Nghiên cứu quy trình phân tích hàm lượng các dạng thủy ngân trong một số loài hải sản bằng phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng ghép nối sắc ký LC ICP MS

Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Cơng Hiếu NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG CÁC DẠNG THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ LOÀI HẢI SẢN BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG GHÉP NỐI SẮC KÝ LC-ICP-MS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2019 Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM CÔNG HIẾU NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG CÁC DẠNG THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ LOÀI HẢI SẢN BẰNG PHƢƠNG PHÁP KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG GHÉP NỐI SẮC KÝ LC-ICP-MS Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN RI PGS.TS LÊ THỊ HỒNG HẢO Hà Nội, 2019 Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Văn Ri PGS.TS Lê Thị Hồng Hảo giao đề tài, nhiệt tính hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trính thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy khoa Hóa học nói chung Bộ mơn Hóa Phân tìch nói riêng dạy dỗ, bảo động viên thời gian học tập trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Ths Đinh Viết Chiến cán Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia hỗ trợ nhiệt tính trính thực nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn gia đính, bạn học viên sinh viên mơn Hóa phân tìch giúp đỡ tơi thời gian học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Học viên Phạm Công Hiếu i Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quát chung thủy ngân, nguồn gốc dạng tồn thủy ngân tự nhiên .3 1.2 Methyl thủy ngân ethyl thủy ngân .5 1.3 Các phương pháp xác định thủy ngân hữu 11 1.3.1 Sắc ký khí (GC) 11 1.3.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lạnh (CV-AAS) 14 1.3.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) 16 CHƢƠNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 23 2.2 Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 23 2.2.2 Nội dung nghiên cứu .23 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3 Thực nghiệm 24 2.3.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 24 2.3.2 Chuẩn bị dung dịch hóa chất, chất chuẩn 26 2.3.3 Tối ưu hóa điều kiện phân tích Thủy ngân ICP-MS 26 2.3.4 Xử lí mẫu chiết siêu âm 27 2.4 Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp 27 2.5 Phân tìch mẫu, xử lì số liệu, đánh giá kết phân tìch 29 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 Điều kiện phân tìch ICP-MS 31 3.1.1 Lựa chọn số khối, chế độ phân tích nguyên tố 31 3.1.2 Tối ưu tự động thông số cho thiết bị ICP-MS 31 3.2.1 Khảo sát dung môi hữu pha động 34 3.2.2 Khảo sát nồng độ dung môi hữu pha động .36 3.2.3 Khảo sát tốc độ dòng pha động 37 ii Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ 3.2.4 Khảo sát nồng độ 2-Mercaptoethanol thành phần pha động 39 3.3 Điều kiện xử lý mẫu .42 3.3.1 Khảo sát nhiệt độ chiết 42 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian chiết 43 3.3.3 Ảnh hưởng 2-Mercaptoethanol 44 3.4 Xác nhận giá trị sử dụng phương pháp 45 3.4.1 Độ đặc hiệu………………………………………………………………………………….46 3.4.2 Đường chuẩn 47 3.4.3 Giới hạn phát phương pháp (MDL), giới hạn định lượng phương pháp (MQL) 50 3.4.4 Độ lặp lại .51 3.4.5 Độ tái lặp .53 3.4.6 Độ xác 54 3.5 Phân tìch mẫu thực tế 57 KẾT LUẬN .60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .61 PHỤ LỤC 68 iii Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HPLC-ICP-MS Sắc ký lỏng hiệu cao ghép nối khối phổ plama cao tần cảm ứng MeHg Methyl thủy ngân EtHg Ethyl thủy ngân 2-ME 2-Mercaptoethanol MeOH Methanol EtOH Ethanol ISP Isopropanol LOD Giới hạn phát LOQ Giới hạn định lượng %RSD % độ lệch chuẩn tương đối CRM Mẫu chuẩn chứng nhận IQC Mẫu kiểm sốt nội iv Phạm Cơng Hiếu Luận văn thạc sĩ DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1: Số khối thủy ngân 31 Bảng 2: Các thông số tối ưu tự động thiết bị ICP-MS 32 Bảng 3: Các thông số tiêu chuẩn cần đáp ứng hệ ICP-MS Nexion 350X 33 Bảng 4: Các điều kiện tối ưu phân tìch dạng Thủy ngân 41 Bảng 5: Các yếu tố ảnh hưởng điều kiện tối ưu 45 Bảng 6: Mối tương quan nồng độ cường độ tìn hiệu Cps MeHg 48 Bảng 7: Phương trính đường chuẩn 49 Bảng 8: Giới hạn phát dạng thủy ngân 50 Bảng 9: Kết phân tìch lặp lại với mẫu cá 51 Bảng 10: Đánh giá độ tái lặp phương pháp 53 Bảng 11: Hiệu suất thu hồi quy trính 55 Bảng 12: Kết phân tìch mẫu chuẩn CRM DORM-4 56 Bảng 13: Kết phân tìch mẫu hải sản 58 v Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH Trang Hính 1: Q trính chuyển hóa Thủy ngân tự nhiên Hính 2: Cấu tạo phân tử methyl thủy ngân ethyl thủy ngân Hính 3: Quá trính hính thành thủy ngân hữu Hính 4: Sơ đồ khối hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao 16 Hình 5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống ICP-MS 18 Hình 6: Sơ đồ khối hệ thống HPLC-ICP-MS 20 Hính 1: Hệ thống ICP-MS Nexion 350X (Perkin Elmer)………………………… 25 Hình 1: Kết khảo sát Hg, MeHg………………………………………… 34 Hính 2: Sắc ký đồ hỗn hợp Hg 5ppb, MeHg 10ppb sử dụng MeOH 2% 35 Hính 3: Sắc ký đồ hỗn hợp Hg 5ppb, MeHg 10ppb sử dụng ISP 2% 35 Hính 4:Sắc ký đồ hỗn hợp Hg, MeHg 5ppb sử dụng pha động với Isp 1% 36 Hính 5: Sắc ký đồ hỗn hợp Hg, MeHg 5ppb sử dụng pha động với Ispl 2% 36 Hính 6: Sắc ký đồ hỗn hợp Hg, MeHg 5ppb sử dụng pha động với Isp 4% 37 Hính 7: Sắc ký đồ phân tìch hỗn hợp chất với tốc độ dòng 0,7ml/phút 37 Hình 8:Sắc ký đồ phân tìch hỗn hợp chất với tốc độ dòng 0,8ml/phút 38 Hình 9: Sắc ký đồ phân tìch hỗn hợp chất với tốc độ dòng 0,9ml/phút 38 Hình 10: Sắc ký đồ phân tìch hỗn hợp chất với tốc độ dòng 1,0 ml/phút 38 Hính 11: Khảo sát nồng độ 2-Mercaptoethanol pha động, nồng độ 0,05% 39 Hính 12: Khảo sát nồng độ 2-Mercaptoethanol pha động, nồng độ 0,1% 40 Hính 13: Khảo sát nồng độ 2-Mercaptoethanol pha động, nồng độ 0,2% 40 Hình 14: Sắc ký đồ phân tìch điều kiện tối ưu 41 Hính 15: Ảnh hưởng nhiệt độ tới độ thu hồi Methyl thủy ngân 43 Hính 16: Ảnh hưởng thời gian chiết 43 Hính 17: Ảnh hưởng nồng độ 2-Mercaptoethanol trính chiết 44 Hính 18: Sắc ký đồ phân tìch mẫu Blank, thêm chuẩn Hg2+,MeHg, EtHg, hỗn hợp chất 47 Hính 19: Đường chuẩn định lượng MeHg 48 Hính 20: Đường chuẩn định lượng Hg2+ 49 Hính 21: Đường chuẩn định lượng EtHg 49 Hính 22: Kết phân tìch độ lặp lại 52 Hính 23: Kết phân tìch độ tái lặp 54 Hình 24: Sắc ký đồ phân tìch độ thu hồi 55 Hình 25: Sắc ký đồ phân tìch mẫu chuẩn CRM DORM-4 57 Hình 26: Sắc ký đồ phân tìch mẫu cá ngừ mẫu chuẩn chứng nhận DORM-4 58 Hình 27: Kết phân tìch hàm lượng methyl thủy ngân so sánh với 59 vi Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ ĐẶT VẤN ĐỀ Nhưng năm gần đây, bùng nổ công nghiệp hóa mang lại nhiềuthay đổi tìch cực cho sống người Tuy nhiên, với phát triển mối đe dọa thảm họa, ô nhiễm môi trường ngày gia tăng Trong đó,ơ nhiễm kim loại nặng thủy ngân mối quan tâm hàng đầu Hàng năm, lượng lớnthủy ngân phát thải môi trường cách khơng kiểm sốt thơng qua tượng tự nhiên, hoạt động công nghiệp, hay thảm họa mơi trường vụ cháy nhà máy bóng đèn phìch nước Rạng Đông xảy vào cuối năm gây ô nhiễm đất, nước, ảnh hưởngtrực tiếp tới nguồn thực phẩm.Thủy ngân vơ tìch tụ chuyển hóa thành dạng thủy ngân hữu có độc tình cao hơn, trình gọi trính sinh hóa Một dụ điển hínhvề nhiễm thủy ngân hữu loài thủy hải sản thảm họa nghiêm trọng Minamata diễn năm 19561959 Nhật Bản khiến hàng ngàn người thiệt mạng, hậu nặng nề ngày (hàng chục ngàn người bị bại liệt, thần kinh,v.v).Ngay sau đó, cơng ước Minamata nhiều quốc giatrong có Việt Nam ký kết nhằm đưa biện phápkiểm soát,giảm phát thải thủy ngân vào môi trường thực phẩm Ví vậy, việc xác định hàm lượng dạng thủy ngân môi trường, thực phẩm, đặc biệt loài hải sản nước ta cần thiết.[49] Một số phương pháp phân tìch nhằm xác định lượng vết dạng thủy ngân phát triển ứng dụng sắc ký khì, sắc ký lỏng ghép nối quang phổ hấp thụ nguyên tử.Tuy nhiên,phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao ghép nối khối phổ plasma cao tần cảm ứng (HPLC-ICP-MS ứng dụng rộng rãi trở thành công cụ mạnh để xác định dạng kim loại mẫu môi trường hay thực phẩm khả phân tách đồng thời, giới hạn phát thấp, độ ổn định chình xác cao, q trính xử lý mẫu đơn giản, hạn chế ảnh hưởng mẫu phức tạp Do đó, đề tài “Nghiên cứu quy trính phân tìch hàm lượng dạng thủy ngân số loài hải Phạm Công Hiếu Luận văn thạc sĩ Bảng 13: Kết phân tích mẫu hải sản EtHg (mg/kg) Hg2+ (mg/kg) Loài/số lượng n MeHg (mg/kg) Cá mút đá n=3 Mực nang n=3 Cá ngừ (n=2) Cá trứng (n=3) Cá hồi n=3 Cá thu (n=4) Cá basa (n=3) Cá hồng n=2 Cá nục n=3 Cá trắm cỏ n=2 Cá chép (n=1) Tôm xanh (n=1) 0,61 ± 0,07 0,10 ± 0,011 0,23 ± 0,025