Mẫu được lấy tại các vịtrí trầm tích có thành phần bùn sét hơn 50%, nếu mẫu có thành phần hoàn toàn là cátthì phải tiến hành dịch chuyển địa điểm lấy mẫu.
Thiết bị lấy mẫu trầm tích: Cuốc đại dương (Việt Nam) với tời cần cẩu đảm bảo lấy mẫu tới độ sâu 100m nước.
Mẫu trầm tích mặt được lấy ởđộ sâu 0 đến 40cm. Các vịtrí lấy mẫu được lựa chọn nằm trên một trục có hướng Tây Bắc - Đông Nam, nằm song song với đường bờ biển qua các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, cách đất liền khoảng từ30 kmtrởra.Khu vực lấy mẫu được giới hạn bởi điểm cực bắc có tọa độ E.107004’/N.19022’ và điểm cực nam có tọađộE.108031’/N.16049’.
Mẫu trầm tích lõi được lấy ở các độ sâu khác nhau tại cùng một điểm. Điểm lấy mẫu trầm tích lõi có tọa độE.107055’/N.17030’. Mẫu được lấy theo 4 lớp, tương ứng với 4 độ sâu là (0 đến 40cm), (40 đến 80cm), (80 đến 120cm) và (120 đến160 cm).
Trọng lượng mỗi mẫu ≈ 500g. Mẫu được cho vào túi nilon hai lớp, giữa 2 lớp nilon là eteket ghi kí hiệu mẫu. Mẫu sau đó được chuyển vềphòng thí nghiệm, bảo quản trong tủ lạnh sâu (-200C) đến khi phân tích.
Hình2.1.Bản đồlấy mẫu 2.2.2. Phương pháp phân tích
Chuẩn bị mẫu:
Mẫu trầm tích được bảo quản trong tủ lạnh sâu ở nhiệt độ -200C. Khi phân tích, mẫu được lấy ra khỏi tủ lạnh, để nguội qua đêm về nhiệt độ phòng. Lấy
khoảng 100g mẫu ướt dàn mỏng lên mảnh phoi nhôm kích thước 20cm × 20cm, để khô đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ phòng và tránh ánh sáng (sau khoảng 2
tuần). Có thể sấy mẫu đến khối lượng không đổi trong tủ sấy ở nhiệt độ 40 đến
500C. Khi mẫu đã khô kiệt, dùng chày và cối sứ nghiền nhỏ và rây qua sàng cỡ
1mm.
Chuẩn bị mẫu giả:
Mẫu giả là nền mẫu đất, 100g đất được chiết siêu âm với 200ml axeton và
200ml n-hexan, mỗi lần chiết trong 1 giờ. Bã được sấy đến khối lượng không đổi ở
800C, nghiền nhỏ bằng chày và cối sứ, rây qua sàng cỡ 1mm và bảo quản trong chai
Khảo sát điều kiện chiết mẫu:
Điều kiện chiết mẫu được khảo sát trên nền mẫu giả được thêm chuẩn PCBs,
OCPs mức 5ng, dung môi chiết là axeton (100 ml cho khoảng 10 g mẫu), kĩ thuật
rung lắc cơ học, các yếu tố khảo sát bao gồm: số lần chiết và thời gian chiết.
Khảo sát điều kiện chuyển dung môi:
Các chất phân tích trong dung môi chiết axeton được chuyển vào n-hexan bằng kĩ thuật chiết lỏng lỏng dùng phễu chiết. Yếu tố khảo sát là số lần chiết (mỗi
lần chiết bằng 100ml n-hexan).
Khảo sát điều kiện làm sạch mẫu bằng axit sunfuric đặc:
Dịch chiết mẫu được xử lí bằng axit sunfuric 95-97% để loại bỏ các tạp chất như chất béo, sắc tố thực vật, lượng vết các chất vô cơ,…Chúng tôi khảo sát 2 kĩ
thuật làm sạch mẫu bằng axit sunfuric là dùng phễu chiết, lắc bằng tay với thể tích
mẫu lớn (100ml) và dùng ống nghiệm, máy lắc vortex với thể tích mẫu nhỏ
(5-10ml).
Khảo sát điều kiện làm sạch mẫu bằng chất hấp phụ:
Dịch chiết sau khi xử lí với axit sunfuric đặc sẽ được đưa lên cột thủy tinh
nhồi chất hấp phụ là florisil, các chất phân tích được rửa giải thành 2 phân đoạn bao
gồm F1 (dùng dung môi phân cực thấp là n-hexan để rửa giải các PCBs) và F2 (dùng hỗn hợp dung môi n-hexan và diclometan hơi phân cực hơn F1 để rửa giải
các OCPs). Yếu tố được khảo sát trong phần này là thể tích dung môi rửa giải.
Làm thí nghiệm với mẫu thêm chuẩn trên nền mẫu giả:
Mẫu giả được thêm chuẩn PCBs và OCPs ở mức 5ng mỗi cấu tử,sau đó phân tích theo các điều kiện đã khảo sát ở trên để đánh giá độ thu hồi, mẫu được làm lặp
5 lần để đánh giá độ lặp lại.
Phân tích mẫu thực:
Với qui trình phân tích đã được khảo sát, đảm bảo các yêu cầu về độ thu hồi và độ lặp lại, chúng tôi tiến hành phân tích các mẫu thực.
Phân tích mẫu trên hệ thống GC-ECD:
Phương pháp tách và phân tích các PCBs và OCPs trên hệ thống ECD được
chúng tôi tham khảo từphương pháp tiêu chuẩnUS-EPA 8121, US-EPA 680và qui
trình của phòng thí nghiệm của GS.Tanabe tại trường đại học Ehime, Nhật Bản. với
một số thay đổi để phù hợp với điều kiện của phòng thí nghiệm. Các thí nghiệm trên hệ thống GC-ECD bao gồm: phân tích các dung dịch chuẩn PCBs(với các nồng độ
1 ppb, 2 ppb, 5 ppb, 10 ppb, 20 ppb, 50 ppb, 200 ppb) và OCPs (với các nồng độ
1ppb, 2ppb, 5ppb, 10ppb,30 ppb, 50 ppb, 100ppb), từ đó xây dựng đường chuẩn,
xác định các giá trị giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của thiết bị.
2.3. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất
2.3.1. Thiết bị
Hệ thống sắc kí khí GC: GC-2010 Gas Chromatograph, Shimadzu, Japan. Detector: ECD-2010 Electron Capture Detector, Shimadzu, Japan.
Cột tách: Equity®-5 (30m×0,32mm×0,5μm), Sigma-Aldrich, USA.
Máy lắc: Orbital shaker SSL1, Stuard®, UK, tốc độ lắc tối đa 300 vòng/phút.
Máy rung: Vortex mixer, Labnet International, USA.
Bộ cất quay chân không: Eyela N-1200A, Tokyo Rikakikai Co., LTD, Japan.
Bộ bay hơi: Mini-Vap 6 Port, Supelco, USA.
Lò nung: Nabertherm B180, Germany, nhiệt độ 30-30000C.
Cân kỹ thuật: Pioneer® Ohaus, USA, độ đọc 0,01g.
2.3.2. Dụng cụ
Micropipet: Pipettor AC+ 10-100μl, 100-1000μl, Cyberlab, USA.
Cột thủy tinh 45cm×2cm, có khóa teflon, Schott, Germany.
Bình nón 250ml; bình cầu 250ml; phễu chiết 250ml, 1000ml; ống đong
100ml, 500ml; cốc thủy tinh; phễu thủy tinh; ống nghiệm chia vạch; pipet pasteur;
vial 1ml, 5ml; màng bọc parafilm; giấy nhôm; bông thủy tinh.
2.3.3. Chất chuẩn
2.3.3.1. Chất chuẩnPCBs
Bảng 2.2: Các PCBs và nồng độ trong dung dịch chuẩn gốc IUPAC Đồng loại Nồng độ (ppm) Độ tinh khiết (%) 2,4,4'-Trichlorobiphenyl PCB28 10 99.500 2,2',5,5'-Tetrachlorobiphenyl PCB52 10 97.000 2,2',4,5,5'-Pentachlorobiphenyl PCB101 10 99.000 2,3',4,4',5-Pentachlorobiphenyl PCB118 10 98.500 2,2',3,4,4',5'-Hexachlorobiphenyl PCB138 10 99.000 2,2',4,4',5,5'-Hexachlorobiphenyl PCB153 10 97.000 2,2',3,4,4',5,5'-Heptachlorobiphenyl PCB180 10 99.000 2.3.3.2. Chất chuẩn OCPs
Trong nghiên cứu này, dung dịch chuẩn gốc chúng tôi dùng để khảo sát là hỗn hợp chất chuẩn thuốc trừ sâu nhóm clo (Pesticide Mix - 14) có nồng độ10ppm. Đây
là sản phẩm thương mại của hãng Dr. Ehrenstorfer (Germany). Hỗn hợp này gồm 16 chất thuộc họ clo hữu cơ (OCPs), trong đó bao gồm danh mục 7 chất mà chúng tôi quan tâm trong bảng sau:
Bảng 2.3: Bảng danh mục các chất họ OCPs
STT Tên hóa chất STT Tên hóa chất
1 Anfa – HCH 5 4,4’ – DDE
2 Beta – HCH 6 4,4’ – DDD
3 Lindan (Gama-HCH) 7 4,4’ – DDT 4 Delta-HCH
OCPs (10ppm ) gốc: Chuẩn gốc sau khi bỏ khỏi lọ chuẩn kín, đựng trong vial tối màu, quấn băng dính đen quanh nắp và bảo quản ở nhiệt độ - 19oC
Từ dung dịch chuẩn gốc hỗn hợp Pesticide Mix-14 nồng độ 10 ppm, chúng tôi tiến hành pha loãng bằng autopipet và kim Hamilton 100 μl, sử dụng dung môi n-hexan để được dung dịch có nồng độ 2 ppm, 1 ppm. Cụ thể cách pha dung dịch chuẩn như sau: Dùng autopipet để lấy chính xác 800μl dung môi n-hexan vào vial
đựng mẫu sạch (dung tích 1,5ml), sau đó dùng kim hamilton dung tích 100μl để lấy chính xác 200μl dung dịch chuẩn gốc Pesticide Mix-14 nồng độ 10 ppm. Như vậy
chúng tôi được 1ml dung dịch chuẩn nồng độ 2ppm. Dung dịch chuẩn 1ppm được pha bằng cách tương tự. Các dung dịch chuẩn hỗn hợp được sử dụng để thêm vào mẫu giảđịnh trong quá trình khảo sát và tối ưu các điều kiện xử lý mẫu.
2.3.4. Hóa chất
Dung môi: axeton, điclometan, n-hexan (Merck, Germany).
Nước cất:nước cất 2 lần được chiết với n-hexan.
Chất hấp phụ: Florisil có kích thước hạt 70÷230 mesh (63÷200μm), kích
thước lỗ rỗng 60Å, diện tích bề mặt 500 m2/gam, Sigma Aldrich, USA. Chất hấp
phụ được nung ở 5500C trong 12 giờ để loại nước và các hợp chất hữu cơ, sau đó
sấy tiếp ở 1300C trong 12 giờ để hoạt hóa.
Muối: natri sunfat, canxi clorua (Merck, Germany).
Axit: axit sunfuric 95-97%, axit clohidric 35-37% (Merck, Germany).
Phoi đồng: phoi đồng dạng sợi, mảnh được ngâm trong axit HCl loãng đến sáng bóng, sau đó lần lượt rửa sạch bằng nước cất, axeton và ngâm trong n-hexan
đến khi sử dụng.
2.4. Thực nghiệm
2.4.1. Nghiên cứu trên thiết bị GC-ECD
Bảng 2.4: Các điều kiện tách và phân tích PCBs, OCPs
TT Thông số Giá trị
Cổng nạp mẫu (Injector)
1 Nhiệt độ injector 2500C
2 Chế độ bơm Không chia dòng 3 Thời gian bơm mẫu 1 phút
Khí mang
4 Loại khí mang Heli
5 Chế độ kiểm soát dòng Tốc độ tuyến tính 6 Áp suất 70,7 kPa 7 Dòng tổng 26,8 ml/phút 8 Dòng qua cột 1,70 ml/phút 9 Tốc độ tuyến tính 32,2 cm/s 10 Dòng làm sạch 3,0 ml/phút Cột tách: sử dụng cột DB5 11 Nhiệt độ cột tách 1000C 12 Thời gian cân bằng 1 phút 13 Chương trình nhiệt độ của
lò cột
1000C tăng đến 1600C (150C/phút), tăng tiếp đến 2900C (50C/phút), giữ ở 2900C trong 4 phút. 14 Thời gian phân tích 34 phút
Detector 15 Nhiệt độ detector 3000C 16 Tốc độ nạp mẫu 40 msec 17 Thời gian dừng 34 phút 18 Khí phụ trợ Nitơ 19 Dòng khí phụ trợ 30,0 ml/phút
2.4.2. Khảo sát bước chiết mẫu
Các mẫu khảo sát được chuẩn bị trong bình nón 250ml, gồm khoảng 10 g mẫu
giả, 100 ml axeton, thêm chuẩn 100μl dung dịch chuẩn hỗn hợp PCBs 50 ppb và
để yên hỗn hợp trong 30 phút để cân bằng. Các bình nón sau đó được lắc trên máy lắc với tốc độ 300 vòng/phút. Mẫu sau khi lắc được để lắng và lọc gạn vào bình cầu
250 ml qua giấy lọc, bã lọc được tráng bằng khoảng 20 ml axeton. Đối với mẫu
khảo sát chiết 2 lần, giấy lọc được chuyển trở lại vào bình nón, thêm tiếp 100ml
axeton và tiến hành chiết tương tự, các dịch chiết được lọc và gộp lại. Dịch chiết được cô quay chân không trong bình cầu, chuyển vào dung môi n-hexan và cô dưới
dòng khí nitơ nhẹ trong ống nghiệm chia vạch đến thể tích cuối 100μl rồi chuyển vào vial để phân tích trên hệ thống GC-ECD.
Các mức khảo sát bao gồm: chiết 1 lần trong 1 giờ (các mẫu AE11-1, AE11-2, AE11-3); chiết 1 lần trong 2 giờ (các mẫu AE12-1, AE12-2, AE12-3); chiết 2 lần,
mỗi lần trong 1 giờ (các mẫu AE22-1, AE22-2, AE22-3). Mỗi mức khảo sát được
làm lặp 3 lần, độ thu hồi trung bình và độ lệch chuẩn tương đối là các đại lượng được dùng để đánh giá hiệu suất chiết và độ lặp lại của bước chiết mẫu.
2.4.3. Khảo sát bước chuyển dung môi
Chúng tôi khảo sát sự ảnh hưởng của số lần chiết với n-hexan đến độ thu hồi
của các chất phân tích trong bước chuyển dung môi. Mẫu được chuẩn bị trong bình nón 250ml gồm 100ml axeton, thêm chuẩn 100μl dung dịch chuẩn hỗn hợp PCBs
50ppb và 100μl dung dịch chuẩn hỗn hợp OCPs 50ppb (5ng mỗi cấu tử), nút kín,
lắc nhẹ và để yên trong 5 phút. Mẫu được chuyển vào phễu chiết 1000ml đã có sẵn
100ml n-hexan và 600ml nước, lắc mạnh trong 5 phút, để yên trong ít nhất 8 giờ (thường để qua đêm). Lớp nước và axeton phía dưới được tháo bỏ nếu chiết 1 lần,
nếu chiết lần 2 thì chuyển lớp này vào 1 phễu chiết khác, thêm 100ml n-hexan và tiến hành chiết tương tự. Lớp n-hexan sau đó được chiết tiếp với 20ml dung dịch
canxi clorua 5%, lắc trong 3 phút, để yên trong 15 phút, lớp dung dịch canxi clorua được tháo bỏ. Lớp n-hexan được chuyển vào bình cầu 250ml, phễu chiết được tráng
bằng 20ml n-hexan, toàn bộ phần n-hexan được cô quay chân không trong bình cầu
và cô dưới dòng khí nitơ nhẹ trong ống nghiệm chia vạch đến thể tích cuối 100μl rồi
chuyển vào vial để phân tích trên hệ thống GC-ECD.
Các mức khảo sát gồm chiết 1 lần (mẫu HE1-1, HE1-2, HE1-3) và chiết 2 lần
trung bình và độ lệch chuẩn tương đối là các đại lượng được dùng để đánh giá hiệu
suất chiết và độ lặp lại của bước chuyển dung môi.
2.4.4. Khảo sát bước làm sạch mẫu bằng axit sunfuric đặc
Chúng tôi khảo sát độ thu hồi của các chất phân tích trong bước làm sạch mẫu
bằng axit sunfuric đặc theo 2 điều kiện.
Đối với kĩ thuật rửa mẫu trong phễu chiết (các mẫu SF-1, SF-2, SF-3), 100ml n-hexan được chuẩn bị trong các phiễu chiết 250ml, thêm chuẩn 100μl dung dịch
chuẩn hỗn hợp PCBs 50 ppb và 100μl dung dịch chuẩn hỗn hợp OCPs 50ppb (5ng
mỗi cấu tử), mẫu được lắc 3 lần, mỗi lần lắc với 10ml axit sunfuric đặc trong 3 phút, để yên trong 10 phút để phân lớp, lớp axit phía dưới được tháo bỏ. Rửa lớp n- hexan 3 lần, mỗi lần bằng 20 ml nước cất lắc trong 3 phút, để yên trong 5 phút rồi
tháo bỏ. Phần n-hexan được cô quay chân không trong bình cầu và cô dưới dòng khí
nitơ nhẹ trong ống nghiệm chia vạch đến thể tích cuối 100μl rồi chuyển vào vial để
phân tích trên hệ thống GC-ECD.
Đối với kĩ thuật rửa mẫu trong ống nghiệm (các mẫu ST-1, ST-2, ST-3), 10ml n-hexan được chuẩn bị trong ống nghiệm 15ml, thêm chuẩn 100μl dung dịch chuẩn
hỗn hợp PCBs 50ppb và 100μl dung dịch chuẩn hỗn hợp OCPs 50ppb (5ng mỗi cấu
tử), mẫu được lắc 3 lần trên máy lắc vortex, mỗi lần với 2ml axit sunfuric đặc trong 1 phút, để yên trong 3 phút để phân lớp, nếu khó phân lớp có thể quay li tâm, hút bỏ
lớp axit phía dưới bằng pipet pasteur. Rửa lớp n-hexan 3 lần, mỗi lần bằng 5ml nước cất lắc trong 30s, để yên trong 1 phút rồi hút bỏ. Phần n-hexan cô dưới dòng
khí nitơ nhẹ trong ống nghiệm chia vạch đến thể tích cuối 100μl rồi chuyển vào vial
để phân tích trên hệ thống GC-ECD.
Mỗi điều kiện khảo sát được làm lặp 3 lần, độ thu hồi trung bình và độ lệch
chuẩn tương đối là các đại lượngđược dùng để đánh giá độ đúng và độ lặp lại của bước làm sạch mẫu bằng axit sunfuric đặc.
2.4.5. Khảo sát bước làm sạch mẫu bằng chất hấp phụ
Cột làm sạch được chuẩn bị gồm 8g florisil đã được hoạt hóa bằng nhiệt, chất
hấp phụ được đưa vào cột bằng kĩ thuật nhồi cột ướt, hoạt hóa bằng khoảng 100ml
Đối với các PCBs, mỗi cột được thêm chuẩn 100μl dung dịch chuẩn hỗn hợp PCBs 50ppb và được rửa giải bằng 50 ml (F1-50-1, F1-50-2), 100ml (F1-100-1, F1- 100-2), 150ml (F1-150-1, F1-150-2) n-hexan.
Đối với các OCPs, mỗi cột được thêm chuẩn 100μl dung dịch chuẩn hỗn hợp OCPs 50ppb và được rửa giải bằng 50 ml (F2-50-1, F2-50-2), 100ml (F2-100-1, F2- 100-2), 150ml (F2-150-1, F2-150-2) hỗn hợp dung môi diclometan : n-hexan (5:95, v/v).
Dung dịch rửa giải được cô quay chân không trong bình cầu và cô dưới dòng
khí nitơ nhẹ trong ống nghiệm chia vạch đến thể tích cuối 100μl rồi chuyển vào vial
để phân tích trên hệ thống GC-ECD.
Mỗi thể tích khảo sát được làm lặp 2 lần, độ thu hồi trung bình và độ lệch
chuẩn tương đối là các đại lượng được dùng để đánh giá độ đúng và độ lặp lại của bước làm sạch mẫu bằng florisil.
2.4.6. Khảo sát độ chính xác của phương pháp phân tích
Với các điều kiện chiết mẫu, làm sạch mẫu đã khảo sát được, chúng tôi tiến
hành phân tích các mẫu thêm chuẩn trên nền mẫu giả. Mẫu thêm chuẩn được làm lặp 5 lần, độ thu hồi trung bình và độ lệch chuẩn tương đối là các đại lượng được dùng để đánh giá độ chính xác của phương pháp phân tích.
2.4.7. Phân tích mẫu thực tế
Phương pháp phân tích đáp ứng được các yêu cầu về độ đúng (đánh giá thông qua độ thu hồi) và độ lặp lại (đánh giá thông qua độ lệch chuẩn tương đối của các
mẫu lặp) trong phân tích lượng vết các hợp chất PCBs, OCPs trong đối tượng mẫu môi trường. Chúng tôi tiến hành phân tích các mẫu thực theo qui trình đã khảo sát