XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT BẢO VỆTHỰC VẬT PHÂN CỰC

Header Page of 126 TRANG BÌA PHỤ ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THIỆN THẢO XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT PHÂN CỰC TRONG NƯỚC BỀ MẶT BẰNG UPLC–MS/MS KẾT HỢP BỘ LẤY MẪU THỤ ĐỘNG POCIS 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 2015 Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Nguyễn Thiện Thảo Trang i Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô giảng dạy chương trình Cao học Hóa Phân tích, người truyền đạt cho kiến thức hữu ích làm sở cho thực tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn cô, TS.Trần Thị Như Trang tận tình hướng dẫn, bảo cho suốt thời gian thực luận văn Những kiến thức kinh nghiệm mà cô hướng dẫn, truyền đạt giúp ích nhiều trình thực luận văn công việc sau Tôi xin gửi lời cảm ơn đến ThS Trương Lâm Sơn Hải, ThS Đỗ Minh Huy hỗ trợ giúp đỡ thời gian thực đề tài luận văn tốt nghiệp Tôi xin gửi lời cảm ơn đến em sinh viên chuyên ngành Hóa phân tích khóa 2010, 2011 hỗ trợ nhiều thời gian thực đề tài Sau xin trân trọng cảm ơn đến gia đình tôi, tạo điều kiện tốt cho suốt trình học thực đề tài luận văn tốt nghiệp Do thời gian có hạn, khó khăn khách quan hạn chế kinh phí nên đề tài khó tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến góp ý Thầy/Cô anh chị học viên Trang ii Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt 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 UPLC: Ultra Performance Liquid Chromatography HSTH: Hiệu suất thu hồi KLPT: Khối lượng phân tử MDL: Method detection limit MeOH: Methanol MS: Mass spectroscopy MQL: Method quantitation limit PES: Polyethersulfone POCIS: Polar Organic Chemical Integrative Sampler RS: Tốc độ lấy mẫu RSD: Relative Standard Deviation SPE: Solid Phase Extraction TWA: Time weighted average UV: Ultraviolet Trang iii Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tính chất chất nghiên cứu đề tài Bảng 1.2: Vị trí lấy mẫu 16 Bảng 1.3: Địa điểm lấy mẫu đợt khảo sát 17 Bảng 2.1: Các thông số MS 22 Bảng 2.2: Kiểu ion hóa, CV, CE chất BVTV 22 Bảng 2.3: Chương trình dung môi phân tích nhóm hợp chất chạy ESI(+) 24 Bảng 2.4: Chương trình dung môi phân tích cho nhóm hợp chất chạy mode ESI(-)24 Bảng 3.1: Các thông số cố định khảo sát tỉ lệ dung môi pha động cho UPLC 31 Bảng 3.2: Chương trình dung môi tối ưu cho UPLC 32 Bảng 3.3: Thứ tự rửa giải chất chạy mode ESI(+) 35 Bảng 3.4: Phương trình hồi quy hệ số tương quan cuả chất BVTV 37 Bảng 3.6: HSTH cho chất BVTV 38 Bảng 3.7: MDL MQL cho chất BVTV 39 Bảng 3.8: Các thông số hóa lý nước 40 Bảng 3.9: Kết phân tích mẫu nước với việc lấy mẫu chủ động 40 Bảng 3.10: Kết phân tích mẫu POCIS 42 Trang iv Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Công thức cấu tạo chất BVTV nghiên cứu Hình 1.2: Cấu tạo Triple quadrupole Hình 1.3: So sánh lấy mẫu chủ động thụ động theo thời gian [2] 11 Hình 1.4: Phân loại chất phân tích (logKow) theo thiết bị lấy mẫu thụ động [2] 12 Hình 1.5: Cấu trúc POCIS 13 Hình 1.6: Hình dạng lấy mẫu tích hợp chất hữu phân cực 13 Hình 1.7: Cấu trúc pha hấp phụ Oasis HLB 14 Hình 1.8: Sự khuếch tán chất phân tích (chấm đỏ) từ nước vào pha hấp thụ 14 Hình 1.9: Toàn cảnh vị trí điểm lấy mẫu 18 Hình 1.10: Vị trí điểm lấy mẫu P1, P2 18 Hình 1.11: Vị trí điểm lấy mẫu P3, P4 19 Hình 2.1: Lắp POCIS vào giá treo để phơi nhiễm trường 25 Hình 2.2: Quy trình xử lý mẫu nước 26 Hình 3.1: Sắc ký đồ cho chất BVTV chạy mode ESI(+) 29 Hình 3.2: Sắc ký đồ phân mảnh pirimicarb, simazine, carbofuran, carbaryl 30 Hình 3.3: Sắc ký đồ atrazine, isoprocard, diuron, 2,4-D 30 Hình 3.4: Sắc ký đồ chất BVTV theo tỉ lệ dung môi phù hợp tốc độ dòng 0.3 mL.phút-1 nhiệt độ lò cột 40 oC 33 Hình 3.5: Sắc ký đồ chất BVTV tốc độ dòng 0.4 mL.phút-1 34 Hình 3.6: Sắc ký đồ chất BVTV nhiệt độ lò cột 35 oC 34 Hình 3.7: Sắc ký đồ chất BVTV nhiệt độ lò cột 45 oC 35 Hình 3.8: Đường chuẩn chất BVTV 36 Trang v Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt PHỤ LỤC Phụ lục 1: Sắc ký đồ tổng mẫu nước khoáng Evian thêm chuẩn 0.1 µgL-1(ESI+) 51 Phụ lục 2: Sắc ký đồ tổng mẫu nước khoáng Evian thêm chuẩn 0.1 µgL-1 (ESI-) 52 Phụ lục 3: Sắc ký đồ tổng mẫu nước sông thêm chuẩn 0.1 µgL-1(ESI+) 52 Phụ lục 4: Sắc ký đồ tổng mẫu nước sông thêm chuẩn 0.1 µgL-1(ESI-) 53 Phụ lục 5: Sắc ký đồ tổng mẫu nước sông (ESI+) 53 Trang vi Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v 1.CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Tình hình nghiên cứu chất BVTV phân cực nước giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nhóm 1.1.3 Tình hình sử dụng chất BVTV Trà Vinh 1.2 CÁC THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI 1.2.1 Tính chất hóa lý 1.2.2 Tác dụng 1.3 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG SIÊU HIỆU NĂNG GHÉP KHỐI PHỔ BA TỨ CỰC (UPLC-MS/MS) XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG CÁC CHẤT BVTV PHÂN CỰC TRONG NƯỚC 1.3.1 Giới thiệu 1.3.2 Hiệu ứng [22-24] 1.4 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU 10 1.4.1 Phương pháp lấy mẫu chủ động 11 1.4.2 Phương pháp lấy mẫu thụ động 11 1.4.2.1 Cấu tạo POCIS 12 1.4.2.2 Chất hấp thụ Oasis HLB 13 Trang vii Footer Page of 126 Header Page of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt 1.4.2.3 Nguyên tắc phương pháp lấy mẫu POCIS 14 1.4.3 Địa điểm lấy mẫu 16 1.5 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 19 2.CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 21 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 21 2.1.1 Thiết bị 21 2.1.2 Dụng cụ, hóa chất 21 2.2 ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH KHỐI PHỔ 22 2.3 ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH SẮC KÝ LỎNG SIÊU HIỆU NĂNG 23 2.3.1 Điều kiện phân tích cho nhóm hợp chất chạy ESI(+) 23 2.3.2 Điều kiện phân tích cho nhóm hợp chất chạy mode ESI(-) 24 2.4 CÁCH THỨC LẤY MẪU 25 2.4.1 Lắp POCIS 25 2.4.2 Gỡ POCIS 25 2.4.3 Chiết chất phân tích POCIS 26 2.5 QUY TRÌNH XỬ LÝ MẪU 26 2.5.1 Quy trình xử lý mẫu nước sông 27 2.5.2 Quy trình xử lý mẫu POCIS 27 3.CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - BIỆN LUẬN 28 3.1 KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH UPLC – MSMS 28 3.1.1 Khảo sát thông số khối phổ 28 3.1.2 Khảo sát thông số sắc ký lỏng siêu hiệu 31 3.1.2.1 Khảo sát gradient 31 Trang viii Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt 3.1.2.2 Khảo sát tốc độ dòng pha động 33 3.1.2.3 Khảo sát nhiệt độ lò cột 34 3.1.3 Phương trình đường chuẩn 36 3.2 QUY TRÌNH XỬ LÝ MẪU 37 3.3 ĐÁNH GIÁ DƯ LƯỢNG CÁC CHẤT BVTV PHÂN CỰC VỚI CÁCH THỨC LẤY MẪU CHỦ ĐỘNG VÀ THỤ ĐỘNG POCIS 39 4.CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 4.1 KẾT LUẬN 45 4.2 KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 51 Trang ix Footer Page 10 of 126 Header Page 17 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt Tính độc thuốc với động vật máu nóng thấp Chlorotriazines hợp chất azine atrazine bền đất sử dụng để trừ cỏ cho lâu năm trừ cỏ loại liều lượng cao Thuốc methylthiotriazines hay gọi thuốc tryn ametryn bị phân huỷ đất vài tuần sử dụng rau màu trồng ngắn ngày Thuốc diệt cỏ nhóm Phenoxy-acetic acid: tác động chất kích thích tố sinh trưởng, chúng làm cho tế bào phát triển mức bình thường, đồng thời gây rối loạn sinh trưởng 1.3 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG SIÊU HIỆU NĂNG GHÉP KHỐI PHỔ BA TỨ CỰC (UPLC-MS/MS) XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG CÁC CHẤT BVTV PHÂN CỰC TRONG NƯỚC 1.3.1 Giới thiệu Hệ thống UPLC-MS/MS nhóm sử dụng hệ thống ACQUITY UPLC kết hợp với hệ thống khối phổ Quattro Premier XE Hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC): kỹ thuật tiếng sử dụng nhiều phòng thí nghiệm giới 30 năm qua Trong kỹ thuật, phận phân tách hợp chất - yếu tố quan trọng kỹ thuật phát triển Sắc ký lỏng siêu hiệu (UPLC) đời đánh dấu thay đổi bản, mở cánh cửa cho nhà phân tích với kỹ thuật phân tích nhanh mà không làm giá trị cao mà kỹ thuật HPLC mang lại trước Phương pháp phân tách UPLC có nhiều ưu điểm độ bền, dễ dàng sử dụng, độ nhạy độ chọn lọc thay đổi UPLC tương tự HPLC kích thước hạt nhồi cột giảm hiệu độ nhạy nâng cao [1618] Cột UPLC C18 dựa nguyên lý sử dụng pha tĩnh có kích thước hạt nhỏ µm, HPLC thường sử dụng loại cột có kích thước hạt pha tĩnh từ – µm Nguyên tắc cải tiến điều chỉnh theo phương trình van Deemter - biểu thức thực nghiệm mô tả mối quan hệ tuyến tính tốc độ dòng Trang Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt chiều cao đĩa lý thuyết Chiều cao đĩa lý thuyết giảm đến giá trị nhỏ sau tăng với tăng tốc độ dòng Tuy nhiên, với kích thước hạt pha tĩnh 1.7 µm sử dụng UPLC, chiều cao đĩa lý thuyết thấp so với kích thước hạt lớn không tăng tăng tốc độ dòng Điều cho phép trình phân tách nhanh thực cột ngắn với tốc độ dòng cao hơn, dẫn tới tăng độ phân giải cặp mũi đặc biệt tăng cường độ mũi, điều cho phép xuất nhiều mũi khoảng thời gian lưu định Hiệu sử dụng cột có kích thước hạt 1.7 µm tăng lần so với hạt µm lần hạt kích thước 3.5µm Độ phân giải cột có kích thước hạt 1.7 µm cao 70% so với cột có kích thước hạt 5µm 40% so với cột có kích thước hạt 3,5µm [16][19] Bộ phân tích khối tứ cực (Quadrupole): tách khối ghép nối ba tứ cực (QQQ) Trong đó, Q0 thêm vào để giảm xóc hướng ion vào phát Q1 Q1 dùng để chọn lọc ion mẹ có m/z cần quan tâm Q2 buồng va chạm ion va chạm với phân tử khí trơ (Ar hay N2) để tạo mảnh ion Q3 chọn lọc hay nhiều mảnh ion (tùy theo chế độ ghi phổ) từ mảnh ion đó, từ tạo tín hiệu đặc trưng Hình 1.2: Cấu tạo Triple quadrupole Các kỹ thuật ghi phổ: Có kiểu ghi phổ dùng phồ biến nay: Full Scan, Selected Ion Monitoring (SIM), SRM (Selected Reaction Monitoring) MRM (Multiple Reaction Monitoring) Full scan Ở kĩ thuật này, đầu dò nhận tất mảnh ion khối phổ toàn ion tất chất suốt trình phân tích Thường dùng để nhận Trang Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt danh hay phân tích chất phân tích có nồng độ đủ lớn[20] Selected Ion Monitoring (SIM) Trong chế độ SIM, đầu dò MS ghi nhận tín hiệu số mảnh ion đặc trưng cho chất cần xác định Khối phổ SIM cho tín hiệu ion lựa chọn trước đó, dùng để nhận danh hay so sánh với thư viện có sẵn [20] SRM (Selected Reaction Monitoring) MRM (Multiple Reaction Monitoring) SRM: cô lập ion cần chọn, sau phân mảnh ion cô lập đó, mảnh ion sinh ra, cô lập mảnh ion cần quan tâm đưa vào đầu dò để phát MRM: thực tế, yêu cầu mặt kỹ thuật phân tích vi lượng nên ion cần quan tâm thường từ trở lên, kỹ thuật ghi phổ MRM thông dụng SRM Đầu tiên, cô lập ion cần chọn (ion mẹ) tứ cực thứ nhất, phân mảnh ion cô lập tứ cực thứ (thực chất buồng va chạm) thu ion con, cô lập (hoặc nhiều) ion cần quan tâm tứ cực thứ đưa vào đầu dò để phát [20] UPLC tách hợp chất trình phân tách cột Sau tách hệ thống sắc ký lỏng, mẫu cần phân tích qua ống dẫn đến đầu dò khối phổ Tại diễn trình ion hóa buồng API với kiểu ESI, APCI APPI Ion sinh tập trung gia tốc để đưa vào phân tích khối Tại phân tích khối, tứ cực thứ chọn ion mẹ có m/z xác định, phân mảnh ion tạo buồng va chạm (collision cell) nhờ tương tác với khí trơ phân tích nhờ tứ cực thứ ba, tạo tín hiệu đặc trưng phận phát ion [16, 21] 1.3.2 Hiệu ứng [22-24] Trong phân tích hóa học, mẫu có ảnh hưởng đáng kể phương pháp phân tích chất lượng kết phân tích, ảnh hưởng gọi hiệu ứng Hiệu ứng định nghĩa thay đổi tín hiệu phản hồi (tăng giảm tín hiệu) UPLC-MS/MS chất phân tích (bao Trang Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt gồm kiểu ion hóa dương âm) hợp chất đồng rửa giải Các nguyên nhân gây hiệu ứng nền: tượng ức chế tăng cường ion LC-MS/MS phụ thuộc mẫu, trình xử lý mẫu, hiệu tách sắc ký, chất thêm vào pha động loại ion hóa Bộ phận ion hóa ElectroSpray Ionization (ESI) bị ảnh hưởng hiệu ứng nhiều ion hóa atmospheric pressure chemical ionisation (APCI) Biện pháp giảm hiệu ứng nền: hiệu ứng làm tăng giảm ion gây bất lợi thường phải làm giảm Trong kỹ thuật LC-MS/MS, có cách để loại bỏ hiệu ứng phổ biến là: - Tối ưu hóa điều kiện sắc ký để tách mũi sắc ký chất phân tích khỏi mũi hợp chất đồng rửa giải mẫu - Làm mẫu trước đưa vào hệ thống phân tích LC-MS/MS 1.4 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU Các phương pháp kỹ thuật phân tích ngày phát triển hoàn thiện để phục vụ cho phân tích định tính, phân tích định lượng phân tích xác định thành phần cấu trúc chất Các giai đoạn triển khai phân tích bao gồm: lấy mẫu, phân tích tính toán kết Trong lấy mẫu chiếm vị trí quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến kết phân tích Mục đích việc lấy mẫu phân tích chọn thể tích (hay khối lượng) nhỏ phù hợp vừa đủ đối tượng cần nghiên cứu phân tích để làm phân tích trường đóng gói để vận chuyển phòng thí nghiệm để xử lý xác định (định tính hay định lượng) chất mong muốn đối tượng nghiên cứu lại phải bảo đảm giữ nguyên thành phần đối tượng thực tế lấy mẫu Nếu lấy mẫu sai kết phân tích không phản ánh thực tế Vì để có kết phân tích phản ánh thực tế, việc lấy mẫu phân tích phải đảm bảo yêu cầu sau đây: - Đại diện cho đối tượng cần nghiên cứu phân tích - Đáp ứng yêu cầu phân tích hay nghiên cứu xem xét - Lấy mẫu, không làm mẫu hay nhiễm bẩn mẫu Trang 10 Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt - Phù hợp với phương pháp lựa chọn phân tích - Có khối lượng đủ để phân tích, không nhỏ yêu cầu - Mẫu phải có lý lịch, điều kiện lấy mẫu rõ ràng 1.4.1 Phương pháp lấy mẫu chủ động Phương pháp lấy mẫu chủ động (active sampling): mẫu lấy vị trí thời gian định, đơn giản, dễ tiến hành, tốn nồng độ chất phân tích phản ánh thời điểm vị trí lấy mẫu nhiều không đủ phát [25, 26] 1.4.2 Phương pháp lấy mẫu thụ động Phương pháp lấy mẫu thụ động phản ánh nồng độ trung bình theo thời gian cụ thể thiết bị liên tục phơi nhiễm môi trường nước (hình 9) Vì vậy, phương pháp có ưu điểm trội hẳn so với phương pháp lấy mẫu chủ động tự động: - Hạn chế nhược điểm so với lấy mẫu chủ động tự động - Hạ thấp giới hạn phát lấy mẫu thời gian dài - Tiết kiệm thời gian nhân lực - Thiết bị đơn giản, không cần bảo trì Hình 1.3: So sánh lấy mẫu chủ động thụ động theo thời gian [2] Trang 11 Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt Có nhiều loại thiết bị lấy mẫu thụ động phát triển tùy thuộc vào giá trị logKow (Octanol-water partition coefficient) chất Ví dụ như: thiết bị màng bán thấm – SPMDs (áp dụng cho hợp chất có logKOW> 3), chemcatcher, Negligible depletion-solid-phase microextraction (nd-SPME), màng kín phủ lớp hấp thụ, ceramic dosimeter, túi nhựa khuếch tán polyethylene, lấy mẫu tích hợp chất hữu phân cực – POCIS [27] Hình 1.4: Phân loại chất phân tích (logKow) theo thiết bị lấy mẫu thụ động [2] Do thuộc tính chất BVTV nên lấy mẫu thụ động tích hợp chất hữu phân cực – POCIS (polar organic chemical integrative sampler) sử dụng Các POCIS sử dụng để giám sát chất ô nhiễm ưa nước thuốc BVTV, dược phẩm, steroid, hormon, kháng sinh sản phẩm chăm sóc cá nhân POCIS cho phép xác định nồng độ TWA nước thời gian dài (vài tuần) [28] 1.4.2.1 Cấu tạo POCIS Trang 12 Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt Hình 1.5: Cấu trúc POCIS POCIS xếp theo cấu trúc bánh sandwich, hình Gồm vòng thép không gỉ - màng (PES – polyethylenesulfone) - chất hấp thụ (Oasis HLB) – màng (PES – polyethersulfone) [29] POCIS chuẩn bị theo bước: - Màng PES thứ đặt vòng thép không gỉ, có đường kính 5.1 cm, đường kính 8.9 cm - Chất hấp thụ đặt vào trung tâm màng PES - Đặt màng PES thứ hai chất hấp thụ nén lại vòng thép thứ Tổng diện tích bề mặt màng PES chứa chất hấp thụ khoảng 41 cm2 tỷ số diện tích bề mặt màng khối lượng chất hấp thụ khoảng 200 cm2.g-1 - Vặn chặt ốc vít để giữ ngăn chặn chất hấp thụ, hình Hình 1.6: Hình dạng lấy mẫu tích hợp chất hữu phân cực 1.4.2.2 Chất hấp thụ Oasis HLB Oasis HLB copolymer cân ưa nước – ưa dầu (N-vinylpyrolidon divinylbenzen) thích hợp cho lấy mẫu đồng thời chất hữu phân cực (hình 8), nên Oasis HLB thích hợp để chiết lấy chất BVTV phân cực [30] Trang 13 Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt Hình 1.7: Cấu trúc pha hấp phụ Oasis HLB 1.4.2.3 Nguyên tắc phương pháp lấy mẫu POCIS Lấy mẫu thụ động dựa dòng chảy tự chất phân tích từ môi trường nước vào pha hấp thụ qua màng PES cân thiết lập ngừng lấy mẫu hình 1.9 [31] Hình 1.8: 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 lấy mẫu POCIS tuân theo định luật Langmuir [32] hệ số nồng độ Cf biểu diễn theo công thức: C୤ ൌ C୔୓େ୍ୗ k୳ ൌ ൈ ൫1 െ eି୩౛ൈ୲ ൯ C୵ୟ୲ୣ୰ kୣ Trong đó: ku: hệ số tích lũy chất phân tích từ môi trường vào POCIS, L g−1 d−1 ke: hệ số giải hấp chất phân tích từ POCIS môi trường, d−1 t: thời gian phơi nhiễm (ngày) CPOCIS: nồng độ chất ô nhiễm POCIS sau thời gian phơi nhiễm, µg g-1 Trang 14 Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt Cwater: nồng độ trung bình chất ô nhiễm thời gian lấy mẫu, µg L-1 Cf: tỷ số nồng độ chất phân tích có POCIS môi trường nước Sự tích hợp chất hữu phân cực vào POCIS diễn qua giai đoạn: - Giai đoạn 1: - trạng thái động học: thời gian mà hợp chất tích hợp cách tuyến tính, lúc hệ số nồng độ Cf phụ thuộc tuyến tính theo thời gian tích hợp C୤ ൌ C୔୓େ୍ୗ ൌ k୳ ൈ t C୵ୟ୲ୣ୰ Trong khoảng thời gian tích lũy tuyến tính, ta tính tốc độ lấy mẫu (RS) đặc trưng cho chất phân tích theo công thức: Rୗ ൌ C୔୓େ୍ୗ ൈ M୔୓େ୍ୗ C୵ୟ୲ୣ୰ ൈ t - Giai đoạn 2: tích lũy đường cong xuất hiện tượng giải hấp (ke) chất phân tích khỏi POCIS - Giai đoạn - trạng thái cân bằng, tốc độ chất hấp thụ vào POCIS tốc độ giải hấp chất từ POCIS môi trường nước C୤ ൌ k୳ ൌ K ୱ୵ kୣ Thời gian giai đoạn tùy thuộc vào chất phân tích điều kiện môi trường nơi lấy mẫu Để đánh giá nồng độ trung bình theo thời gian chất ô nhiễm, POCIS phơi nhiễm giai đoạn tích lũy tuyến tính (giai đoạn 1), nồng độ trung bình theo thời gian (time weighted average – TWA) tính sau: TWA ൌ C୵ୟ୲ୣ୰ ൌ େౌోి౅౏ൈ୑ౌోి౅౏ ୖ౏ ൈ୲ (a) Trong đó: MPOCIS: khối lượng chất hấp thụ cho vào POCIS, g RS: tốc độ lấy mẫu, L.ngày-1 KSW: số phân bố chất phân tích POCIS môi trường nước Trang 15 Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt TWA: nồng độ trung bình theo thời gian, µg.L-1 1.4.3 Địa điểm lấy mẫu Do đặc điểm tỉnh Trà Vinh nông nghiệp với thông tin trình bày bên trên, đặc biệt nằm hạ nguồn Mê Kông nên thường bị xâm mặn thủy triều Hệ thống thủy lợi cung cấp nước cho tưới tiêu chủ yếu dựa vào cống thủy lợi, điển hình quan trọng cống thủy lợi Láng Thé Tầm Phương Nhiệm vụ cống thủy lợi trữ nước cho tưới tiêu Vì cống thủy lợi thường phải đóng vào khoảng thời gian từ tháng 12 năm trước đến tháng sáu năm sau (khi độ mặn thủy triều bên cống ≥ 1‰) Trong suốt khoảng thời gian đóng cống thủy lợi, hoạt động sinh hoạt sản xuất nông nghiệp thực dựa nguồn nước dòng kênh bên hệ thống cống thủy lợi Chính việc đánh giá dư lượng chất bảo vệ thực vật dòng kênh quan tâm hàng đầu, nhằm dự báo nguy hại tiềm ẩn cho người dân sống dựa vào nguồn nước Xuất phát từ lý mà nhóm nghiên cứu chọn địa điểm lấy mẫu hai cống thủy lợi trên, cụ thể bảng 1.2, 1.3 hình 1.10 – 1.12 Bảng 1.2: Vị trí lấy mẫu Ký hiệu P1 Địa điểm Bên cống Láng thé (cách Vị trí cách bờ (m) Độ sâu (m) 0.5 5 cống khoảng 1km) P2 Bên cống Láng thé (cách cống khoảng 1.5km) Bên P3 cống Tầm Phương (cách cống khoảng Trang 16 Footer Page 26 of 126 Header Page 27 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt 1.5km) Bên P4 cống Tầm Phương kênh nội – đồng (cách cống khoảng 1.5km) Bảng 1.3: Địa điểm lấy mẫu đợt khảo sát Điểm lấy mẫu P1 Đợt Đợt (11/6/2015-18/6/2015) (07/7/2015-14/7/2015) Lấy mẫu chủ động Lấy mẫu thụ động sử dụng POCIS động Lấy mẫu thụ động sử dụng POCIS P1 - - - P2 POCIS2 P2 POCIS2 P2 POCIS2 P2 P3 P3 POCIS2 POCIS3 POCIS2 P2 P3 POCIS3 P3 POCIS3 P4 P4 POCIS2 POCIS3 POCIS3 P3 POCIS3 P4 POCIS4 - POCIS4 P4 P4 Ghi chú: “-“: không lấy mẫu Trang 17 Footer Page 27 of 126 Lấy mẫu chủ POCIS4 Header Page 28 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt CÁC ĐIỂM LẤY MẪU P1 (10.00088, 106.30626) P2 (9.98474, 106.31106) P3 (9.88921, 106.33552) P4 (9.88982, 106.33504) CỐNG TẦM PHƯƠNG (9.88973, 106.34375) CỐNG LÁNG THÉ (9.99647, 106.30725) Hình 1.9: Toàn cảnh vị trí điểm lấy mẫu Hình 1.10: Vị trí điểm lấy mẫu P1, P2 Trang 18 Footer Page 28 of 126 Header Page 29 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt Hình 1.11: Vị trí điểm lấy mẫu P3, P4 1.5 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Dựa nghiên cứu trước đó, điển hình nghiên cứu “Phát triển phương pháp lấy mẫu thụ động sử dụng POCIS cho chất bảo vệ thực vật phân cực nước” tác giả Phạm Thị Ty (2014), thực hệ HPLC-UV đạt kết ban đầu khả quan Trong nghiên cứu tác giả khảo sát yếu tố ảnh hưởng cho chất BVTV phân cực simazine, thiodicarb, carbofuran, chlortoluron, atrazine, isoproturon, diuron với phương pháp lấy mẫu thụ động POCIS, xác định tốc độ lấy mẫu RS cho chất từ 0,369 – 0,962 L ngày-1 cho chất BVTV Tuy nhiên, tác giả hạn chế phương pháp: - Do ảnh hưởng mẫu nên phân tích xác chất BVTV nồng độ vết - Độ nhạy độ chọn lọc thiết bị chưa cao Xuất phát từ lý nên đề tài nghiên cứu tập trung: - Phát triển phương pháp phân tích dựa kỹ thuật UPLC-MS/MS cho Trang 19 Footer Page 29 of 126 Header Page 30 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt độ nhạy độ xác cao, phân tích lượng vết chất BVTV phân cực mẫu nước sông - Kết hợp lấy mẫu chủ động sử dụng lấy mẫu thụ động POCIS để đánh giá sơ dư lượng chất BVTV phân cực nước hai hệ thống cống thủy lợi Láng Thé Tầm Phương tỉnh Trà Vinh Trang 20 Footer Page 30 of 126 Header Page 31 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 2.1.1 Thiết bị Hệ UPLC kết hơp đầu dò ba tứ cực hãng WATERS 2.1.2 Dụng cụ, hóa chất - Cột sắc kí: cột UPLC ACQUITY® BEH C18 100 mm x 2.1 mm, 1.7µm - Máy siêu âm Elma S18H - Cân phân tích Mettler Toledo - Bộ rút chân không hãng Agilent - Cốc thủy tinh loại, phễu, pasteur pipet, pipet loại, ống COD thể tích 10 mL vạch sẵn đến mL - Vòng POCIS làm thép không gỉ (Pháp) - Dung môi: acetonitrile (ACN) (Merck), methanol (MeOH), acid formic (HPLC grade ≥ 99,9%), nước siêu tinh khiết - SPE Oasis HLB (Waters, 60 µm) - Các chất chuẩn pirimicarb (99.9%), simazine (99.5%), carbofuran (99.9%),carbaryl (99.9%),atrazine (100%),isoprocarb (99.9%) vàdiuron (100%) mua từ TechLab (Pháp) Các dung dịch chuẩn pha riêng nồng độ 1000 mg L-1 100 mg L-1 methanol - Tùy vào thí nghiệm cụ thể nồng độ cần khảo sát mà chất chuẩn pha với nồng độ khác nhau, chuẩn trung gian pha MeOH, chuẩn làm việc pha dung môi MeOH : H2O (1 : 1, v : v) Trang 21 Footer Page 31 of 126 ... MẪU Các phương pháp kỹ thuật phân tích ngày phát triển hoàn thiện để phục vụ cho phân tích định tính, phân tích định lượng phân tích xác định thành phần cấu trúc chất Các giai đoạn triển khai phân. .. thời chất hữu phân cực (hình 8), nên Oasis HLB thích hợp để chiết lấy chất BVTV phân cực [30] Trang 13 Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 POCIS - UPLC - MSMS – xác định chất BVTV phân cực. .. xác định chất BVTV phân cực nước bề mặt Cwater: nồng độ trung bình chất ô nhiễm thời gian lấy mẫu, µg L-1 Cf: tỷ số nồng độ chất phân tích có POCIS môi trường nước Sự tích hợp chất hữu phân cực