Nghiên cứu ứng dụng xây dựng quy trình phân tích thủy ngân trong nước tiểu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Nội dung chính của bài viết nghiên cứu ứng dụng xây dựng quy trình phân tích thủy ngân trong nước tiểu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

Kết nghiên cứu KHCN Nghiên cứu ứng dụng xây dựng quy trình phân tích thủy ngân nước tiểu phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Nguyễn Thị Điềm Viện Khoa học An toàn Vệ sinh lao động T I ĐẶT VẤN ĐỀ hế kỉ 21, phát triển vượt bậc khoa học công nghệ ứng dụng nhanh chóng hiệu vào ngành cơng nghiệp Tuy nhiên, đơi với lợi ích ngành cơng nghiệp vấn đề nhiễm môi trường tác nhân kim loại nặng, đặc biệt ô nhiễm thủy ngân (Hg) quan tâm nghiên cứu Nguy gây ô nhiễm thủy ngân vào môi trường từ ngành công nghiệp khác nhau, sử dụng nhiều ngành sản xuất linh kiện điện tử, ngành luyện kim, khu cơng nghiệp sản xuất clo, thép vàng Ngồi nhiều lĩnh vực ngành nghề khác ứng dụng thiết bị y học, bảo quản vắcxin phịng thí nghiệm Thủy ngân kim loại nặng có độc tính nghiên cứu giới đưa chứng ảnh hưởng nghiêm trọng thủy ngân tới sức khỏe người Thế giới có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng thủy ngân đến người lao động (NLĐ) làm việc ngành nghề luyện kim, sản xuất linh kiện, nhà máy sản xuất thép, vàng nhiều nước giới công nhận thủy ngân tác nhân gây nên bệnh nghề nghiệp bảo hiểm Vì vậy, việc xây dựng quy trình phân tích thủy ngân dịch sinh học cần thiết nhiều nhà khoa học giới tiến hành theo nhiều phương pháp công bố như: phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phân tích thể tích, phương pháp điện hóa, phương pháp phổ phân tử, phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử, phương pháp phân tích phổ hấp thụ ngun tử khơng lửa Hình minh hoạ: nguồn Internet Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 47 Kết nghiên cứu KHCN Tại Việt Nam, có số nghiên cứu ảnh hưởng kim loại đến NLĐ số ngành nghề nhiễm độc thủy ngân công nhận bệnh nghề nghiệp năm 2016 theo Thông tư 15/2016/TTBYT Trên giới có nhiều phương pháp phân tích định lượng thủy ngân dịch sinh học như: phân tích định lượng vết thủy ngân nước tiểu phương pháp điện [1], [2], phương pháp phổ ICP-AES, phương pháp phổ ICP-MS [3], [4], phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (GF-AAS), phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hóa lạnh (CV-AAS) [5], [6] Mặt khác, Việt Nam chưa có nhiều phương pháp phân tích thủy ngân nước tiểu thiết bị cơng nghệ đại cho độ xác cao giới hạn phát thấp Vì vậy, chúng tơi tiến hành “Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích thủy ngân nước tiểu phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử” với mục tiêu: Xây dựng quy trình phân tích thủy ngân nước tiểu quang phổ hấp thụ nguyên tử - kĩ thuật hóa lạnh (CV-AAS)” giới hạn phát quy trình 0,05µg/l, độ xác 85% Khảo sát ứng dụng quy trình 35 công nhân làm phận sản xuất linh kiện điện tử công ty Glonics Thái Nguyên II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Quy trình phân tích Hg nước tiểu theo quy trình tác giả G A Hams [6] đưa vào ứng dụng nghiên cứu - 35 công nhân làm việc phận sản xuất linh kiện điện tử công ty Glonics Thái Nguyên để nghiên cứu ứng dụng 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Thiết kế nghiên cứu Thử nghiệm xây dựng quy trình phân tích Hg nước tiểu phịng thí nghiệm kết hợp với nghiên cứu ứng dụng mô tả cắt ngang 2.2.2 Phương pháp kỹ thuật áp dụng nghiên cứu Thử nghiệm ứng dụng phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hóa lạnh (CV-AAS) [6] * Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, hóa chất sử dụng (Bảng 1) Chuẩn bị dung dịch Phương pháp phân tích xây dựng theo nghiên cứu G A Hams [6] Các dung dịch phân tích chuẩn bị sau: - Dung dịch chất khử chất mang (điều kiện phản ứng hóa thủy ngân xảy ra): + Chất khử: Bảng 1: Thiết bị, dụng cụ, hóa chất sử dụng ThiӃt bӏ Dөng cө Hóa chҩt - Máy quang phә hҩp thө nguyên tӱ AA 900 bӝ hóa hѫi lҥnh cӫa hãng Perkin Elmer, Mӻ - Tӫ lҥnh, tӫ âm sâu, cân phân tích, Máy cҩt nѭӟc lҫn WSC/4Dcӫa Hamilton, Mӻ … - Bình ÿӏnh mӭc 10ml, 20ml, 50ml, 100ml, 1000ml cӫa Ĉӭc - Micopipet kênh: loҥi vӟi thӇ tích: 0,2-500µl ÿҫu tip cӫa Pháp, Ĉӭc… Tҩt cҧ dөng cө ÿѭӧc ngâm HNO3 10% lҫn mӛi lҫn 24 giӡ - NaBH4, HCl - KMnO4, K2S2O8 - H2SO4, HNO3, NaCl - C4H8OH, NH2OH.HCl - Dung dӏch Hg chuҭn - Khí Argon tinh khiӃt 99,995% 48 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Soá 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN NaBH4 0,3%(w/v) + NaOH 0,075% (w/v) Chất mang: HCl 3% (v/v) - Pha dung dịch chuẩn (pha HCl 3%): Dung dịch Hg gốc có nồng độ 1000µg/L - Các dung dịch xử lý mẫu: HNO3 35%, H2SO4 50%, KMnO4 5%, K2S2O8 2,5%, NaCl 3%, NH2OH.HCl 5% - Xử lý mẫu: Mẫu lấy từ tủ âm sâu, rã đông cách để ngăn mát tủ lạnh, thường sau rã đơng đưa ngồi để phân tích Trước phân tích phải lắc Quy trình thực xử lý mẫu: Bước 1: 2ml nước tiểu cho vào ống nghiệm thuỷ tinh, thêm 0,1ml HNO3 35%, 0,2ml H2SO4 50% 0,5ml KMnO4 5% Bước 2: Để nhiệt độ phòng 15 phút Nếu màu sắc mẫu thay đổi từ màu tím sang màu nâu thêm 0,5ml KMnO4 5% để chuyển toàn dạng tồn thủy ngân Hg2+ trộn lẫn để yên thêm 15 phút Thêm KMnO4 5% tới màu tím mẫu không chuyển sang màu nâu Bước 3: Thêm 0,4ml dung dịch K2S2O8 2,5% ủ 900C 90 phút, sau để nguội Bước 4: Thêm 0,5ml butan-1-ol, thêm tiếp 0,2ml NH2OH.HCl 5% lắc đến dung dịch màu (khử hết lượng dư chất oxy hóa) định mức lên 10ml với nước cất - Mẫu khảo sát: Mẫu khảo sát cho quy trình phân tích Hg mẫu nước tiểu: 2ml Hg chuẩn đem xử lý quy trình xử lý mẫu * Chuẩn bị đối tượng nghiên cứu lấy mẫu - Lấy mẫu: Mẫu nước tiểu công nhân làm việc sở lấy vào cuối ca làm việc (sau 6-8h làm việc) Mẫu thu thập vào ống nước tiểu nhựa PPE 15ml, sau lấy xong bảo quản 4-60C đưa phịng thí nghiệm để tiến hành phân tích - Bảo quản mẫu: Mẫu bảo quản nhiệt độ 4giữ từ 2-4 tuần, bảo quản -200C đến - 80 C lưu giữ tháng 0C III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Chuẩn hóa điều kiện cho phép đo phổ hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hóa lạnh cho nguyên tố Hg Việc nghiên cứu chọn thông số đo phù hợp với phép phân tích định lượng ngun tố hóa học cơng việc cần thiết quan trọng kỹ thuật AAS nói chung kỹ thuật hóa lạnh nói riêng (CV-AAS) Sử dụng dung dịch chuẩn bị phần phương pháp, tiến hành khảo sát thông số máy thu kết sau: Khi khảo sát vạch phổ nguyên tố Hg (với vạch phổ 184,9nm 253,7nm), độ rộng khe đo máy (0,2nm, 0,7nm 2nm), cường độ đèn (từ 65% đến 85% cường độ đèn tối đa), vị trí cuvet giá đặt cuvet cho lượng đèn qua cuvet đạt 75% lượng lớn đèn chưa hạ cuvet xuống vị trí đo mẫu Nhóm nghiên cứu thu kết là: vạch phổ 253,7nm, khe đo 0,7nm, cường độ đèn 75% Imax chiều cao chiều sâu cuvet 28,44mm 9,44mm cho độ hấp thụ tốt ổn định Chính nhóm nghiên cứu chọn giá trị giá trị cho việc khảo sát điều kiện 3.1.1 Kết khảo sát điều kiện hóa lạnh thủy ngân Quá trình hóa mẫu kỹ thuật hóa lạnh xảy theo bước thời gian tổng cộng từ 80-100 giây [7] Các giai đoạn là: chuẩn bị bơm mẫu, hút mẫu, bơm mẫu đo tín hiệu thủy ngân thu Mỗi giai đoạn có vai trị định q trình ngun tử hóa mẫu liên quan chặt chẽ với Để có kết phân tích tốt nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát giai đoạn để tìm điều kiện phù hợp cho trình phản ứng hóa thủy ngân với giá trị cụ thể sau: Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 49 Kết nghiên cứu KHCN Với điều kiện khảo sát kết thu Bảng Tại giá trị Bảng 2, nhóm nghiên cứu nhận thấy độ hấp thụ quang tốt ổn định Chính vậy, nhóm nghiên cứu chọn giá trị Bảng làm giá trị giai đoạn hóa mẫu cho quy trình phân tích Hg nước tiểu 3.1.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến phép đo phổ hấp thụ thủy ngân với phép đo CV-AAS Nhóm nghiên cứu xác định số yếu tố ảnh hưởng là: nồng độ chất khử NaBH4/NaOH, nồng độ chất mang HCl, tốc độ dịng khí Ar, tốc độ hút NaBH4 HCl Kết khảo sát cụ thể trình bày đây: 3.1.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất khử NaBH4 NaOH Theo kết nghiên cứu Phạm Luận [7], G A Hams [6] phương pháp phân tích Hg nước tiểu CDC [8] phân tích kim loại nặng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật hóa lạnh nồng độ NaBH4 NaOH xem yếu tố quan trọng cho kết phân tích tốt Chính nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát nồng độ NaBH4 NaOH quy trình phân tích Hg nước tiểu Nghiên cứu tiến hành khảo sát tỉ lệ nồng độ NaBH4: NaOH 50 mức: 5:1, 4:1, 3:1, tỉ lệ 4:1 cho kết phân tích tốt Vì nghiên cứu chọn tỉ lệ NaBH4: NaOH 1:1 tỉ lệ cố định để tiến hành khảo sát nồng độ NaBH4 NaOH Kết khảo sát thu Bảng Kết khảo sát cho thấy nồng độ NaBH4 lớn thu tín hiệu phân tích khơng tốt phần Hg2+ mẫu bị NaBH4 khử, nồng độ NaBH4 nhỏ không đủ để sinh khí H2 hóa hết lượng Hg mẫu phân tích nồng độ NaBH4 0,4% NaOH 0,1% vừa đủ thu tín hiệu tốt nên nghiên cứu chọn điều kiện tối ưu để tiến hành khảo sát điều kiện 3.1.2.2 Khảo sát nồng độ chất mang HCl Nồng độ HCl có ảnh hưởng tới q trình ngun tử hóa thủy ngân lượng H+ có mặt phản ứng hóa hơi: Hg2+ + 4BH− + 2H+ → 2B2H6 + 2H2 + HgH2 nên lượng H+ làm ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng, nồng độ H+ phải vừa đủ cho phản ứng xảy hoàn toàn Bảng 2: Kết khảo sát điều kiện hóa lạnh mẫu Tӕc ÿӝ (ml/phút) 7,5 7,5 7,5 Thӡi gian (s) 10 15 70 Giai ÿoҥn Chuҭn bӏ bѫm mүu Hút mүu Bѫm mүu vào buӗng phҧn ӭng Xӱ lý tín hiӋu Hg thu ÿѭӧc Bảng 3: Kết khảo sát nồng độ NaBH4 NaOH Nӗng ÿӝ NaBH4 (w/v) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Nӗng ÿӝ NaOH (w/v) 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 Ĉӝ hҩp thө quang (Abs) 0,05 0,065 0,078 0,098 0,075 RSD (%) 1,65 1,34 1,21 1,15 1,83 Bảng 4: Khảo sát nồng độ HCl đến phép đo phổ Hg Nӗng ÿӝ HCl (%) KӃt quҧ Ĉӝ hҩp thө quang (Abs) 0,036 0,046 0,093 0,095 0,097 %RSD 5,84 2,17 1,64 2,42 1,57 Lặp lại lần Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN Kết khảo sát nồng độ chất mang HCl cho thấy tăng nồng độ axít từ 1-3% độ hấp thụ quang mẫu tăng lên đáng kể tăng tiếp từ 3-5% độ hấp thụ quang tăng lên khơng đáng kể Vì vậy, nghiên cứu chọn nồng độ axít tối ưu 3%, từ tiết kiệm hóa chất phân tích mẫu hàng loạt mà cho kết phân tích tốt 3.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dịng khí Argon (Ar) Nhóm nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng tốc độ dịng khí Argon 20ml/phút, 30ml/phút, 35ml/phút, 40ml/phút, 50ml/phút Phối hợp với điều kiện tối ưu khảo sát kết thu Bảng Từ kết cho thấy tốc độ dịng khí Ar ảnh hưởng đến kết phép đo rõ rệt Tốc độ khí Ar 40ml/phút cho kết phân tích tốt Khi tăng tốc độ dịng khí Ar từ 10-40ml/phút độ hấp thụ quang tăng dần đến tăng tốc độ lên 50ml/phút độ hấp thụ quang giảm Điều cho thấy tốc độ dịng khí chưa đủ làm cho ngun tử hóa Hg khơng hết mẫu tốc độ dịng khí q lớn làm cho dung dịch bình phản ứng vào đường dây dẫn Hg đến cuvet làm giảm lượng Hg đến cuvet Căn vào kết khảo sát nhóm nghiên cứu chọn tốc độ dịng khí Ar thích hợp 40ml/phút Bảng 5: Khảo sát tốc độ dòng khí Ar đến phép đo phổ Hg Ĉӝ hҩp thө quang (Abs) Tӕc ÿӝ Ar (ml/phút) 20 30 35 40 50 TB 0,032 0,045 0,066 0,09 0,047 %RSD 4,72 3,42 3,17 1,69 3,27 (Lặp lại lần) Bảng 6: Khảo sát tốc độ NaBH4 HCl đến phép đo phổ Hg Tӕc ÿӝ hút (ml/phút) NaBH4/NaOH HCl 3% Ĉӝ hҩp thө quang (Abs) %RSD 0,5 7,5 10 15 10 15 20 30 0,038 0,053 0,124 0,092 0,076 0,061 2,63 3,77 3,25 3,92 2,75 3,43 (Lặp lại lần) 3.1.2.4 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ chất khử NaBH4 chất mang HCl Cũng giống tốc độ dịng khí Ar, tốc độ dịng chất khử chất mang làm ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang Hg mẫu phân tích Từ Bảng cho thấy, tăng tốc độ NaBH4/HCl 5ml/phút 10ml/phút độ hấp thụ quang tăng dần tốc độ cho kết độ hấp thụ quang tốt nhất, tăng tiếp tốc độ NaBH4/HCl lên 15ml/phút 30ml/phút độ hấp thụ quang giảm dần Kết khảo sát tương đối theo lý thuyết tốc độ chất khử chất mang không đủ làm phản ứng nguyên tử hóa xảy hồn tồn, tốc độ chất khử chất mang bị vào buồng nguyên tử hóa làm ảnh hưởng tới trình ngun tử hóa Hg 3.2 Chọn điều kiện lấy mẫu, xử lý mẫu để có dung dịch đo 3.2.1 Lấy mẫu Lấy 10ml nước tiểu cho vào ống nhựa 15ml, bảo quản lạnh trước mang phòng thí nghiệm Ở điều kiện âm sâu -200 đến -800C mẫu bảo quản tháng 3.2.2 Khảo sát điều kiện xử lý mẫu 3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng HNO3 đến quy trình xử lý mẫu Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 51 Kết nghiên cứu KHCN Axit HNO3 đặc tác nhân oxi hóa quan trọng khơng thể thiếu quy trình xử lý mẫu Do thường sử dụng với lượng lớn nên việc xác định thể tích tối ưu cho HNO3 cần thiết Dựa điều kiện tối ưu nghiên cứu áp dụng vào khảo sát ảnh hưởng HNO3 quy trình xử lý mẫu thực tế Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát thay đổi thể tích HNO3 quy trình xử lý mẫu thu Bảng Từ kết khảo sát nhóm nghiên cứu nhận thấy có mặt HNO3 độ hấp thụ quang tốt, thay đổi thể tích HNO3 từ 0,1ml-0,5ml độ hấp thụ quang mẫu khơng có thay đổi nhiều nên nhóm nghiên cứu chọn thể tích HNO3 điều kiện tối ưu để tiến hành xử lý mẫu 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ủ mẫu đến quy trình xử lý mẫu Theo tài liệu tham khảo quy trình xử lý mẫu thời gian ủ Bảng 7: Kết khảo sát ảnh hưởng HNO3 đến quy trình xử lý mẫu Ĉӝ hҩp thө quang (Abs) %RSD ThӇ tích HNO3 (ml) 0,1 0,2 0,4 0,5 0,032 0,095 0,097 0,097 0,093 7,78 2,64 2,6 2,14 (Lặp lại lần) 1,24 Bảng 8: Kết khảo sát ảnh hưởng thơi gian ủ mẫu đến quy trình xử lý mẫu Ĉӝ hҩp thө quang (Abs) %RSD 15 0,025 9,93 Thӡi gian ӫ mүu (phút) 30 60 90 120 0,038 0,064 0,097 0,095 6,68 2,4 2,14 2,64 Bảng 9: Kết khảo sát ảnh hưởng NH2OH.HCl đến quy trình xử lý mẫu Ĉӝ hҩp thө quang (Abs) %RSD 52 ThӇ tích NH2OH.HCl (ml) 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,5 0,043 0,066 0,1 0,076 0,064 0,054 4,65 4,65 2,09 3,3 4,13 3,7 mẫu có ảnh hưởng tới lượng Hg dạng mẫu bị oxy hóa thành Hg2+, nghiên cứu tiến hành khảo sát thời gian ủ mẫu trình xử lý mẫu thu kết Bảng Qua kết khảo sát cho thấy thời gian ủ mẫu 90 phút cho kết tốt giống điều kiện nghiên cứu tham khảo G A Hams [6] Vì nhóm nghiên cứu chọn điều kiện tối ưu để áp dụng vào phân tích mẫu 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng NH2OH.HCl đến quy trình xử lý mẫu Trong trình xử lý mẫu, dung dịch NH2OH.HCl 5% pha NaCl 3% dùng để khử lượng dư KMnO4 Nhóm nghiên cứu thấy lượng NH2OH.HCl mẫu xử lý ảnh hưởng đến lượng Hg2+ mẫu Vì nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát thể tích NH2OH.HCl cho kết Bảng Từ kết khảo sát trên, nhóm nghiên cứu nhận thấy cho 0,2ml NH2OH.HCl vừa đủ khử hết lượng KMnO4 mẫu xử lý thu tín hiệu tốt Khi cho lượng NH 2OH.HCl khơng đủ không khử hết lượng KMnO4 dư phản ứng cho lượng NH2OH.HCl dư làm phần Hg2+ mẫu xử lý Vì vậy, nhóm nghiên cứu thấy cho 0,2ml NH2OH.HCl điều kiện tốt để tiến hành xử lý mẫu Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN 3.3 Đánh giá điều kiện quy trình 3.3.1 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn phép đo CV-AAS Hg 3.3.1.1 Khảo sát khoảng tuyến tính Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát khoảng tuyến tính Hg cách: pha dãy chuẩn Hg HCl 3% 0,5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 40, 50, 60, 80, 100(ppb) Các mẫu chuẩn xử lý theo quy trình xử lý mẫu kết hợp điều kiện tối ưu khảo sát thu kết Bảng 10 Hình Bảng 10 : Kết khảo sát khoảng tuyến tính Hg nước tiểu NӖNG ĈӜ (PPB) 0,5 10 15 20 40 50 60 80 100 ĈӜ HҨP THӨ QUANG (Abs) 0,0049 0,0078 0,013 0,024 0,047 0,072 0,098 0,183 0,231 0,292 0,278 0,274 Từ kết thực nghiệm nhóm nghiên cứu nhận thấy khoảng tuyến tính thủy ngân từ 0,5-60ppb Vì phân tích mẫu hàm lượng nguyên tố cần phân tích nằm ngồi khoảng tuyến phải làm giàu mẫu pha lỗng mẫu để phân tích đảm bảo độ xác phép đo 3.3.1.2 Xây dựng đường chuẩn 3.3.1.2.1 Đường chuẩn Từ kết khảo sát khoảng tuyến tính, nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm minitab 16.0 để xây dựng đường chuẩn Phương trình đường chuẩn Hg nước tiểu Hình %RSD 2,04 3,85 7,69 8,33 5,64 2,78 3,53 1,64 1,56 0,68 0,95 0,36 Hình 1: Khảo sát khoảng tuyến tính nguyên tố Hg nước tiểu Hình 2: Phương trình đường chuẩn Hg nước tiểu Hình 3: Pic đường chuẩn quy trình phân tích Hg nước tiểu Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 53 Kết nghiên cứu KHCN Phương trình hồi quy đầy đủ đường chuẩn cho phân tích Hg nước tiểu xác định có dạng: y = (0,00169 ± 0,00199)+ (0,0047 ± 0,0001)x 3.3.2 Giới hạn phát (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) Giới hạn phát (LOD) giá trị nồng độ thấp chất phân tích mà hệ thống phân tích cịn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu đường [9] Vì nhóm nghiên cứu tiến hành đo nồng độ Hg thấp ước lượng theo nghiên cứu khác Nhóm nghiên cứu tiến hành đo 10 lần mẫu Hg có nồng độ 0.05ppb với điều kiện tối ưu khảo sát Kết thu Bảng 11 Giới hạn định lượng xem nồng độ thấp chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng với tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu Bảng 11: Kết xác định LOD quy trình phân tích Hg nước tiểu Quy trình 0,05 ppb Lҫn ÿo(10) Abs TB 0,00018 Bảng 12: Kết xác định LOQ quy trình phân tích Hg nước tiểu Quy trình 0,15 ppb Lҫn ÿo(10) Abs TB 0,015 54 trắng hay tín hiệu Nhóm nghiên cứu tiến hành đo 10 lần mẫu Hg có nồng độ 0,15ppb với điều kiện tối ưu khảo sát thu kết Bảng 12 Căn vào kết thu được, nhóm nghiên cứu nhận thấy giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) Hg nước tiểu 0,05ppb 0,15ppb Khoảng tuyến tính phương pháp 0,15µg/L - 60µg/L 3.3.3 Đánh giá độ xác phương pháp 3.3.3.1 Kiểm tra độ chụm Độ chụm thay đổi theo nồng độ chất phân tích Nồng độ chất phân tích thấp kết dao động nhiều (khơng chụm) nghĩa RSD% hay CV% lớn (Bảng 13) Kết khảo sát cho thấy CV% biến động tuân theo định luật phân bố Gauuss: Ở điểm đầu (nồng độ thấp) điểm cuối (nồng độ cao) khoảng tuyến tính có hệ số biến thiên lớn điểm (nồng độ trung bình) khoảng tuyến tính sai số nhỏ Với mẫu nước tiểu điểm đầu sai số 2,96%, điểm cuối sai số 2,61%, điểm sai số nhỏ 2,16% Theo tiêu chuẩn đánh giá AOAC nồng độ chất phân tích từ 1-100ppb CV% cho phép < 30% Nên sai số điểm đầu, điểm cuối hay điểm sai số nhỏ chấp nhận Điều chứng tỏ độ chụm phương pháp đạt yêu cầu Bảng 13: Kết khảo sát độ lặp lại độ thu hồi mẫu máu Cm 0,201µg/L Cc Mүu 2µg/L 10µg/L 15µg/L Cm+c Cm+c Cm+c 1,928 9,453 16,31 2,96 2,16 Giá trӏ Rtb SD CV% 0,057 0,204 0,426 2,61 Bảng 14: Kết phân tích mẫu CRM Nӗng ÿӝ cӫa CRM Các mӭc nӗng ÿӝ cӫa mүu CRM KӃt quҧ thӵc nghiӋm (µg/L) RSD% Nӗng ÿӝ thҩp 1,85 3,15 20,05 2,14 Nӗng ÿӝ cao (Lặp lại lần) Trung bình (µg/L) Khoҧng giá trӏ cho phép(µg/L) 19,1 12,4-25,7 2,34 1,41-3,28 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN 3.3.3.2 Kiểm tra độ Có nhiều cách để đánh giá độ phương pháp Nhóm nghiên cứu chọn cách mà sử dụng phổ biến giới dùng mẫu CRM (cịn gọi mẫu chuẩn) Kết phân tích mẫu CRM thể qua Bảng 14 Từ Bảng 14 nhóm nghiên cứu nhận thấy, kết phân tích mẫu CRM cho giá trị nằm khoảng giá trị cho sát với giá trị trung bình mẫu CRM Ở mức nồng độ cao mẫu nước tiểu giá trị thu 20,05µg/L xấp xỉ giá trị trung bình mẫu CRM (19,1µg/L) thuộc khoảng giá trị cho (12,4 - 25,7)µg/L Điều chứng tỏ phương pháp phân tích đảm bảo độ 3.4.1.2.Tổng hợp điều kiện nguyển tử hóa mẫu: Bảng 16 3.4.2 Thiết lập quy trình phân tích thủy ngân mẫu nước tiểu Trên sở khảo sát tất yếu tố cần thiết thiết lập quy trình phân tích Hg nước tiểu theo bước sau: * Chuẩn bị dụng cụ hóa chất 3.4 Tổng hợp kết xây dựng quy trình phân tích thủy ngân Được chuẩn bị cụ thể phần thiết bị, dụng cụ, hóa chất Qua kết thực nghiệm nhóm nghiên cứu chọn điều kiện tối ưu để đo Hg máy quang phổ hấp thụ nguyên tử với hóa lạnh thủy ngân (FIAS-AAS) hãng Perkin Elmer 900 đây: - Dung dịch chất khử chất mang (điều kiện phản ứng hóa thủy ngân xảy ra): 3.4.1 Tổng hợp kết điều kiện đo Hg kĩ thuật nguyên tử hóa lạnh 3.4.1.1 Các điều kiện đo phổ (Thông số điều kiện) Bảng 15 Bảng 15 Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử thủy ngân Các ÿiӅu kiӋn ÿѭӧc lӵa chӑn Các thông sӕ Bѭӟc sóng 253,7 nm Tӕc ÿӝ kênh axit HCl 3% 10 mL/phút Tӕc ÿӝ kênh chҩt khӱ NaBH4/NaOH 0,4:0,1(w/v) 5mL/phút Tӕc ÿӝ dịng khí Ar 40ml/phút ChiӅu cao cuvet 28,44mm ChiӅu sâu cuvet 9,44mm Bảng 16:Tổng kết điều kiện ngun tử hóa quy trình phân tích Hg mẫu nước tiểu FIAS – AAS Giai ÿoҥn Thӡi gian (s) Tӕc ÿӝ (ml/phút) Chuҭn bӏ bѫm mүu 7,5 Hút mүu 10 7,5 Bѫm mүu vào buӗng phҧn ӭng 15 7,5 Xӱ lý tín hiӋu Hg thu ÿѭӧc 70 (Lặp lại lần) * Chuẩn bị dung dịch để phân tích mẫu Chất khử: NaBH4 0,4% (w/v) + NaOH 0,1% (w/v) Chất mang: HCl 3% (v/v) - Pha dung dịch chuẩn (pha HCl 3%): Dung dịch Hg gốc có nồng độ 1000µg/L - Các dung dịch xử lý mẫu: HNO3 35%, H2SO4 50%, KMnO4 5%, K2S2O8 2,5%, NaCl 3%, NH2OH.HCl 5% - Xử lý mẫu: Mẫu lấy từ tủ âm sâu rã đông cách để ngăn mát tủ lạnh thường sau rã đơng đưa ngồi để phân tích Trước phân tích phải lắc Quy trình thực xử lý mẫu: Bước 1: 2ml nước tiểu cho vào ống nghiệm thuỷ tinh, thêm 0,1ml HNO3 35%, 0,2ml H2SO4 50% 0,5ml KMnO4 5% Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 55 Kết nghiên cứu KHCN Bước 2: Để nhiệt độ phòng 15 phút Nếu màu sắc mẫu thay đổi từ màu tím sang màu nâu thêm 0,5ml KMnO4 5% để chuyển toàn dạng tồn thủy ngân Hg2+ trộn lẫn để yên thêm 15 phút Thêm KMnO4 5% tới màu tím mẫu khơng chuyển sang màu nâu Bước 3: Thêm 0,4ml dung dịch K2S2O8 2,5% ủ 900C 90 phút, sau để nguội Bước 4: Thêm 0,5ml butan-1-ol, thêm tiếp 0,2 ml NH2OH.HCl 5% lắc đến dung dịch màu (khử hết lượng dư chất oxy hóa) định mức lên 10ml với nước cất - Mẫu khảo sát: Mẫu khảo sát cho quy trình phân tích Hg mẫu nước tiểu: 2ml Hg chuẩn đem xử lý quy trình xử lý mẫu - Điều kiện để phân tích Kỹ thuật ngun tử hóa lạnh Hg phản ứng FIASAAS Nguyên tố: Hg; Bước sóng: 253,7; Khe đo: 0,7nm; Tín hiệu: AA-BG; Cường độ đèn: 6mA; Thông tin đường chuẩn: + 10 điểm với mức nồng độ: 0,5ppb; 1ppb; 2ppb; 5ppb; 10ppb; 15ppb; 20ppb ,40ppb; 50ppb; 60ppb Chương trình ngun tử hóa mẫu: Bảng 17 Từ quy trình nhóm nghiên cứu có số nhận xét sau: Quy trình có giới hạn phát giới hạn định lượng tương đương chí cịn thấp số quy trình phân tích số tác giả khác Giới hạn phát giới hạn định lượng quy trình 0,05ppb 0,15ppb So sánh quy trình phân tích Hg nước tiểu với phương pháp CDC (Mỹ) nhóm nghiên cứu nhận thấy quy trình phân tích rút ngắn khơng tốn nhiều loại hóa chất Hiện nay, Việt Nam quy trình phân tích kim loại mơi trường, thực phẩm phổ biến Tuy nhiên, quy trình Bảng 17: Chương trình ngun tử hóa Hg mẫu nước tiểu FIAS – AAS Giai ÿoҥn Thӡi gian (s) Tӕc ÿӝ (ml/phút) Chuҭn bӏ bѫm mүu 7,5 Hút mүu 10 7,5 Bѫm mүu vào buӗng phҧn ӭng 15 7,5 Xӱ lý tín hiӋu Hg thu ÿѭӧc 70 56 phân tích kim loại dịch sinh học cịn nhiều hạn chế Nếu phân tích thiết bị ICP-MS cho hiệu tốt chi phí thiết bị bảo trì tốn nhiều tiền bạc khơng phải phịng thí nghiệm có đủ điều kiện Cịn ngược lại thiết bị máy móc cũ – phương pháp điện cho hiệu khơng cao có sai số lớn Quy trình mà nhóm nghiên cứu đưa khắc phục hạn chế Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng tương đương thấp với số phương pháp giới dùng Quy trình thực đơn giản, sai số thu hiệu tốt ứng dụng vào phân tích mẫu thực tế Quy trình nhóm nghiên cứu xây dựng ứng dụng máy hệ tương đương hệ hãng Đối với hãng khác cần máy có điều kiện tính kỹ thuật tương tự (ứng dụng) đại tốt dùng 3.4.3 Ứng dụng quy trình Qua nghiên cứu áp dụng quy trình xây dựng được, phân tích Hg 35 mẫu nước tiểu 35 NLĐ làm việc công ty Glonics Thái Nguyên, đạt kết Bảng 18 Kết cho thấy nồng độ Hg trung bình mẫu nước tiểu 35 đối tượng 0,65 ± 0,5µg/g cre Nồng độ trung bình 35 đối tượng nằm Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Soá 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN Bảng 18: Kết phân tích Hg mẫu nước tiểu TT sӕ lѭӧng (n) Nӗng ÿӝ Hg máu 35 giới hạn cho phép