.3. Kết quả khảo sát sự ổn định của chất BVTV trong Oasis HLB

Bảng 2.9: Hiệu suất thu hồi chất BVTV sau khi tẩm vào bột Oasis HLB

Chất* mOasis HLB

7 ngày, g

0 ngày 7 ngày

CLT,

mg L-1

Cđo,

mg L-1

%

HSTH

%RSD

n = 3

Thiodicarb

0,2052

0,1999

0,2064

0,978 1,041 106,38 4,4

Chlortoluron 0,685 0,877 118,35 3,6

Atrazine – d5 0,815 0,790 96,88 4,0

Isoproturon 0,848 0,855 100,81 3,7

Diuron 1,272 1,251 98,34 4,1

*: Do hóa chất chưa về kịp nên bước đầu chúng tôi chỉ khảo sát 4 thuốc BVTV và 1 đồng vị atrazine -

d5. Các chất BVTV nghiên cứu có logKow tương đối gần nhau (bảng 1.1.) nên các chất này xem như

đại diện cho 7 chất BVTV phân cực.

Phần trăm hiệu suất thu hồi của các chất BVTV sau khi tẩm và bảo quản 7 ngày

đạt 96,9 % - 118,4 % tương ứng cho atrazine – d5 và thiodicarb cho thấy các chất

BVTV sau khi hấp thụ vào pha Oasis HLB không bị mất theo thời gian và ổn định.

Một số thí nghiệm khác của J.C. Carlson và cộng sự 2013 [36] cũng đã cho thấy

các chất BVTV rất bền và ổn định trong chất hấp phụ của POCIS Oasis HLB sau một

thời gian rất dài đến 609 ngày nên có thể sử dụng Oasis HLB lấy mẫu các chất BVTV

phân cực trong thời gian dài.

2.3.2. Chuẩn bị và cách tiến hành trên POCIS

Trước khi triển khai lấy mẫu POCIS ở hiện trường để ước lượng nồng độ TWA

của chất BVTVtrong môi trường nước, cần có một thí nghiệm hiệu chuẩn POCIS ở


Trang 41

phòng thí nghiệm có điều kiện gần giống điều kiện của môi trường, để xác định tốc độ

lấy mẫu (RS-lab, L ngày-1).

2.3.2.1. Chuẩn bị bột Oasis HLB

Bột Oasis HLB được rửa sạch với methanol như mục 2.3.2.1. nhưng không tẩm

chất BVTV. Bảo quản bột ở 4 oC.

2.3.2.2. Lắp POCIS

Lắp các POCIS như mô tả như mục 1.3.4.1. bao gồm bột Oasis HLB và màng

PES. Các bước được chúng tôi tự lắp và ghi nhận lại cụ thể trong phụ lục hình 3 - 4.

Đặt vòng POCIS đầu tiên lên cân.

Đặt 1 màng PES lên, mặt nhám ngửa lên. Cân 200 mg bột Oasis HLB vào giữa

màng PES.

Đặt màng PES thứ 2 lên trên, mặt bóng hướng ra ngoài.

Đặt vòng POCIS còn lại lên trên cùng, lưu ý các lỗ vít phải khớp nhau.

Nhấc toàn bộ hệ thống ra ngoài, đặt nằm ngang.

Xiết 3 ốc vít lại, bảo quản tủ lạnh cho đến khi sử dụng.

2.3.2.3. Gỡ POCIS

o Dùng bàn chải đánh răng mềm để cọ rửa xung quanh POCIS và cả mặt ngoài của

màng PES với nước cất 2 lần để loại những chất dơ bám trên màng và trên POCIS.

o Bọc POCIS bằng giấy nhôm, đặt thẳng đứng, có lót giấy thấm nước phía dưới để

hút nước, bảo quản tủ lạnh 1 đêm.

o Đặt POCIS theo hướng ốc ngửa lên trên, mở vít và nhấc 1 vòng POCIS ra.

o Chuyển toàn bộ bột Oasis HLB trên màng PES vào cốc sạch.

2.3.2.4. Chiết chất phân tích trong POCIS

Chất phân tích hấp thụ vào trong Oasis HLB và dính trên màng PES được chiết riêng.

Chiết chất BVTV trong bột Oasis HLB: Chuyển tất cả bột Oasis HLB từ cốc vào cột

chiết pha rắn rỗng đã cân trước khối lượng cùng với 2 màng fit (polyethylene). Rút

chân không và thổi argon để bột Oasis HLB khô. Cân lại cột này để xác định lượng bột


Trang 42

Oasis HLB còn lại trong POCIS sau khi phơi nhiễm. Rửa tạp và rửa giải lấy các chất

BVTV theo quy trình mục 2.2.2.1.

Chiết chất BVTV trong màng PES: Màng PES được rửa sạch với nước cất, cắt nhỏ và

đánh siêu âm 5 phút sử dụng 5 mL methanol (3 lần). Gộp chung dịch chiết lại và thổi

argon đến còn 0,5 mL dung dịch và định mức lại trong 1 mL với methanol.

2.3.3. Hiệu chuẩn POCIS trong phòng thí nghiệm

2.3.3.1. Mục đích hiệu chuẩn POCIS trong phòng thí nghiệm

Trước khi phát triển POCIS lấy mẫu hiện trường cần có thí nghiệm hiệu chuẩn

POCIS trong điều kiện phòng thí nghiệm để dự đoán nồng độ trung bình của các chất

BVTV tích lũy vào POCIS, đặc trưng bởi tốc độ lấy mẫu RS-lab (L ngày-1).

Thời gian hiệu chuẩn thường là 21 ngày và cứ sau 3 ngày các POCIS sẽ được

xác định 1 lần [28], [35]; hoặc sau 5, 9, 15, 21 ngày [7]; 1, 3, 7, 14, 21, 31 ngày [21].

Và các kết quả nghiên cứu khác đều cho thấy thời gian để các chất BVTV phân cực

tích lũy tuyến tính vào POCIS là từ 7 – 21 ngày [7], [25]. Do điều kiện kinh phí còn

hạn hẹp và bước đầu phát triển phương pháp nên chúng tôi chọn các khoảng thời gian

khảo sát là 7, 14 và 21 ngày.

2.3.3.2. Chuẩn bị bể thí nghiệm

Cho 80 lít nước máy có các thông số như bảng 2. 10 vào bể (bể này đã được rửa

sạch với NaClO và nước). Thêm các chất BVTV ở nồng độ 1 µg L-1, chi tiết ở phụ lục

bảng 6. Mở bơm cho các chất này phân bố đều trong bể. Sau đó bể nước sẽ được bao

kín để tránh ánh sáng chiếu vào.


Trang 43

Bảng 2. 10: Các thông số hóa lý của nước máy trong bể thí nghiệm hiệu chuẩn

Thông số Giá trị Phương pháp phân tích

pH 5,86

Đo máy

Nhiệt độ 28 oC

Độ dẫn 29,7 µS cm-1

TDS 20,2 mg L-1

Tốc độ dòng 30,48 cm giây-1

Chất BVTV KPH SPE – HPLC – UV

Sử dụng một dây nylon để treo POCIS, và toàn bộ POCIS phải ngập trong nước

(hình 2. 4). Thiết lập hệ thống tạo dòng chảy trong bể, sử dụng 3 bơm, tốc độ dòng

chảy từ 24,38 – 36,58 cm giây-1 (trung bình là 30,48 cm giây-1). Đặt 9 POCIS vào bể

theo 1 hàng ngang, hướng vuông góc với dòng chảy của nước. Sau 7, 14, 21 ngày, lấy

3 POCIS lên phân tích. Xác định hệ số nồng độ Cf theo công thức 1.3.5.1.

Hình 2. 4: Bể thí nghiệm hiệu chuẩn POCIS – xác định RS của các chất BVTV


Trang 44

2.3.3.3. Xác định chất phân tích có trong bể nước hiệu chuẩn

Sử dụng quy trình chiết SPE mục 2.2.2.1., nước cất 2 lần làm mẫu trắng, nước

máy làm mẫu đối chiếu, nước máy trong bể 80 lít vừa thêm chuẩn để xác định nồng độ

Co của bể hiệu chuẩn tại thời điểm ban đầu (to).

Trong mẫu nước cất và nước máy không phát hiện chất BVTV chúng tôi nghiên

cứu, sắc ký đồ phụ lục hình 5 -6.

Hình 2. 5: Sắc ký đồ các chất BVTV trong bể 80 lít nước máy thêm chuẩn 1 µg L-1

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 min

0

1000

2000

3000

4000

5000uV

3 2

1

4 7

5

6

220 nm

254 nm


Trang 45

Hình 2. 6: Đồ thị biểu diễn nồng độ chất BVTV trong bể theo thời gian khảo sát

Nồng độ chất BVTV bể thí nghiệm được tính toán theo thang chuẩn mới dựng.

Kết quả nồng độ 7 chất BVTV nghiên cứu còn lại trong bể thí nghiệm theo thời gian

được đưa ra trong bảng 2. 12. Thiodicarb kém bền nên sau 7 ngày một phần tích lũy

vào POCIS và một phần đã bị phân hủy theo thời gian. Carbofuran sau 14 ngày cũng

không phát hiện trong bể.

2.3.3.4. Xác định chất tích lũy trong POCIS, tính kuvà RS

POCIS được vớt lên khỏi bể sau mỗi 7 ngày phơi nhiễm. Gỡ và chiết các chất

BVTV được thực hiện như mục 2.3.2. Các thao tác được thực hiện như phụ lục hình 7.

Chuẩn bị 1 cốc sạch 100 mL, nhấc màng PES đầu tiên cho vào cốc, rửa nhiều

lần với từng mL nước cất 2 lần. Chuyển toàn bộ Oasis HLB vào cột chiết SPE, rút chân

không và đồng thời thổi argon trong 60 phút, sau đó cân lại cột chiết này, tính được

khối lượng Oasis HLB còn lại trong POCIS sau khi phơi nhiễm. Bảng 2.11 cho thấy

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 2 4 6 8 10 12 14

Nồn

g độ

(µg

L-1

)

Thời gian (Ngày)

NỒNG ĐỘ TRONG BỂ HIỆU CHUẨN THEO THỜI GIAN

Simazine

Thiodicarb

Carbofuran

Chlortoluron

Atrazine

Isoproturon

Diuron


Trang 46

POCIS khi phơi nhiễm càng dài ngày thì Oasis HLB càng bị mất. Tuy nhiên, các vòng

thép được sản xuất rất đều và khít nên lượng Oasis HLB bị mất này không đáng kể.

Để xác định nồng độ chất BVTV tích lũy trong POCIS sau 7, 14, 21 ngày theo

đường chuẩn có nồng độ các chất BVTV từ 0,5 đến 10 mg L-1.

Bảng 2. 11: Khối lượng Oasis HLB trong các POCIS trước và sau phơi nhiễm

Thời gian

(t) POCIS

Khối lượng Oasis

HLB trước phơi

nhiễm, g

Khối lượng Oasis

HLB sau phơi

nhiễm–MPOCIS, g

HSTH (%) bột

Oasis HLB

trong POCIS

Sau 7 ngày

POCIS 7-1 0,1995 0,1786 89,5

POCIS 7-2 0,2082 0,1984 95,3

POCIS 7-3 0,2023 0,1948 96,3

Sau 14 ngày

POCIS 14-1 0,2014 0,1799 89,3

POCIS 14-2 0,2002 0,1922 96,0

POCIS 14-3 0,2067 0,1977 95,6

Sau 21 ngày

POCIS 21-1 0,2069 0,1720 83,1

POCIS 21-2 0,2057 0,1670 81,2

POCIS 21-3 0,2021 0,1700 84,1

Trung bình 0,2037 0,1834 90,1

RSD (%) - - 6,4

Khối lượng Oasis HLB trong 9 POCIS trong đợt thí nghiệm trung bình 0,1834 g,

tương đương với thu hồi 90,06 % so với khối lượng 0,2 g Oasis HLB cân cho vào mỗi

POCIS. Mặc khác sự chênh lệch lượng bột hấp thụ giữa 9 POCIS này không đáng kể,

dưới 7 %, nên đảm bảo lượng chất phân tích hấp thụ vào các POCIS ở cùng một thời

điểm tương đương nhau. Oasis HLB trong POCIS mất mát trong quá trình phơi nhiễm

rất thấp (< 10 %) nên có thể phát triển POCIS khi lấy mẫu hiện trường trong 14 ngày.


Trang 47

Hình 2. 7: Sắc ký đồ 7 chất BVTV trong POCIS sau 7 ngày

Mẫu nước trong bể khi để trong thời gian dài sẽ có vi sinh phát triển rất nhiều,

đồng thời sinh ra những tạp chất đi vào nền mẫu nước và tăng theo thời gian, cụ thể là

sau 0, 7, 14, 21 ngày, trong POCIS tạp chất xuất hiện ngày càng nhiều theo thời gian

(phụ lục hình 8 – 9), gây khó khăn cho việc phát hiện và định lượng các chất. Chúng

tôi khảo sát thí nghiệm hiệu chuẩn đến 21 ngày để xem khả năng hấp thụ của các chất

BVTV vào POCIS nhưng trên sắc ký đồ phụ lục hình 9, nhiễu nền rất nhiều, nên không

định lượng chính xác trên hệ HPLC – UV. Do vậy kết quả hiệu chuẩn theo thời gian

của chúng tôi sẽ dừng lại ở 14 ngày.

Vì chúng tôi chỉ thêm chuẩn 1 lấn cho 7 chất BVTV vào bể thí nghiệm hiệu

chuẩn nên nồng độ các chất này trong bể sau 7, 14 ngày sẽ giảm đi và được được xác

định lại sau theo quy trình mục 2.2.2.1. Nồng độ trung bình theo thời gian từ thời điểm

to (0 ngày) đến t14 (14 ngày) được tính lại.

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 min

0

25000

50000

75000

100000uV

1

2 3 4

5

6 7

1

2 3 4

5

6

220 nm

254 nm


Trang 48

TWA = C = (2.3.3.1)

Và Cf-7, Cf-14 được tính:

C = (2.3.3.2)

C = (2.3.3.3)

Trong đó:

Co: là nồng độ chất BVTV trong bể thí nghiệm tại thời điểm ban đầu - to, µg L--1

C7: là nồng độ chất BVTV trong bể thí nghiệm sau 7 ngày thí nghiệm - t7, µg L--1

C14: là nồng độ chất BVTV trong bể thí nghiệm sau 14 ngày thí nghiệm - t14, µg L--1

CPOCIS - 7: là nồng độ chất BVTV trong POCIS sau 7 ngày thí nghiệm - t7, µg g--1

CPOCIS - 14: là nồng độ chất BVTV trong POCIS sau 14 ngày thí nghiệm - t14, µg g--1

Cf – 7: là tỷ số nồng độ chất BVTV trong POCIS và trong bể nước sau 7 ngày, L g--1

Cf – 14: là tỷ số nồng độ chất BVTV trong POCIS và trong bể nước sau 14 ngày, L g--1

Kết quả tính toán biểu diễn ở bảng 2. 12, chúng tôi thu được nồng độ 7 chất

BVTV hấp thụ vào POCIS từ 11,77 – 23,48 µg g-1 (POCIS 7 ngày) và từ 9,22 – 33,91

µg g-1 (POCIS 14 ngày) với độ lệch chuẩn tương đối của các CPOCIS xácđịnh sau 7 ngày

là < 20 %, sau 14 ngày là < 12%, cho thấy độ lặp lại của các chất BVTV tích lũy vào

POCIS rất cao, ổn định và đồng nhất. Ngoại trừ diuron, sự hấp thụ vào 3 POCIS sau 14

ngày chênh lệch 65 %, kết quả thu được như này có thể do những tạp chất phát sinh

trong bể thí nghiệm, và chúng đi vào POCIS, cùng cho tín hiệu trùng lắp với diuron

trên HPLC – UV.

Bảng 2. 12: Nồng độ các chất BVTV trong bể nước và POCIS theo thời gian

Chất

0 ngày Sau 7 ngày Sau 14 ngày TWA Cf

Co

µg L-1

(RSD, %,

n = 3)

C7

µg L-1

(RSD, %,

n = 3)

CPOCIS-7

µg g-1

(RSD, %,

n = 3)

C14

µg L-1

(RSD, %,

n = 3)

CPOCIS-14

µg g-1

(RSD, %,

n = 3)

Cwater

µg L-1

(RSD, %,

n = 3)

Cf-7

L g-1

(RSD, %,

n = 3)

Cf-14

L g-1

(RSD, %,

n = 3)

Simazine 1,03 (1,6) 0,66 (2,9) 13,21 (15) 0,65 (4,2) 16,60 (11) 0,78 (0,28) 16,90 21,24

Thiodicarb 1,03 (3,7) KPH 12,10 (13) KPH 9,22 (11) 0,34 (1,7) 35,32 26,92

Carbofuran 1,55 (4,6) 1,63 (2,4) 23,48 (15) KPH 33,91(3,7) 1,06 (0,87) 22,14 31,97

Chlortoluron 1,15 (1,1) 0,65 (11) 12,40(8,2) 0,67 (18) 14,24(5,9) 0,82 (0,34) 15,03 17,27

Atrazine 1,19 (2,8) 0,76 (8,6) 16,45 (15) 0,77 (8,6) 23,16(8,2) 0,91 (0,27) 18,14 25,53

Isoproturon 1,28 (3,5) 0,55 (25) 11,77 (18) 0,64 (28) 14,41(1,5) 0,82 (0,48) 14,35 17,57

Diuron 1,91 (2,8) 1,00 (17) 20,60 (17) 1,64 (20) 31,21(65) 1,52 (0,31) 13,55 20,54

POC


Trang 41


Trang 50

Theo thời gian, nồng độ các chất BVTV trong bể thí nghiệm hiệu chuẩn càng

giảm. Mức độ giảm tùy thuộc vào khả năng tích lũy các chất vào POCIS, trừ thiodicarb

kém bền dưới ánh sáng, nên đã phân hủy sau 7 ngày thí nghiệm. Mặt khác, khi hết

khoảng động học, sự giải hấp của các chất bắt đầu xuất hiện nhiều, các chất bị giải hấp

từ POCIS ra khỏi môi trường nước, ví dụ diuron, nồng độ thu được trong bể sau 14

ngày cao hơn sau 7 ngày, nhưng cũng có thể có tạp chất rửa giải trùng lắp với tín hiệu

của diuron trên hệ HPLC-UV.

Dựa vào số liệu tính toán trong bảng 1. 12. Đồ thị biều diễn Cf theo thời gian

phơi nhiễm hình 2.8, cho thấy 7 chất BVTV hấp thụ tuyến tính vào POCIS trong 7

ngày đầu hiệu chuẩn.

Hình 2. 8: Đồ thị biểu diễn hệ số nồng độ các chất BVTV theo thời gian phơi nhiễm

(7 và 14 ngày)

Theo phương trình (1.3.4.2) thì ku chính là hệ số góc của đường hấp thụ tuyến

tính trong 7 ngày của 7 chất BVTV. Kết quả được trình bày trong bảng 2. 13. Tốc độ

lấy mẫu RS của 7 chất BVTV sẽ được tính từ hằng số hấp thụ ku này.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 2 4 6 8 10 12 14

Cpo

cis/

Cw

ater

(L g

-1)

Thời gian (ngày)

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN Cpocis/Cwater THEO THỜI GIAN

Simazine

Thiodicarb

Carbofuran

Chlortoluron

Atrazine

Isoproturon

Diuron


Trang 51

Công thức (1.3.4.2) ta có: C = = k × t

Và công thức (1.3.4.3): R = ××

Vậy tốc độ lấy mẫu RS được tính như sau:

R = k × M (2.3.3.4)

ku được xác định trong 7 ngày hấp thụ tuyến tính nên MPOCIS trong công thức (2.3.3.4)

được tính là khối lượng trung bình của Oasis HLB còn lại trong POCIS sau 7 ngày thí

nghiệm hiệu chuẩn. Kết quả tính toán thể hiện trong bảng 2. 13.

Bảng 2. 13: Tốc độ lấy mẫu RS của các chất BVTV sau 7 ngày hấp thụ

Chất MPOCIS, g ku (Lg−1ngày−1) RS (L ngày-1) RSD (%)

Simazine

0,1906

2,415 0,460 15

Thiodicarb 5,046 0,962 13 Carbofuran 3,162 0,603 15

Chlortoluron 2,147 0,409 8,2 Atrazine 2,590 0,494 15

Isoproturon 2,049 0,391 18 Diuron 1,936 0,369 17

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi sẽ được so sánh với các nghiên cứu động học

tích hợp các chất hữu cơ trong nước trên bộ lấy mẫu thụ động POCIS của các nhà khoa

học ở bảng 2. 14 và 2. 15.

Bảng 2. 14: So sánh tốc độ lấy mẫu RS của các chất BVTV với các nghiên cứu khác

Chất

Luận văn

80 L nước máy

pH = 5,86; 28 oC

Chuẩn 1 µg L-1

Dòng 30,48 cm s-1

HPLC – UV

Lissalde, 2011 [8]

80 L nước máy

pH = 7,3; 17 oC

Chuẩn 1 µg L-1

Dòng 2 – 3 cm s−1

LC – MS/MS

Ibrahim, 2012 [7]

100 L nước máy

pH = 8,3; 21 oC

Chuẩn 1,1 µg L-1

Dòng 7 mL phút−1

Flow-through

UPLC – MS/MS

Mazzella, 2010 [37]

80 L nước máy

pH = 7,3; 17 oC

Chuẩn 1 – 2 µg L-1

Dòng 2 – 3 cm s-1

LC – MS/MS

Rs

(L ngày-1)

RSD

(%)

Rs

(L ngày-1) RSD (%)

Rs

(L ngày-1) RSD (%)

Rs

(L ngày-1)

RSD

(%)

Simazine 0,460 10 0,199 19 0,2177 15 0,210 ± 0,001 -

Thiodicarb 0,962 10 0,168 11 - - - -

Carbofuran 0,603 11 0,282 21 - - - -

Chlortoluron 0,409 4,0 0,165 21 0,2515 12 - -

Atrazine 0,494 11 0,228 18 0,2538 14 0,239 ± 0,008 -

Isoproturon 0,391 12 0,167 20 0,2365 14 0,218 ± 0,010 -

Diuron 0,369 12 0,199 19 0,2567 17 - -

POC


Trang 44

Bảng 2. 15: So sánh tốc độ lấy mẫu RS của các chất BVTV với các nghiên cứu khác (tiếp theo)

Nghiên cứu

Nghiên cứu

80 L nước máy

pH = 5,86; 28 oC

Chuẩn 1 µg L-1

Dòng 30,48 cm s-1

HPLC – UV

Alvarez, 2004 [24]

1 L nước

27 oC

Chuẩn 5 µg L-1

Khuấy

HPLC – UV

Belles (2013) [38]

27 L nước máy, pH = 7,3; 19 oC

Chuẩn 0,5 µg L-1

Khuấy 120 rpm (trái), yên tĩnh (phải)

Flow-through (11,2 L ngày-1)

UPLC-MS/MS (Chlortoluron, Isoproturon,

Diuron), GC-MS (Atrazine, Simazine)

Chất Rs

(L ngày-1)

RSD

(%)

Rs

(L ngày-1)

RSD

(%)

Rs

(L ngày-1)

RSD

(%)

Rs

(L ngày-1) RSD (%)

Simazine 0,460 10 - - 0,47 - 0,21 -

Thiodicarb 0,962 10 - - - - - -

Carbofuran 0,603 11 - - - - - -

Chlortoluron 0,409 4,0 - - 0,45 - 0,16 -

Atrazine 0,494 11 - - 0,31 - 0,16 -

Isoproturon 0,391 12 0,015 0,003 0,36 - 0,15 -

Diuron 0,369 12 0,005 0,002 0,30 - 0,11 -

POC


Trang 45

Bảng 2. 16: So sánh hằng số hấp thụ ku của các chất BVTV với các nghiên cứu khác

Nghiên cứu

Nghiên cứu

80 L nước máy

pH = 5,86; 28 oC

Chuẩn 1 µg L-1

Dòng 30,48 cm s-1

HPLC – UV

Mazzella, 2007 [25]

80 L nước máy

pH = 7,3; 17 oC

Chuẩn 1 – 2 µg L-1


HPLC – DAD

Lissalde, 2011 [8]

80 L nước máy

pH = 7,3; 17 oC

Chuẩn 1 µg L-1


LC – MS/MS

Chất ku (7 ngày)

(L g−1ngày−1) RSD (%)

ku (21 ngày)


ku (21 ngày)


Simazine 2,415 15 1,051 0,6 0,994 19

Thiodicarb 5,046 13 - - 0,840 11

Carbofuran 3,162 15 - - 1,409 21

Chlortoluron 2,147 8,2 - - 0,826 21

Atrazine 2,590 15 1,195 3,4 1,138 18

Isoproturon 2,049 18 1,088 4,7 0,837 20

Diuron 1,936 17 1,236 0,1 0,993 19

POC



Trang 55

Tốc độ lấy mẫu RS-lab của simazine tìm thấy trong nghiên cứu của chúng tôi là

0,460 L ngày-1, cao hơn giá trị của các nghiên cứu đưa ra trong bảng 2.14 và 2. 15

ngoại trừ kết quả của nghiên cứu mới đây của Angel Belles (2013) [38]. Tốc độ lấy

mẫu của simazine, chlortoluron, atrazine, isoproturon, diuron khá tương đồng với

nghiên cứu này. Có thể lý giải sự khác biệt của hệ số RS-lab chúng tôi xác định được với

RS-lab của các nghiên cứu còn lại trên thế giới trong những năm về trước là do tốc độ

lấy mẫu bị ảnh hưởng rất nhiều từ các yếu tố nhiệt độ, pH, biofouling, đặc biệt là tốc

độ dòng chảy của nước. Trong nghiên cứu của Alvarez (2004) [24], diuron và

isoproturon có RS-lab khá thấp cho thấy sự hấp thụ của diuron vào POCIS bị ảnh hưởng

rất nhiều khi biên nước dao động mạnh. Với mỗi nghiên cứu, khi không cùng cùng

kiện môi trường thì sự chênh lệch RS-lab này là điều không thể tránh khỏi, tuy nhiên

chúng tôi đã thu được giá trị tương đương với nghiên cứu gần đây nhất [38]. Độ lệch

chuẩn tương đối của ku và RS-lab giữa các POCIS trong mỗi lần xác định đều < 20 %

chứng tỏ điều kiện môi trường thí nghiệm hiệu chuẩn của chúng tôi ổn định và đồng

nhất.

Chúng tôi cũng nhận thấy hằng số hấp thụ ku của 7 chất BVTV thể hiện trong

bảng 2.16 trong nghiên cứu của chúng tôi lớn hơn nhiều so với các giá trị thu được của

nghiên cứu của Mazzella (2007) [25] và Sophie Lissalde (2011) [8], đặc biệt là

thiodicarb. Cũng như RS, sự khác biệt này được giải thích do sự khác nhau quá nhiều

của điều kiện môi trường thí nghiệm hiệu chuẩn ở mỗi quốc gia. Thiodicarb không bền

dưới điều kiện ánh sáng nên đã phân hủy hết sau 7 ngày, nhưng vì nồng độ Cwater được

tính trung bình từ nồng độ ở các thời điểm 0, 7 và 14 ngày nên dẫn đến Cf của

thiodicarb cao hơn giá trị thực nên ku cũng tăng theo.

Từ những dữ liệu RS và ku thu được cho thấy sự ảnh hưởng quan trọng của

những yếu tố môi trường như tốc độ dòng chảy lên khả năng tích hợp của các chất

BVTV phân cực trong quá trình lấy mẫu thụ động. Những nghiên cứu của các tác giả

trên đều thực hiện tại những nước ôn đới trong khi đó chưa có nghiên cứu nào thực


Trang 56

hiện tại những nước nhiệt đới như Việt Nam nên sự so sánh theo chúng tôi cũng chỉ có

ý nghĩa tương đối. Luận văn này chỉ là bước khởi đầu cho những nghiên cứu sâu rộng

và hệ thống tiếp theo sau.

2.3.4. Các khảo sát khác liên quan đến POCIS

2.3.4.1. Xác định chất tích lũy trong màng PES

Vì cơ chế hấp thụ các chất BVTV vào POCIS là từ sự khuếch tán các chất này

từ môi trường nước vào màng PES, sau đó mới đi vào pha hấp thụ nên trong màng PES

có thể còn lại một lượng chất BVTV nếu các chất này ít ưa nước. Do đó chúng tôi tiến

hành xác định lại các chất BVTV tích lũy trong màng PES theo thời gian phơi nhiễm

(nếu có) để đánh giá hiệu năng của POCIS khi sử dụng PES làm màng khuếch tán.

Chiết chất BVTV từ màng PES thực hiện như mục 2.3.2.4. Sắc ký đồ hình 2. 9 cho

thấy hầu như các chất BVTV nghiên cứu đã chuyển hoàn toàn vào pha nhận sau 7 ngày

phơi nhiễm trừ simazine, chlortoluron, diuron. Thời gian phơi nhiễm càng dài, các chất

BVTV bị giải hấp ra khỏi POCIS nên có thể chất phân tích còn ở lại trong màng PES,

như trường hợp isoproturon, chúng tôi phát hiện chất này có trong màng PES sau 14

ngày phơi nhiễm, phụ lục hình10. Kết quả sau 14 ngày hiệu chuẩn chúng tôi thu được

kết quả như bảng 2. 17.


Trang 57

Bảng 2. 17: Nồng độ chất BVTV còn lại trong màng PES (hiệu chuẩn 80 lít nước)

Chất

Ngày thứ 7 Ngày thứ 14

mPES*

µg

RSD (%)

n = 3

mPES*

µg

RSD (%)

n = 3

Simazine 0,22 29 0,13 19

Thiodicarb KPH - KPH -

Carbofuran KPH - KPH -

Chlortoluron 0,61 31 0,34 21

Atrazine KPH - KPH -

Isoproturon KPH - 0,69 24

Diuron 2,76 28 1,75 24 *: khối lượng chất phân tích còn lại trong 2 màng PES sau mỗi thời gian phơi nhiễm

Hình 2. 9: Sắc ký đồ 7 chất BVTV tích lũy trong màng PES sau 7 ngày phơi nhiễm

Nghiên cứu trước đây [39] cho thấy rằng đối với những hợp chất có logKow càng

nhỏ, tức là càng phân cực thì càng khuếch tán nhanh từ môi trường nước vào màng

PES và chất hấp thụ. Ngược lại, hợp chất có logKow càng lớn thì càng kỵ nước, màng

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 min

0

10000

20000

30000

40000

50000uV

1 4 7

220 nm

254 nm


Trang 58

PES là màng kỵ nước nên các chất này sẽ bị giữa lại ở đây nhiều hơn là vào pha hấp

thụ, diuron là một minh chứng. Do đó, đối với bộ lấy mẫu thụ động POCIS, các chất

BVTV nên nằm trong phạm vi logKow từ 0 – 3.

2.3.4.2. Xác định nồng độ các chất BVTV trong bể ở nồng độ thấp

Nhằm kiểm tra sự hấp thụ các chất BVTV vào POCIS ờ mức giới hạn nồng độ

cho phép của Châu Âu (0,1 µg L-1) và thẩm định lại phương pháp lấy mẫu bằng POCIS

dựa trên tốc độ lấy mẫu đã tính toán được ở 2.3.3., chúng tôi tiến hành thí nghiệm trong

bể nhỏ hơn với 40 lít nước máy, thêm chuẩn các chất BVTV 0,1 µg L-1.

Chuẩn bị bể chứa chất BVTVnồng độ thấp

Đong 40 lít nước máy vào bể (bể đã được rửa sạchvới NaClO và nước). Thêm

chuẩn các chất BVTV 0,1 µg L-1 (phụ lục bảng 7) và mở bơm khuấy trộn cho phân bố

đều. Tạo hệ thống dòng chảy như bể 80 lít ở mục 2.3.3. Các thông số hóa lý trong bảng

2.18. Nồng độ các chất BVTV trong POCIS được xác định sau 7 ngày.

Bảng 2. 18: Các thông số hóa lý của nước máy sử dụng khảo sát

Thông số Giá trị Phương pháp phân tích

pH 5,78

Đo máy

Nhiệt độ 28 oC

Độ dẫn 23,56 µS cm-1

TDS 30,62 mg L-1

Tốc độ dòng 24,38 – 33,53cm giây-1

Chất BVTV KPH SPE - HPLC - UV

Kết quả xác định các chất BVTV ở nồng độ thấp – POCIS

Nồng độ 7 chất BVTV phân cực có trong bể thí nghiệm 40 lít sẽ được xác định

tại thời điểm to và t7 theo quy trình mục 2.2.2.1. Kết quả sắc ký đồ phụ lục hình 11 –

12.


Trang 59

Sau 7 ngày, xác định nồng độ các chất BVTV tích lũy trong POCIS kèm theo

dựng đường chuẩn xác định, từ đó tính nồng độ TWA cho các chất này từ RS-lab xác

định ở mục 2.3.3.4. và theo công thức (1.3.5.5). Kết quả bảng 2. 19 cho thấy các chất

BVTV trong bể đều không phát hiện thấy sau 7 ngày. Trong POCIS 7 ngày, thiodicarb

và isoproturon không tích lũy.

Bảng 2.19: Khảo sát lấy mẫu POCIS cho 7 chất BVTVở nồng độ thấp

Chất

0 ngày 7 ngày

Cwater

(µg L-1)

Cwater

(µg L-1)

CPOCIS

(µg g-1)

mPES

(µ)

TWA

(µg L-1)

%

HSTH

Simazine 0,124

(5,6) KPH

1,52

(22)

0,203

(25)

0,08

(22) 67,69

Thiodicarb 0,096

(4,9) KPH KPH KPH KPH -

Carbofuran 0,141

(8,5) KPH

11,85

(23)

2,479

(15)

0,48

(23) 395,73

Chlortoluron 0,068

(6,7) KPH

0,67

(26)

0,223

(12)

0,04

(26) 42,41

Atrazine 0,125

(1,0) KPH

0,51

(21) KPH

0,02

(21) 23,43

Isoproturon 0,114

(12) KPH KPH KPH KPH -

Diuron 0,082

(5,0) KPH

8,78

(30) KPH

0,58

(30) 580,02


Trang 60

Nồng độ trung bình theo thời gian TWA của simazine tính được là 0,08 µg L-1

hay 67,69 % so với nồng độ ban đầu thêm vào bể. Tương tự, chlortoluron và atrazine

thu được 42,41 và 23,43 %. Diuron và carbofuran thu được vượt lên 395,73và 580,02

%, do vi sinh, biofouling và các tạp nhiễm làm che lấp tín hiệu của các chất này nên

không định lượng chính xác, các nghiên cứu về sau cần xác nhận lại bằng khối phổ.

Thiodicarb và carbofuran không phát hiện trong POCIS, có thể do nồng độ quá nhỏ, và

do sựkém bền của chúng. Với kết quả simazine, chlortoluron và atrazine cho thấy

chúng tôi đã bước đầu thành công trong việc phát triển bộ lấy mẫu POCIS ứng dụng

vào mẫu nước.

2.3.4.3. Sự hấp phụ của các chất BVTV vào hạt rắn lơ lửng

Chất BVTV hấp phụ vào các hạt rắn nếu có thì trong những thời gian đầu sẽ hấp

phụ mạnh nhất nên chúng tôi sẽ khảo sát sau 1 giờ và sau 24 giờ. Để tạo điều kiện

giống hiện trường và cũng theo nghiên cứu của Alvarez, 2004 [25], chúng tôi khuấy

mẫu ở 120 vòng phút-1. Dung dịch khảo sát được bọc giấy đen để tránh ánh sáng.

Cách tiến hành thí nghiệm khảo sát:

Mẫu nước sông Sài Gòn được lấy về có những thông số hóa lý như bảng 2.20.

Đầu tiên, xác định chất BVTV trong mẫu nước này theo quy trình chiết mục 2.2.2.1.

Bảng 2. 20: Các thông số hóa lý của mẫu nước sông Sài Gòn

STT Thông số Giá trị Phương pháp phân tích

1 pH 6,12

Đo máy 2 Nhiệt độ 29 oC

3 Độ dẫn 65,2 µS cm-1

4 TDS 44,6 mg L-1

5 TSS 21 mg L-1 SMEWW 2540 - TSS. E

6 Chất BVTV KPH SPE - HPLC - UV


Trang 61

Thí nghiệm 1: khảo sát trên mẫu sông Sài Gòn chưa lọc

Cân 7 chuẩn chất BVTV có nồng độ 10 µg L-1 (phụ lục bảng 8 ) cho vào bình

2000 mL, định mức bằng mẫu nước sông Sài Gòn ở trên. Chuyển tất cả dung dịch vào

cốc dung tích 2000 mL, đặt lên máy khuấy từ, khuấy liên tục ở tốc độ 120 vòng phút-1.

Sau 1 giờ và 24 giờ khuấy, tiến hành lọc mẫu qua màng lọc GF/F 0,7 µm, chiết và làm

giàu mẫu qua SPE – Oasis HLB như quy trình mục 2.2.2.1. Xác định nồng độ các chất

BVTV sau 1 giờ khuấy theo đường chuẩn mới dựng.

Thí nghiệm 2: khảo sát trên mẫu sông Sài Gòn đã lọc qua màng GF/F 0,7 µm

Thực hiện tương tự như thí nghiêm 1, với cùng nồng độ các chất BVTV thêm

chuẩn là 10 µg L-1 (phụ lục bảng 9).

Kết quả khảo sát sự hấp phụ các chất BVTV vào hạt rắn lơ lửng

Bảng 2.21. cho thấy sự hấp phụ các chất BVTV vào thành phần nền mẫu không

đáng kể, ngoại trừ thiodicarb sau 24 giờ khuấy, hàm lượng trong mẫu ban đầu chỉ còn

lại 24,69 % và 64,11 % (thí nghiệm 1 và 2), hay mất 75,31 % và 36,89 %.

Bảng 2. 21: Kết quả khảo sát sự hấp phụ chất BVTV vào hạt rắn

Chất CLT1

µg L-1

CLT2

µg L-1

%HSTH (RSD (%), n = 3)

1h-TN1 1h-TN2 24h-TN1 24h-TN2

Simazine 10,03 9,87 92,7 (7,2) 99,0 (3,2) 99,3(4,6) 95,8 (3,2)

Thiodicarb 10,13 9,89 90,7 (6,1) 92,5 (7,7) 24,7(4,7) 64,1(8,4)

Carbofuran 10,22 10,38 98,7 (7,1) 97,2 (11) 102,4(7,4) 98,3(7,3)

Chlortoluron 10,53 10,50 99,2 (6,8) 102,4(2,6) 105,1 (4,8) 97,7(3,5)

Atrazine 10,47 10,84 98,1 (7,0) 99,7 (1,2) 102,4 (4,5) 96,8(1,9)

Isoproturon 10,51 10,63 100,9 (11) 95,1 (8,4) 106,3 (1,7) 100,3 (5,3)

Diuron 10,73 10,75 128,5 (6,2) 121 (10) 133,6 (6,7) 119,0 (6,3)

Kết quả này được giải thích là do tính kém bền và dễ bị hấp phụ lên các hạt rắn,

đặc biệt khi mẫu chưa lọc loại bỏ các hạt rắn, sự suy giảm nồng độ của thiodicarb lên


Trang 62

tới 75,31 %. Còn những chất còn lại vẫn không bị ảnh hưởng đáng kể bởi nền mẫu sau

24 giờ khảo sát.

2.3.5. POCIS lấy mẫu ngoài hiện trường

Quy trình lấy mẫu bằng POCIS ở hiện trường:

o Lắp và ngâm POCIS vào khu vực nước muốn xác định chất BVTV (hình 2. 10)

o Sau 14 ngày, POCIS được lấy, rửa sạch bằng nước cất. (hình 2. 11 – 2. 12)

o Bọc các POCIS trong giấy nhôm, bảo quản và vận chuyển về phòng thí nghiệm

(hình 2. 13)

o Gỡ lấy Oasis HLB trong POCIS lấy mẫu.

o Chuyển toàn bộ chất hấp phụ vào cột chiết pha rắn rỗng (đã cân khối lượng).

o Chiết lấy các chất BVTV theo 2.2.2.1.

Trong 7 điểm khảo sát của nhóm nghiên cứu về sự ô nhiễm các hợp chất hữu cơ

trong nước bề mặt tại lưu vực của hai con sông Sài Gòn – Đồng Nai, chúng tôi chọn ra

2 địa điểm để đặt bộ lấy mẫu POCIS.

Điểm 1: ở lưu vực kênh Xáng (Cầu An Hạ) là nơi giao nhau của 2 nhánh kênh

Xáng và kênh An Hạ trong đó kênh Xáng chảy qua vùng nông nghiệp Hóc Môn và Củ

Chi còn kênh An Hạ chảy qua vùng nông trường Lê Anh Xuân, Phạm Văn Hai.

Điểm thứ 2 là tại bến phà An Sơn - Nhị Bình trên sông Sài Gòn. Chúng tôi cũng

đã đặt mẫu trên sông Đồng Nai tại khu vực cầu Hóa An tuy nhiên bộ lấy mẫu đã bị thất

lạc nên không thể có số liệu.

Thời điểm lấy mẫu như sau:

Kênh Xáng (ấp Nhị Tân 2, xã Tân Thới Nhì, huyện Củ Chi)

Đợt 1 bắt đầu từ 12 – 7 – 2013 đến 26 – 7 – 2013

Đợt 2 bắt đầu từ 08 – 8 – 2013 đến 20 – 8 – 2013

Đợt 3 bắt đầu từ 09 – 12 – 2013 đến 21 – 12 – 2013


Trang 63

Phà An Sơn - Nhị Bình (xã Nhị Bình, huyện Hóc Môn).

Đợt 1 bắt đầu từ 08 – 8 – 2013 đến 20 – 8 – 2013

Đợt 2 bắt đầu từ 09 – 12 – 2013 đến 21 – 12 – 2013

POCIS được đặt sâu cách bề mặt nước 0,5 mét tính từ nắp lồng thép dùng để

bảo vệ POCIS.Lấy mẫu chủ động cũng được thực hiện cùng lúc khi POCIS đặt xuống

và sau 14 ngày lấy về. Các mẫu được lấy trong bình nhựa đã rửa sạch với acid HCl và

nước cất hai lần. Xác định các chất BVTV như quy trình mục 2.2.2.1. Lặp lại 3 lần cho

mỗi lần xác định. Các thông số hóa lý cũng được xác định và trình bày trong phụ lục

bảng 10.

Hình 2. 10: Lắp POCIS vào lồng để phơi nhiễm trong mẫu hiện trường

Hình 2. 11: Hình ảnh POCIS được lấy lên sau 14 ngày phơi nhiễm ở hiện trường


Trang 64

Hình 2. 122: POCIS Kênh Xáng được rửa với nước cất để loại các chất bẩn

Hình 2. 133: POCIS lấy mẫu sau khi rửa sạch với nước cất 2 lần, và bảo quản

Hình 2. 144: Sắc ký đồ các chất BVTV trong POCIS lấy mẫu phà An Sơn Nhị Bình

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 min

0

50000

100000

150000

200000

uV

220 nm 254 nm


Trang 65

Hình 2. 155: Sắc ký đồ các chất BVTV trong POCIS Kênh Xáng

Kết quả sắc ký đồhình 2. 14 và 2. 15 cho thấy tất cả các POCIS tại các vị trí và

các thời điểm lấy mẫu đều không phát hiện các chất BVTV nghiên cứu. Điều này được

giải thích có thể là do nước sông không bị ô nhiễm bởi các chất BVTV nghiên cứu,

hoặc có chất BVTV nhưng chúng ở nồng độ rất thấp nên không phát hiện được. Một

đặc điểm quan trọng của hệ thống sông Sài Gòn – Đồng Nai là theo chế độ bán nhật

triều với hai lần triều lên và xuống trong ngày với tốc độ dòng chảy khá lớn nên có thể

có tác dụng “làm sạch” dòng sông. Ngoài ra, bộ lấy mẫu POCIS đã được đặt vào giữa

và cuối mùa mưa nên kết quả thu được cũng chưa phản ánh hết tình trạng ô nhiễm

trong năm.

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 min

0

50000

100000

150000

200000

uV

220 nm 254 nm


Trang 66

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Mục đích của đề tài là bước đầu nghiên cứu phát triển phương pháp lấy mẫu thụ

động xác định các chất BVTV phân cực trong nước trên bộ tích hợp các chất hữu cơ –

POCIS tại Việt Nam cho một số các chất BVTV phân cực tiêu biểu. Một phương pháp

phân tích bằng HPLC – UV phải được phát triển để xác định các chất này trong nước

sông và trong POCIS.

Như vậy, từ kết quả thu được cho thấy chúng tôi đã xây dựng được một phương

pháp xác định đơn giản kết hợp với kỹ thuật chiết và làm giàu mẫu trên cột SPE với có

độ nhạy cao với MDL từ 0,017 đến 0,029 µg L-1 cho 7 chất BVTV phân cực. Độ lặp lại

của phương pháp cao với RSD < 15 %. Phương pháp này có thể áp dụng để xác định 7

chất BVTV phân cực trong nước đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng nước khắt khe

nhất hiện nay trên thế giới là tiêu chuẩn Châu Âu (0,1µg L-1).

Những khảo sát ban đầu cho 7 chất BVTV phân cực simazine, thiodicarb,

carbofuran, chlortoluron, atrazine, isoproturon, diuron với phương pháp lấy mẫu thụ

động POCIS đã được thực hiện. Chúng tôi đã xác định được tốc độ lấy mẫu RS cho các

chất này từ 0,369 – 0,962 L ngày-1 cho 7 chất BVTV. Thiodicarb cần có thí nghiệm

hiệu chuẩn lại kèm theo kiểm soát yếu tố ánh sáng, nhiệt độ để có giá trị RS-lab chuẩn

xác hơn. Qua đề tài, chúng tôi nhận thấy được sự khác nhau của RS-lab với các nghiên

cứu khác trên thế giới trong những năm gần đây cũng khá lớn.

Ở nồng độ 1 µg L-1 các chất BVTV nghiên cứu hấp thụ mạnh vào POCIS và

chúng tôi có thể định lượng các chất trên hệ HPLC – UV. Tuy nhiên ở nồng độ thấp

hơn là 0,1 µg L-1 khi phân tích bằng HPLC-UV bị nhiễu nền rất lớn nên không thể định

lượng chính xác được. Cần phải phát triển phương pháp phân tích trên sắc ký lỏng khối

phổ. Trong bể khảo sát 0,1 µg L-1 chúng tôi cũng xác định được nồng độ simazine,

chlortoluron và atrazine còn lại bằng 23,43 – 67,69 % so với nồng độ ban đầu trong bể.

Carbofuran và diuron bị ảnh hưởng rất nhiều từ nền mẫu nên phần trăm thu hồi vượt


Trang 67

100 %. Thiodicarb và isoproturon không phát hiện thấy do sự kém bền trong môi

trường và nồng độ khảo sát quá nhỏ nên dễ bị mất theo thời gian.

Khi triển khai lấy mẫu POCIS tại hiện trường chúng tôi không phát hiện các

chất BVTV nghiên cứu trong môi trường tại 2 vị trí khảo sát. Tuy nhiên cần mở rộng

thêm việc triển khai lấy mẫu POCIS vào các mùa trong năm, ở các lưu vực sông khác.

Ngoài ra, cần phải khảo sát thêm những chất BVTV phân cực khác để có một đánh giá

đúng nhất về tình hình ô nhiễm chất BVTV ở Việt Nam.

Tóm lại, chúng tôi đã bước đầu phát triển được phương pháp đơn giản, ít tốn

kém và hiệu quả để xác định dư lượng các chất BVTV trong nước ở nồng độ thấp nhất

có thể để góp phần kiểm soát dư lượng chất BVTV nguy hại trong môi trường. Tuy

nhiên cần có những khảo sát tiếp theo để xác định nguyên nhân sự sai khác của tốc độ

lấy mẫu RS thu được như ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy, ảnh hưởng của pH, ảnh

hưởng của nhiệt độ, ảnh hưởng của biofouling (bằng cách so sánh nước sông và nước

máy).

Sâu hơn, có thể phải sử dụng các hợp chất tham chiếu (PRCs) để hiệu chỉnh lại

tốc độ lấy mẫu ở hiện trường do điều kiện môi trường lấy mẫu và điều kiện môi trường

phòng thí nghiệm khác biệt rất nhiều. Tuy nhiên, việc tìm ra những PRC thích hợp hiện

vẫn là vấn đề đang được nghiên cứu trên thế giới.


Trang 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO

luan van cao hoc

Documents