Báo cáo nghiên cứu khoa học xây DỰNG PHƯƠNG PHÁP xác ĐỊNH TỔNG ASEN TRONG một số NGUỒN nước bề mặt ở THÀNH PHỐ đà NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ hấp THỤ PHÂN tử UV VIS

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔNG ASEN TRONG MỘT SỐ NGUỒN NƯỚC BỀ MẶT Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS AN ANALYTICAL METHOD DEVELOPMENT FOR THE DETERMINATION OF TOTAL ARSENIC IN SOME SURFACE WATER SOURCES IN DANANG CITY WITH THE UV-VIS SPECTROPHOTOMETER ABSORBANCE MOLECULE METHOD Lê Thị Mùi Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Nước bề mặt hệ phức tạp bao gồm nhiều chất vô hữu tồn nhiều trạng thái khác nhau, phải kể đến hàm lượng kim loại nặng độc hại đặc biệt Arsen (As) - chất kịch độc Kết việc xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As nước bề mặt phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS áp dụng để xác định, đánh giá hàm lượng As số nguồn nước mặt cho thấy As có mặt hầu hết nguồn nước mặt (từ 0,0027mg/lít đến 0,0123mg/lít) địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng nhiên mức độ an toàn nằm giới hạn cho phép TCVN (0,05mg/lít) ABSTRACT Surface water is a complex system containing many organic and inorganic compounds in different forms Great attention is being paid to heavy metals because of their toxicities Especially, among them is Arsenic (As) – an extremely toxic metal The protocol for total Arsenic determination in water by means of the UV-VIS spectroscopy method has been set up The results of quantative analysis in some surface water sources in Danang city shows that Arsen can be found in all the water samples (from 0,0027mg/lit to 0,0123mg/lit) but the arsen content is below the permissible limit in accordance with the Vietnamese standard (0,05mg/lit) Đặt vấn đề Nước bề mặt đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế xã hội người, chủ yếu tập trung ao, hồ, đầm Hiện địa bàn thành phố Đà Nẵng có khoảng 30 hồ, đầm thực chức điều tiết nước, điều hòa vi khí hậu, tạo cảnh quan đẹp xử lý nước thải đô thị Vì nhiễm bẩn chất độc hại kim loại nặng nước bề mặt điều tránh khỏi Đặc biệt As chất kịch độc, gây chết người bị nhiễm độc cấp tính bị nhiễm độc mãn tính gây 19 loại bệnh khác nhau, có bệnh nan y ung thư da, phổi Bệnh nhiễm độc mãn tính asen tai họa môi trường sức khỏe người [1,3,5.6] Vì phân tích đánh giá hàm lượng As nguồn nước việc làm cấp bách vấn đề quan tâm hàng đầu nhà khoa học Trong đề tài trình bày quy trình xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As nước bề mặt phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Trên sở 104 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 phương pháp xây dựng áp dụng để phân tích As số nguồn nước mặt địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng Vật liệu phương pháp thực nghiệm 2.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 2.1.1 Thiết bị, dụng cụ: - Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV -VIS Jasca V-530 Nhật Bản với cuvét thạch anh - Bộ cất As Pipét chia độ đến 0,02ml; 0,1ml, bình định mức loại 2.1.2 Hóa chất Các hóa chất thuộc lo ại tinh khiết hóa học Cộng hòa Pháp, Cộng hòa Đức: Dung dịch gốc asen 1000ppm, H O 30% Muối: Natri Dietylditiocacbamat (Na-DDC), AgNO , KI, Pb(CH COO) , Na S, SbCl Axit: HCl đặc, HNO đặc, H SO đặc Thiếc hạt, kẽm hạt Nước cất hai lần 2.2 Lấy mẫu xử lý mẫu: Mẫu nước bề mặt lấy ao, hồ, đầm địa bàn thành phố Đà Nẵng theo quy trình TCVN tháng tháng 6/2009 Mẫu nước đựng chai nhựa polyetylen xử lý sơ HNO đặc 2.3 Phương pháp phân tích hóa học Để phân tích hàm lượng As nước bề mặt, sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Kết thảo luận Các phương pháp xác định As đa dạng, nhiên để phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm nay, chọn phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS với thuốc thử bạc dietylditiocacbamat (AgDDC) cloroform Nguyên tắc phương pháp toàn lượng asen có mẫu chuyển asenat dung dịch KI NaI, sau tác dụng dòng hiđro sinh phản ứng Zn với axit HCl asenat bị khử thành asin (AsH ) Khí asin tạo thành qua ống hấp thụ chứa bạc dietylditiocacbamat dung dịch piridin (hoặc cloroform) tạo thành phức chất màu đỏ 3.1 Lập dựng phương pháp phân tích Để xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As nước tiến hành khảo sát số điều kiện tối ưu chọn thể tích dung dịch hấp thụ AgDDC cloroform, chọn thời gian phản ứng tạo phức màu, thay đổi cường độ màu phức theo thời gian,ảnh hưởng có mặt chất khác đến xác định As S2-, Sb3+ đưa phương pháp loại trừ Để khảo sát thể tích dung dịch hấp thụ tối ưu, chọn thể tích 4, 5, 6, 7, ml, kết cho thấy thể tích dung dịch hấp thụ ml mật độ quang 105 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 phức màu lớn Qua việc tham khảo tài liệu [2,4,7] cho thấy cường độ màu phức AsDDC giảm dần theo thời gian, tiến hành khảo sát tìm thời gian phản ứng tối ưu mà mật độ quang lớn Thời gian phản ứng khảo sát 20 phút, 25 ph, 30 ph, 40 ph, 50 ph 60 ph Kết khảo sát cho thấy sau 30 phút khí asin hấp thụ hoàn toàn dung dịch hấp thụ mật độ quang đạt giá trị cao Cường độ màu phức AsDDC giảm dần theo thời gian nên khảo sát thay đổi mật độ quang theo thời gian kết cho thấy dung dịch có độ bền màu khoảng phút Phản ứng AsH với AgDDC bị cản trở H S SbH H S phản ứng với thuốc thử tạo thành hợp chất có màu tương tự, SbH có khả phản ứng tương tự AsH tạo hợp chất màu hồng nhạt Do tiến hành khảo sát ảnh hưởng có mặt S2- Sb3+ đến trình xác định asen kết cho thấy S2ảnh hưởng mạnh đến mật độ quang dung dịch Để loại trừ H S dùng thủy tinh tẩm Pb(CH COO) sấy khô Còn SbH tạo màu hồng nhạt hàm lượng Sb3+ cao 0.1mg/l mà nước thường nồng độ Sb3+ lượng vết nên không cần phải loại trừ Như qua kết khảo sát chọn điều kiện tối ưu cho trình phân tích hàm lượng As sau: Loại trừ S2- Thể tích dd hấp thụ Thời gian tạo phức Thời gian ổn định màu 6ml 30 phút Pb(CH COO) phút Dựa điều kiện tối ưu chọn xác định giới hạn nồng độ phát As3+ 0,002mg/l tức 10 -4 mg asen khoảng nồng độ tuyến tính asen 0.001-0.015mg Trên sở điều kiện tối ưu chọn, tiến hành xác định hiệu suất thu hồi sai số thống kê phương pháp mẫu giả qua năm lần thí nghiệm Kết phân tích cho thấy hiệu suất thu hồi phương pháp đạt 90.53%, sai số nhỏ, độ xác cao hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt (bảng 3.1) Bảng 3.1 Một số giá trị đánh giá sai số thống kê phương pháp Các đại lượng đặc trưng As3+ 0,08 ppm As3+ 0,12 ppm Phương sai S2 3,48.10-7 8,48.10-7 Độ lệch chuẩn S 5,89.10-4 9,21.10-4 Hệ số biến động C v (%) 0,81 0,85 Độ sai chuẩn S x 2,63 10-4 4,12 10-4 Biên giới tin cậy ε Sai số tương đối ∆ % 106 ± 7,32.10-4 ± 1,01 ± 1,15.10-3 ± 1,06 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 Lấy 250ml mẫu nước xử lý sơ Cô bếp cách cát Còn lại khoảng 50ml Thêm: - 5ml HNO3 đặc - 2ml H2SO4 đặc - 0,5ml H2O2 3% Cô cạn đến bốc khói trắng Cặn khô - Để nguội - Hòa tan nước cất lần - Định mức lên 50ml Dung dịch phân tích Chuyển vào bình phản ứng Thêm vào 10ml HClđ, 6ml KI 15%, 1ml SnCl2 Để yên 15’ Dung dịch phản ứng Thêm 5g Zn ạt h Để phản ứng xảy 30’ Đo mật độ quang phức màu Hình 3.1 Quy trình phân tích mẫu nước bề mặt Dựa kết khảo sát trên, xây dựng quy trình phân tích hàm lượng As nước bề mặt, sơ đồ trình bày hình 3.1 3.2 Kết phân tích mẫu nước thực tế Áp dụng quy trình xây dựng trên, tiến hành xác định hàm lượng asen số mẫu nước bề mặt thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng tháng tháng Kết phân tích thể bảng 3.2 3.3 Bảng 3.2 Nồng độ asen trung bình số mẫu nước thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng tháng Ngày lấy mẫu Địa điểm lấy mẫu Nồng độ asen (mg/l) 02/05/2009 Phía Bắc Hồ Bàu Tràm 0.00426 02/05/2009 Phía Nam Hồ Bàu Tràm 0,00702 107 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 02/05/2009 Hồ Điều Tiết (P Thanh Khê Tây) Không phát 05/05/2009 Hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung 0,00685 05/05/2009 Hồ Công Viên 29/3 0,00325 07/05/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu hồ phía bên phải đê ngăn dòng) 0,00916 07/05/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu hồ phía bên trái đê ngăn dòng) 0,00856 07/05/2009 Hồ Xuân Hà A 0.00650 09/05/2009 Hồ Đò Xu 0.00270 TCVN 5942- 1995 0,05 Bảng 3.3 Nồng độ asen trung bình số mẫu nước thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng tháng Ngày lấy mẫu Địa điểm lấy mẫu Nồng độ asen (mg/l) 20/06/2009 Phía Bắc Hồ Bàu Tràm 0.00457 20/06/2009 Phía Nam Hồ Bàu Tràm 0,00744 20/06/2009 Hồ Điều Tiết (P Thanh Khê Tây) Không phát 22/06/2009 Hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung 0,00705 22/06/2009 Hồ Công Viên 29/3 0,00402 24/06/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu hồ phía bên phải đê ngăn dòng) 0,00975 24/06/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu hồ phía bên trái đê ngăn dòng) 0,01230 25/06/2009 Hồ Xuân Hà A 0.00820 25/06/2009 Hồ Đò Xu 0.00380 TCVN 5942- 1995 0,05 Kết phân tích mẫu nước, cho thấy: Asen có mặt hầu hết nguồn nước mặt địa bàn Thành phố Đà nẵng Tuy nhiên mức độ an toàn nằm giới hạn cho phép TCVN Hồ Đầm Rong có hàm lượng asen cao nguyên nhân chức điều tiết mưa, điều hòa khí hậu hồ tiếp nhận nước thải sinh hoạt khu vực dân cư lưu vực rộng 205 hecta Hồ Điều Tiết Phường Thanh Khê Tây không phát có mặt asen Hồ chức điều tiết mưa, góp phần tạo cảnh quan điều hòa khí hậu cho khu vực dân cư xung quanh 108 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 Kết luận Kết nghiên cứu trình xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As nước bề mặt cho phép đưa kết luận sau: Khảo sát điều kiện tối ưu cho quy trình phân tích tổng hàm lượng asen nước: thể tích dung dịch hấp thụ (AgDDC CHCl ) 6ml, thời gian phản ứng 30 phút, cường độ màu phức bền phút Xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình xác định asen S2- đưa phương pháp loại trừ Pb(CH COO) Xác định giới hạn phát nồng độ asen phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS 0.002 mg/l khoảng nồng độ tuyến tính As xác định thuốc thử AgDDC 0.001-0.015 mg Đánh giá sai số thống kê cho quy trình phân tích cho thấy mức độ xác phương pháp Nghiên cứu xây dựng thành công quy trình phân tích asen nước thuốc thử AgDDC CHCl Áp dụng quy trình xây dựng phân tích số mẫu n ước tro ng hồ, bàu lớn thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng để đánh giá mức độ ô nhiễm nước asen Kết cho thấy hàm lượng asen mẫu nước nằm giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn môi trường Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Huy Bá, Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh (2000) [2] Bộ Y tế, Thường quy kỹ thuật định lượng asen thực phẩm, Ban hành theo quy định số 2129/ QĐ - BYT ngày 04/06/2002 Bộ trưởng y tế (2002) [3] Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, Chu Thị Thu Hiền, Kim loại nặng môi trường nước Một số kết phân tích đánh giá khu vực Hà Nội, Hội nghị khoa học phân tích hóa lý sinh học Việt Nam lần thứ (2000) [4] Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu, Phân tích nước, NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội (1986) [5] http://vietnamnet.vn/khoahoc/trongnuoc/2006/09/615483 [6] http://www.toquoc.gov.vn/Thongtin/O-Nhiem-Asen-Da-Co-Thuoc-Dac-Tri88306e7a9698481a83414fca68f432c7.html [7] Arnold E Greenberg, R Rhodes, Lenore S.Clescerl, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 16th Edition (1995) 109 ... lý sơ HNO đặc 2.3 Phương pháp phân tích hóa học Để phân tích hàm lượng As nước bề mặt, sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV- VIS Kết thảo luận Các phương pháp xác định As đa dạng, nhiên...TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009 phương pháp xây dựng áp dụng để phân tích As số nguồn nước mặt địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng Vật liệu phương pháp thực nghiệm... trình xây dựng trên, tiến hành xác định hàm lượng asen số mẫu nước bề mặt thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng tháng tháng Kết phân tích thể bảng 3.2 3.3 Bảng 3.2 Nồng độ asen trung bình số mẫu nước