PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU THỤ ĐỘNG SỬ DỤNG POCIS CHO CÁC CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT PHÂN CỰC TRONG NƯỚC

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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:

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

 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

 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

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

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

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

(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

Qua da > 5000 Qua miệng> 1075 Thiodicarb

Carbamate

C10H18N4O4S3

>200 (22 °C)

Qua da > 6310 Qua miệng> 66

Atrazine Thiodicarb Chlortoluron

Carbofuran Simazine Isoproturon Diuron

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

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

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

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

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

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

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

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

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]

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:

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

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:

 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

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:

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

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

1.3.6 Tốc độ lấy mẫu R S

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

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:

(1.3.6.1)

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

×

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

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

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]

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]

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)

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

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]

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

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)

(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