Xác định hợp chất thuốc trừ sâu có phốt pho (OP) trong rau, quả bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC MS)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM NGỌC THUẬT XÁC ĐỊNH HỢP CHẤT THUỐC TRỪ SÂU CƠ PHỐT PHO (OP) TRONG RAU QUẢ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ GHÉP NỐI PHỐI PHỔ (GC/MS) LUẬN VĂN CHUN NGÀNH HĨA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60 44 29 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM LUẬN HÀ NỘI, 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Hóa chất BVTV tình tình sử dụng hóa chất BVTV 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Tình hình sử dụng hóa chất BVTV 1.2 Ảnh hƣởng hóa chất BVTV đến mơi trƣờng sức khỏe ngƣời .7 1.2.1 Ảnh hƣởng hóa chất BVTV đến môi trƣờng 1.2.2 Ảnh hƣởng hóa chất BVTV đến ngƣời 1.2.3 Tình hình ngộ độc hóa chất BVTV 10 1.2.4 Tình hình tồn dƣ hóa chất BVTV rau 11 1.2.5 Tác hại giới thiệu số hóa chất BVTV phốt .12 1.3 Các phƣơng pháp phân tích dƣ lƣợng hóa chất BVTV 19 1.3.1 Phƣơng pháp sắc ký khí (GC) 19 1.3.2 Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao 21 1.3.3 Phƣơng pháp điện di mao quản 22 1.3.4 Phƣơng pháp phổ UV-VIS 24 1.3.5 Phƣơng pháp cực phổ 25 1.3.6 Phƣơng pháp sắc ký mỏng 26 1.3.7 Các phƣơng pháp xử lý mẫu 27 1.3.7 Phƣơng pháp phân tích định tính định lƣợng 32 Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Đối tƣợng, mục tiêu nội dung nghiên cứu 33 2.1.1 Đối tƣợng mục tiêu nghiên cứu 33 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 33 2.2 Phƣơng tiện nghiên cứu 34 2.2.1 Thiết bị 34 2.2.2 Dụng cụ 34 2.2.3 Dung mơi, hóa chất 35 2.3 Xây dựng quy trình phân tích hóa chất BVTV 35 2.3.1 Phƣơng pháp lẫy mẫu 35 2.3.2 Phƣơng pháp phân tích mẫu .36 2.3.3 Quy trình phân tích mẫu 37 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Tối ƣu điều kiện xác định OP GC-MS 39 3.1.1 Chọn điều kiện bơm mẫu 39 3.1.2 Chọn cột tách 39 3.1.3 Chọn chƣơng trình nhiệt độ cho buồng cột 39 3.1.4 Lựa chọn thông số cho detector khối phổ 40 3.1.5 Khảo sát tốc độ khí mang Heli 40 3.1.6 Khảo sát nhiệt độ phận ghép nối GC/MS (Interface) 43 3.2 Đánh giá phƣơng pháp phân tích 45 3.2.1 Khảo sát lập đƣờng chuẩn 45 3.2.2 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lƣợng (LOQ) .51 3.2.3 Độ lặp lại thiết bị 56 3.3 Khảo sát điều kiện chiết tách 57 3.3.1 Khảo sát dung môi chiết 58 3.3.2 Khảo sát dung môi rửa giải 60 3.3.3 Khảo sát thể tích dung mơi rửa giải 62 3.4 Đánh giá độ xác phƣơng pháp 63 3.5 Phân tích mẫu thực tế 65 Chƣơng KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 77 ADI : Acceptable Daily Inta ACN : BVTV : Bảo vệ thực vật DT50 : Decomposition time EI : GC : HC : LC50 : Lethal Concentration LD50 : Lethal Dose - Liều gâ LOD : Limit of detection - G LOQ : Limit of quantitation MRL : Maximum Residue L MSD : Mass Selective Detec NPD : Nitrogen phosphorou OC : Organochlorine pestic OP : Organophosphorous P PY : Pyrethroid Pesticides %R : Recovery - Hiệu suất RSD : Relative Standard De SD : Standard Devitation - S/N : Signal to Noise ratio SKĐ : SPE : Solid phase Extractio tR : Rettention time - Thờ TIC : Total ion Chromatogr WHO : DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Lƣợng hóa chất BVTV nhập vào Việt Nam Bảng 1.2 Hiệu suất thu hồi %RSD Omethoate Dichlovos 24 Bảng 3.1 Chƣơng trình nhiệt độ cho nhóm OP 38 Bảng 3.2a Các thơng số tối ƣu cho q trình chạy sắc ký 45 Bảng 3.2b Chƣơng trình nhiệt độ cho nhóm phốt hữu 45 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ OPs 46 Bảng 3.4 Thời gian lƣu chất phân tích nhóm phốt hữu 46 Bảng 3.5 Các thông số đƣờng chuẩn OP 53 Bảng 3.6 LOD LOQ phƣơng pháp 53 Bảng 3.7 Giới hạn phát Thionazin, Sulfotep, Phorate, Disulfoton 55 Bảng 3.8 Giới hạn phát Methyl parathion parathion 56 Bảng 3.9 Độ lặp lại thiết bị nồng độ OP 50 ppb 56 Bảng 3.10 Độ lặp lại thiết bị nồng độ OP 500 ppb 57 Bảng 3.11 Độ lặp lại thiết bị nồng độ OP 1000 ppb 57 Bảng 3.12 Hiệu suất thu hồi OP 200ppb chiết aceton ACN 59 Bảng 3.13 Kết khảo sát loại dung môi rửa giải chất OP 61 Bảng 3.14 Hiệu suất rửa giải phân đoạn với hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb 63 Bảng 3.15 Hiệu suất thu hồi RSD OPs với mẫu spike 0,05 mg/kg 64 Bảng 3.16 Kết phân tích số mẫu rau, 66 DANHMỤCC C N P ỤLỤC Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống sắc ký 20 Hình 1.2 Sắc đồ số loại thuốc diệt cỏ tách CE 23 Hình 1.3 Sắc đồ Omethoate Dichlovos 24 Hình 1.4 Mơ hình chiết Soxhlet 28 Hình 1.5 Cơ chế SPE phân tích mẫu dung mơi nƣớc 29 Hình 1.6 Cơ chế SPE phân tích mẫu dung mơi khác nƣớc 29 Hình 1.7 Các bƣớc thực phƣơng pháp SPE 30 Hình 1.8 Mơ hình phƣơng pháp SPME 31 Hình 2.1 Các thiết bị dụng cụ sử dụng nghiên cứu 34 Hình 3.1 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb với tốc độ khí 1,0 ml/phút 41 Hình 3.2 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb với tốc độ khí 1,2 ml/phút 41 Hình 3.3 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb với tốc độ khí 1,4 ml/phút 41 Hình 3.4 Ảnh hƣởng tốc độ khí mang Heli đến diện tích pic 42 Hình 3.5 Ảnh hƣởng tốc độ khí mang Heli đến thời gian lƣu 42 o Hình 3.6 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb với với nhiệt độ kết nối 220 C .43 o Hình 3.7 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb với với nhiệt độ kết nối 250 C .43 o Hình 3.8 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb với với nhiệt độ kết nối 280 C .44 Hình 3.9 Ảnh hƣởng nhiệt độ kết nối GC/MS đến thời gian lƣu 44 Hình 3.10 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 50 ppb 46 Hình 3.11 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 100 ppb 47 Hình 3.12 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 500 ppb 47 Hình 3.13 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1000 ppb 48 Hình 3.14 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 1500 ppb 48 Hình 3.15 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Thionazin đƣờng chuẩn Thionazin 49 Hình 3.16 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Sulfotep đƣờng chuẩn Sulfotep 49 Hình 3.17 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Phorate đƣờng chuẩn Phorate 50 Hình 3.18 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Disulfoton đƣờng chuẩn Disulfoton 50 Hình 3.19 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Methyl parathion đƣờng chuẩn Methyl parathion 51 Hình 3.20 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Parathion đƣờng chuẩn Parathion 51 Hình 3.21 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 50 ppb 54 Hình 3.22 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OP 20 ppb 55 Hình 3.23 Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OPs 10 ppb 55 Hình 3.24 Sắc ký đồ OPs chiết dung môi Acetone 58 Hình 3.25 Sắc ký đồ Ops chiết dung môi Acetonitril 39 Hình 3.26 Sắc ký đồ OP 200ppb rửa giải hỗn hợp dung môi loại I 60 Hình 3.27 Sắc ký đồ OP 200ppb rửa giải hỗn hợp dung môi loại II 60 Hình 3.28 Sắc ký đồ OP 200ppb rửa giải hỗn hợp dung môi loại III 61 Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc %R vào loại dung môi rửa giải 62 Hình 3.30 Sắc ký đồ ký đồ mẫu rau cải xanh không thêm chuẩn 66 Hình 3.31 Sắc ký đồ mẫu rau cải xanh thêm chuẩn 200µg/kg 66 Phụ lục 1: Bảng MRL loại HC BVTV theo cac tiêu chuẩn giới 77 Phụ lục 2: Sắc ký đồ mẫu cải xanh không thêm chuẩn thêm chuẩn 200µg/kg 79 Phụ lục 3: Sắc ký đồ mẫu bắp cải không thêm chuẩn thêm chuẩn 200µg/kg 81 Phụ lục 4: Sắc ký đồ mẫu dƣa leo không thêm chuẩn thêm chuẩn 200µg/kg 83 Phụ lục 5: Sắc ký đồ mẫu nho đỏ không thêm chuẩn thêm chuẩn 200µg/kg 85 Phụ lục 6: Sắc ký đồ mẫu táo đỏ không thêm chuẩn thêm chuẩn 200µg/kg 87 Phụ lục 7: Kết phân tích mẫu rau tiến hành khảo 89 MỞ ĐẦU Trong thời kỳ cơng nghiệp hố đại hố đất nƣớc, ngành sản xuất kinh doanh hoá chất phát triển mạnh, đặc biệt hố chất dùng nơng nghiệp Hố chất dùng nơng nghiệp đƣợc sản xuất sử dụng nhiều lợi ích kinh tế song việc sử dụng không kỹ thuật, không đảm bảo an toàn vệ sinh lao động gây nên ảnh hƣởng bất lợi đến môi trƣờng sức khoẻ cộng đồng nhiều khu vực Các vấn đề môi trƣờng sức khoẻ đƣợc Đảng Nhà nƣớc ta đặt thành vấn đề cụ thể sở nhiều dự luật nghị Hệ thống sách, thể chế bƣớc đƣợc hồn thiện, phục vụ ngày có hiệu cho cơng tác bảo vệ sức khoẻ, cải thiện môi trƣờng sống cộng đồng Nhận thức nâng cao sức khoẻ, bảo vệ môi trƣờng sống cấp, ngành cộng đồng nông nghiệp ngày tiến Tuy nhiên môi trƣờng sống đặc biệt môi trƣờng nông nghiệp, nơng thơn cịn vấn đề xúc nhiều nguyên nhân có khối lƣợng lớn hố chất dùng làm phân bón hóa chất bảo vệ thực vật thải đồng ruộng, chí khu vực dân cƣ sinh sống Hóa chất bảo vệ thực vật đƣợc coi vũ khí có hiệu ngƣời việc phòng chống dịch hại, bảo vệ trồng Bên cạnh ƣu điểm bảo vệ suất trồng, thuốc bảo vệ thực vật gây nhiều tác tác hại khác nhƣ làm ô nhiễm môi trƣờng, gây độc cho ngƣời gia súc, tăng chi phi sản xuất, để lại tồn dƣ nông sản gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng nông sản sức khỏe ngƣời tiêu dùng Tác động tiêu cực thuốc bảo vệ thực vật trở nên nghiêm trọng ngƣời sử dụng không cách lạm dụng vào thuốc Hóa chất bảo vệ thực vật có nhiều nhóm hóa chất khác nhau, có bốn nhóm là: phốt hữu cơ, clo hữu cơ, carbamat pyrethroid Nhóm clo hữu bị cấm sử dụng, nhóm pyrethroid đƣợc sử dụng nhƣng độc tính thấp, có khả gây nhiễm độc cho ngƣời sử dụng Cịn lại nhóm: lân hữu carbamat đƣợc dùng rộng rãi nông nghiệp, có độc tính cao ngun nhân phần lớn vụ ngộ độc ăn rau nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật nƣớc ta Với lý trên, lựa chọn đề tài: “Xác định hợp chất thuốc trừ sâu phốt (OP) rau phương pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/MS)” Mục tiêu thực đề tài luận văn là: Xây dựng phƣơng pháp xác định dƣ lƣợng thuốc trừ sâu phốt rau quả, bao gồm:  Khảo sát điều kiện tách chiết mẫu phân tích  Thẩm định phƣơng pháp xây dựng Áp dụng phƣơng pháp để khảo sát, xác định dƣ lƣợng thuốc trừ sâu phốt số mẫu rau, địa bàn Hà Nội Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Hoá chất bảo vệ thực vật tình hình sử dụng hóa chất BVTV 1.1.1 Định nghĩa Hóa chất bảo vệ thực vật chất hợp chất độc có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp hóa học dùng để phịng, trừ (diệt) sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, chế phẩm có tác dụng điều hịa sinh trƣởng thực vật, chế phẩm có tác dụng xua đuổi loại sinh vật gây hại trồng nông sản [6],[9], [15],[21] 1.1.2 Phân loại Hóa chất BVTV đƣợc sử dụng rộng rãi giới từ kỷ 20 Theo tài liệu biên soạn năm 2003 Hội Bảo vệ thực vật Anh, có khoảng 860 hoạt chất đƣợc sử dụng sản phẩm hóa chất BVTV [6],[9] Để thuận tiện trình sử dụng nhƣ cơng tác quản lý hóa chất BVTV, ngƣời ta thƣờng phân loại chúng thành nhóm khác Tuỳ theo mục đích, ngƣời ta phân loại theo tác dụng theo cấu trúc hoá học hoạt chất 1.1.2.1 Phân loại theo đối tượng phòng trừ [15],[44] Dựa vào đặc tính tiêu diệt dịch hại thuốc để chia thành: - Thuốc trừ sâu (insectiside): dùng để trừ côn trùng gây hại Một số loại thuốc trừ sâu cịn có tác dụng trừ nhện hại trồng Thuốc trừ sâu xâm nhập vào thể côn trùng qua vỏ thể, qua đƣờng tiêu hóa qua đƣờng hơ hấp - Thuốc trừ bệnh: thuốc phòng trừ loại vi sinh vật gây bệnh cho (nấm, vi khuẩn) Các thuốc trừ bệnh cho nói chung độc so với thuốc trừ sâu ngày đƣợc sử dụng nhiều - Thuốc trừ chuột: thuốc phịng trừ chuột lồi găm nhấm khác Các loại thuốc có hại cho sức khỏe ngƣời gia súc - Thuốc trừ nhện: loại thuốc chuyên phòng trừ loại nhện hại trồng 83 A b T im u n d an ce 0 0 0 0 e > 84 Phụ lục 5: Sắc đồ mẫu nho đỏ không thêm chuẩn Abundance Time > 85 Nho đỏ + thêm chuẩn 200 µg/kg A b T im u n e 86 Phụ lục 6: Sắc đồ mẫu táo đỏ không thêm chuẩn Abu n da nc e T im e - - > 87 Táo đỏ + thêm chuẩn 200 µg/kg A b T im u n e 88 Phụ lục 7: Kết phân tích mẫu rau tiến hành khảo sát Stt M Dƣ Cả Bắ 89 Nh 90 Tá ... tài: ? ?Xác định hợp chất thuốc trừ sâu phốt (OP) rau phương pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/ MS)? ?? Mục tiêu thực đề tài luận văn là: Xây dựng phƣơng pháp xác định dƣ lƣợng thuốc trừ sâu phốt. .. xây dựng phƣơng pháp xác định đồng thời dƣ lƣợng thuốc trừ sâu phốt rau, phƣơng pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/ MS) Trong luận văn này, tiến hành xác định loại thuốc trừ sâu hữu Methyl parathion... Fukuhara, Sadao Uchiyama [54] tiến hành xác định thuốc trừ sâu carbamat thực phẩm phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ Phƣơng pháp xác định đồng thời 29 loại thuốc trừ sâu số thực phẩm nhƣ táo, khoai tây,