- Độ chụm: Dùng để chỉ mức độ gần nhau của các giá trị riêng lẻ xi của các phép đo lặp lại. Nói cách khác, độ chụm đƣợc dùng để chỉ sự sai khác giữa các giá trị xi so với giá trị trung bình x. thƣớc đo độ chụm thƣờng đƣợc thể hiện bằng độ phân tán và đƣợc tính toán nhƣ là độ lệch chuẩn của các kết quả thử nghiệm. Độ chụm càng thấp thì độ lệch chuẩn càng lớn.
- Độ đúng : Chỉ mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của dãy lớn các kết quả thí nghiệm và giá trị qui chiếu đƣợc chấp nhận. Do đó, thƣớc đo độ đúng thƣờng ký hiệu bằng độ chệch hay đánh giá qua sai số tƣơng đối.
- Độ lệch chuẩn: 1 2 n x x SD i
- Độ lệch chuẩn tƣơng đối RSD hay hệ số biến thiên CV: RSD = 100 x SD Trong đó: SD: Độ lệch chuẩn. n: Số lần thí nghiệm.
xi : Giá trị tính đƣợc của lần thử nghiệm thứ “i”.
x: Giá trị trung bình
- Phần trăm sai số tƣơng đối: % ER = i X x 100 % Trong đó:
% ER : Phần trăm sai số tƣơng đối Xi: Giá trị đo đƣợc
µ: Giá trị quy chiếu đƣợc chấp nhận 1.4.3. Độ thu hồi
Hiệu suất thu hồi là cách khác để biểu diễn độ chệch dƣới dạng phần trăm tƣơng đối của lƣợng tìm lại đƣợc. Độ chệch càng nhỏ thì hiệu suất thu hồi càng
Trong khi thực hiện quá trình xử lý mẫu, tách, chiết và phân tích chúng ta không thể biết chính xác chất phân tích đã đƣợc tách ra hết chƣa và không có cách nào để biết đã xác định đƣợc chính xác bao nhiêu % trong số có sẵn trong mẫu. Vì vậy, trong thực tế ngƣời ta xác định hiệu suất thu hồi bằng cách thêm một lƣợng chất có cùng đặc tính với các chất phân tích (còn gọi là chất đồng hành). Độ thu hồi là phần trăm cấu tử chất đồng hành còn lại sau khi tiến hành xử lý mẫu so với lƣợng chất thêm vào mẫu ban đầu.
Độ thu hồi (R%) đƣợc xác định theo công thức: R% = c tt C C × 100 Trong đó: R%: Độ thu hồi, %
Cc: Nồng độ chuẩn thêm (lý thuyết).
Ctt: Nồng độ chất phân tích trong mẫu trắng thêm chuẩn. 1.4.4. Khoảng tuyến tính
Khoảng tuyến tính là khoảng nồng độ của chất phân tích mà phƣơng pháp phân tích cho tín hiệu của thiết bị tỉ lệ tuyến tính với nồng độ trong mẫu phân tích.
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
2.1. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu
Xây dựng phƣơng pháp xác định phthalate trong mẫu không khí trong nhà sử dụng kĩ thuật sắc kí khí ghép nối khối phổ
Thu thập mẫu và xác định sự phân bố của phthalate từ không khí trong nhà tại Hà Nội, Việt Nam.
Đánh giá rủi ro phơi nhiễm phthalate qua con đƣờng hít thở không khí đối với các nhóm đối tƣợng khác nhau.
2.1.2. Đối tƣợng nghiên cứu
Các mẫu không khí trong nhà đã đƣợc thu thập tại Hà Nội, mẫu đƣợc phân chia thành 2 nhóm đó là không khí trong nhà ở và không khí phòng thí nghiệm.
2.2. Hóa chất, thiết bị
2.2.1. Hóa chất
Mƣời chất chuẩn phthalate diester bao gồm: - Dimethyl phthalate (DMP)
- Diethyl phthalate (DEP) - Dipropyl phthalate (DPP) - Di-iso-butyl phthalate (DiBP) - Di-n-butyl phthalate (DBP) - Di-n-hexyl phthalate (DnHP) - Benzylbutyl phthalate (BzBP) - Dicyclohexyl phthalate (DCHP) - Di-2-ethylhexyl phthalate (DEHP) - Di-n-octyl phthalate (DnOP)
Với độ tinh khiết của các chất chuẩn >98% và đƣợc mua của hãng Sigma- Aldrich (MO, Hoa kỳ).
Benzyl butyl phthalate (BzBP): Với độ tinh khiết 99,9% đƣợc mua của hãng Supelco (Bellefonte, PA, Hoa kỳ).
Bảy chất đồng vị deuteri (d4-phthalate) của từng chất phthalate tƣơng ứng với độ tinh khiết > 99%, của hãng Dr. Ehrenstorfer (Đức), đƣợc sử dụng làm chất đồng hành:
- d4-Dimethyl phthalate (d4-DMP) - d4-Diethyl phthalate (d4-DEP) - d4-Dipropyl phthalate (d4-DPP) - d4-Di-iso-butyl phthalate (d4-DiBP) - d4-Di-n-hexyl phthalate (d4-DnHP) - d4-Benzylbutyl phthalate (d4-BzBP) - d4-Di-2-ethylhexyl phthalate (d4-DEHP)
Các dung môi n-hexane và acetone, với độ tinh khiết sắc ký, của hãng Merck KGaA (Darmstadt, Đức) và dichloromethane với độ tinh khiết sắc ký, đƣợc mua của hãng Fisher Scientific UK (LE11 5RG, Vƣơng quốc Anh). Các dung môi
n-hexane và acetone, với độ tinh khiết sắc ký, của hãng Merck KGaA (Darmstadt, Đức) và dichloromethane với độ tinh khiết sắc ký
2.2.2. Thiết bị, dụng cụ
a. Thiết bị
- Máy bơm hút tốc độ thấp (LP-7, A.P. Buck Inc, Orlando, FL, Hoa kỳ) - Máy lắc Orbital Shaker-SSM1.
- Máy cô quay chân không IK RV 05 basic. - Cân phân tích sai số 0.01 mg.
- Máy sắc ký khí (GC-7890B)
Hình 2.1. Máy sắc ký khí GC
Quá trình phân tách sắc ký đƣợc thực hiện trên cột mao quản BD-5MS của hãng Agilent, (5% diphenyl 95% dimethylpolysiloxane, dài 30 m, đƣờng kính trong 0.25 mm và độ dày màng pha tĩnh 0.25 µm).
b. Dụng cụ
- Ống polyurethane foam (ORBO-1000 PUF có đƣờng kính trong: 2.2 cm và chiều dài 7.6 cm của hãng Supelco (Bellefonte, PA, Hoa kỳ).
- Ông thủy tinh (của hãng ACE glass, đƣờng kính trong: 2.2 cm và chiều dài 25 cm).
- Màng lọc thạch anh của hãng Whatman, kích thƣớc lỗ: 2.2 µm, đƣờng kính ngoài 32 mm).
Hộp chứa màng lọc bằng Teflon (Supelco, PUF filter cartridge assembly).
2.3. Khảo sát điều kiện tối ƣu
2.3.1. Lựa chọn cột tách sắc ký
Phthalate là hợp chất kém tan trong nƣớc, kém phân cực nên sử dụng cột tách với pha tĩnh có bản chất kém phân cực, cụ thể nền pha tĩnh là 5% diphenyl 95% dimethylpolysiloxane.
2.3.2. Khảo sát chƣơng trình nhiệt độ
Chƣơng trình nhiệt độ của buồng cột đƣợc thay đổi sao cho khả năng tách là tối ƣu. Đã đƣợc khảo sát với các chƣơng trình nhiệt độ nhƣ sau:
Chƣơng trình 1:
- Nhiệt độ ban đầu: 80 ºC. Giữ 1.0 phút
- Tăng đến 180 ºC với tốc độ 12 ºC/phút. Giữ 1.0 phút - Tăng lên 230 ºC với tốc độ 6 ºC/phút
- Tăng lên 270 ºC với tốc độ 8 ºC/phút. Giữ 2.0 phút - Tăng lên 280 ºC với tốc độ 30 ºC/phút. Giữ 12.0 phút Chƣơng trình 2:
- Nhiệt độ cột ban đầu: 50 oC, giữ trong 2 phút - Tăng đến 200 oC với tốc độ 15 oC/phút - Tăng đến 270oC với tốc độ 8 oC/phút
- Tăng đến 310o C/phút với tốc độ 30 oC/phút - Giữ ở 310 oC trong 25 phút
2.3.3. Khảo sát dung môi chiết - Lựa chọn dung môi chiết - Lựa chọn dung môi chiết
Dung môi để chiết phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Dung môi để chiết phải hòa tan tốt chất đƣợc chiết.
+ Không hòa lẫn với dung môi cũ (thƣờng dùng là nƣớc), nghĩa là có tỉ khối khác nhiều với dung môi cũ.
+ Dung môi này phải không tƣơng tác hóa học với chất đƣợc chiết và có nhiệt độ sôi tƣơng đối thấp.
Sử dụng dung dịch chuẩn phthalate 100 ppb để thêm vào mẫu trắng là 2 PUF, tiến hành chiết lần 1 với 100 mL, lần 2 với 80 mL hỗn hợp dung dịch chiết, mỗi lần chiết đều đƣợc lắc trên máy Orbital Shaker-SSM1 với tốc độ 250 vòng/phút trong 20 phút, toàn bộ dịch chiết đƣợc chuyển sang bình cầu và cô cạn đến khoảng 7 mL bằng máy cô quay chân không. Khi cô quay xong về khoảng 7 mL phần dung dịch đƣợc chuyển sang ống nghiệm nhỏ 15 mL và đƣợc cô cạn bằng dòng N2 đến 1 mL. Cuối cùng lƣợng dung dịch sau khi cô đƣợc chuyển sang lọ nhỏ (GC vial) để tiến hành phân tích sắc ký
Dung dịch chiết ở đây đƣợc chúng tôi lựa chọn là hỗn hợp dichloromethane (DCM): n-hexane đƣợc thay đổi tỉ lệ giữa DCM và n-hexane lần lƣợt là: 3:1, 3:2 và 2:1 để tìm ra dung dịch chiết phù hợp nhất.
2.3.4. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của thiết bị
Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn phthalte với các nồng độ từ cao xuống thấp: 50 ng/mL; 25ng/mL; 10ng/mL; 5 ng/mL; 1ng/mL, tiến hành bơm vào máy sắc ký các dung dịch chuẩn này theo các điều kiện đã xác lập với thể tích bơm mẫu là 1- 3 µL, không chia dòng. Đến khi nào ta thu đƣợc tín hiệu cao gấp khoảng 3 lần tín hiệu đƣờng nền (S/N ≈ 3). Nồng độ nhỏ đƣợc bơm vào máy mà detector cho tín hiệu S/N ≈ 3 đem nhân với thể tích bơm mẫu đƣợc gọi là giới hạn phát hiện của thiết bị.
Giới hạn định lƣợng của thiết bị đƣợc xác định bằng công thức: IQL = 3 IDL.
2.4. Quá trình chuẩn bị mẫu
2.4.1.Làm sạch dụng cụ trƣớc khi tiến hành thu mẫu
- Chuẩn bị ống polyurethane foam (PUF) sạch: Hai ống PUF đƣợc làm sạch bằng cách chiết lắc với 100 mL hỗn hợp dichloromethane và n-hexane (tỷ lệ 3:2 về thể tích) trong thời gian 20 phút và lặp lại lần thứ hai với 80 mL hỗn hợp dung môi trên.
- Màng lọc thạch anh đƣợc chuẩn bị bằng cách sấy ở 350 ˚C trong 20 giờ, sau đó đƣợc giữ ở 100 ˚C cho đến khi sử dụng. Trƣớc và sau khi thu mẫu, màng lọc thạch anh đều đƣợc cân (sử dụng cân phân tích, sai số 0,01 mg) nhằm xác định lƣợng hạt bụi thu đƣợc từ trong không khí.
- Các dụng cụ đi kèm nhƣ ống thủy tinh, hộp bằng Teflon cũng đƣợc tráng rửa kĩ với aceton sau đó là n-hexane.
2.4.2. Cân màng lọc và ghi các điều kiện tiến hành trƣớc khi thu mẫu
- Trƣớc và sau khi thu mẫu màng lọc thạch anh đã đƣợc cân (sử dụng cân phân tích, sai số 0,01 mg) để xác định lƣợng bụi thu đƣợc trên màng lọc dựa trên chênh lệch khối lƣợng của màng lọc trƣớc và sau khi thu mẫu.
- Các khối lƣợng cân màng lọc, các điều kiện thu mẫu nhƣ nhiệt độ, độ ẩm, nơi tiến hành lấy mẫu đều đƣợc ghi lại.
2.4.3. Thu mẫu
Hai ống PUF đƣợc giữ trong một ống thủy tinh (của hãng ACE glass, đƣờng kính trong: 2,2 cm và chiều dài 25 cm), và màng lọc thạch anh chứa trong một hộp bằng Teflon (Supelco, PUF filter cartridge assembly) đƣợc gắn trên đầu của ống thủy tinh đã chứa hai ống FUF.
Sử dụng một bơm hút tốc độ thấp để thu mẫu không khí trong nhà, tại 4 địa điểm là 2 phòng thí nghiệm và 2 nhà ở trong khu vực nội thành Hà Nội, việc thu mẫu đƣợc tiến hành trong khoảng thời gian 17 đến 24 giờ với tốc độ dòng 5 lít/phút.
Tổng thể tích không khí thu đƣợc ở mỗi địa điểm nằm trong khoảng 5.3 m3 đến 6.8 m3
. Mẫu không khí (bao gồm cả hai PUF và màng lọc thạch anh) đƣợc giữ ở -18˚C cho đến khi phân tích và thời gian lƣu mẫu trƣớc khi phân tích không quá 2 tuần.
Các dụng cụ thu mẫu khí đƣợc thể hiện trong hình 2.2 và đƣợc lắp hoàn chỉnh nhƣ hình 2.3.
.
Hình 2.2. Dụng cụ thu mẫu khí
Khi tiến hành thu mẫu các thông tin đƣợc ghi lại trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Các điều kiện tiến hành thu mẫu
Mã hiệu mẫu
Khối lƣợng (g) Độ ẩm (%) Nhiệt độ (oC) Pha hơi (lit ) Pha Hạt (mg) m1 m2 ĐA1 ĐA2 T1 T2 PTN-1.1 0,06633 0,06672 69 91 26 24 6647 0,39 PTN-1.2 0,06590 0,06627 91 95 24 23 6515 0,37 PTN-1.3 0,06608 0,06640 78 88 23 21 7206 0,32 PTN-1.4 0,06633 0,06679 45 45 28 25 5498 0,46 PTN-2.1 0,06633 0,06676 93 95 28 26 6518 0,43 PTN-2.2 0,06643 0,06678 79 89 25 25 7146 0,35 PTN-2.3 0,06649 0,06700 79 81 26 25 6833 0,51 PTN-2.4 0,06610 0,06650 79 80 23 21 6833 0,40 NO-1.1 0,06600 0,06622 73 63 27 19 5025 0,22 NO-1.2 0,06611 0,06636 72 61 27 18 5412 0,25 NO-1.3 0,06611 0,06641 71 61 27 18 5409 0,30 NO-1.4 0,06611 0,06636 72 61 27 18 5413 0,25 NO-2.1 0,06697 0,06758 67 67 22 24 6553 0,61 NO-2.2 0,06611 0,06636 67 67 21 24 6548 0,25 NO-2.3 0,06794 0,06864 88 79 23 29 6753 0,70 NO-2.4 0,06643 0,06709 88 79 23 29 6680 0,66 Trong đó các mẫu:
PTN-1.1, 1.2, 1.3, 1.4 cùng đƣợc thu ở Phòng thí nghiệm Phân Tích, khoa hóa học, trƣờng Đại học Khoa Học Tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội.
PTN-2.1; 2.2; 2.3; 2.4 cùng đƣợc thu ở Phòng thí nghiệm Hữu Cơ, khoa hóa học, trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội.
NO-1.1; 1.2; 1.3; 1.4 cùng đƣợc thu trong nhà ở tại quận Hoàng Mai, Hà Nội. NO-2.1; 2.2; 2.3; 2.4 cùng đƣợc thu trong nhà ở tại quận Hoàn Kiếm, Hà Nội.
2.4.4. Chuẩn bị chất chuẩn và chất đồng hành
- Dung dịch chuẩn phthalate nồng độ 1000 µg/mL (chuẩn bị bằng cách pha 10 mg chất chuẩn gốc với 10 mL n-hexane sạch).
- Các dung dịch chuẩn với các mức nồng độ từ cao đến thấp (500 ng/mL, 100 ng/mL, 50 ng/mL, 25 ng/mL, 10 ng/mL, 5 ng/mL và 1 ng/mL) đƣợc pha loãng lần lƣợt với dung môi n-hexane sạch từ dung dịch chuẩn phthlate nồng độ 1000 µg/mL
- Dung dịch đồng hành có nồng độ 1000 µg/mL (chuẩn bị bằng cách đem cân 10 mg chất đồng hành phthalate rồi thêm 10 mL dung môi n-hexane).
- Dung dịch các chất đồng hành d4-phthalate với các mức nồng độ: 100 µg/mL, 10 µg/mL, 1 µg/mL, 500 ng/mL, 300 ng/mL, 100 ng/ml, 50 ng/mL đƣợc pha từ dung dịch đồng hành có nồng độ 1000 µg/mL.
- Các dung dịch đƣợc ghi rõ nhãn mác và bảo quản ở -50C trong tủ lạnh. 2.4.5.Quy trình chuẩn bị mẫu trắng
Mẫu trắng đều đƣợc thực hiện ở cả pha hơi và pha hạt.
Ở pha hơi, mẫu trắng gồm 2 PUF đã đƣợc làm sạch không cho hấp thụ mẫu không khí, thêm 100 ng chất đồng hành d4-phthalate (ngoại trừ d4-DEHP là 250 ng). Ngay sau đó, tiến hành chiết lần 1 với 100 mL, lần 2 với 80 mL hỗn hợp dichloromethane (DCM) và n-hexane (3:2, v: v), mỗi lần chiết đều đƣợc lắc trên máy Orbital Shaker-SSM1 với tốc độ 250 vòng/phút trong 20 phút, toàn bộ dịch chiết đƣợc chuyển sang bình cầu và cô cạn đến khoảng 7 mL bằng máy cô quay chân không. Phần dung dịch đƣợc chuyển sang ống nghiệm nhỏ 15 mL và đƣợc cô cạn bằng dòng N2 đến 1 mLvà chuyển sang lọ nhỏ (GC vial) để tiến hành phân tích sắc ký.
Tƣơng tự đối với pha hạt, màng lọc (filter) mới chƣa qua quá trình thu mẫu đƣợc đặt trong ống nghiệm 15 ml, thêm 100 ng chất đồng hành d4-phthalate (ngoại trừ DEHP là 250 ng). Sau đó chiết bằng cách lắc với 5 mL hỗn hợp dichloromethane (DCM) và hexane (3:2, v: v) trong 5 phút. Lặp lại quá trình chiết nhƣ vậy thêm hai lần. Toàn bộ phần dịch chiết đƣợc chuyển sang ống nghiệm nhỏ
15 mL khác và dịch chiết sau đó đƣợc cô cạn bằng dòng N2 đến 1 mL và chuyển sang lọ nhỏ (GC vial) để tiến hành phân tích sắc ký.
2.5. Xử lý mẫu
2.5.1. Phthalate trên pha hơi
Với pha hơi (thu giữ trên hai PUF). Hai PUF sau khi đƣợc hấp thụ không khí đƣợc chuyển vào lọ đựng và thêm vào 100 ng chất đồng hành d4-phthalate (ngoại trừ d4-DEHP là 250 ng). Ngay sau đó, tiến hành chiết lần 1 với 100 mL, lần 2 với 80 mL hỗn hợp dichloromethane (DCM) và n-hexane (3:2, v:v), mỗi lần chiết đều đƣợc lắc trên máy Orbital Shaker-SSM1 với tốc độ 250 vòng/phút trong 20 phút, toàn bộ dịch chiết đƣợc chuyển sang bình cầu và cô cạn đến khoảng 7 mL bằng máy cô quay chân không. Phần dung dịch đƣợc chuyển sang ống nghiệm nhỏ 15 mL và đƣợc cô cạn bằng dòng N2 đến 1 mL và chuyển sang lọ nhỏ (GC vial) để tiến hành phân tích sắc ký.
2.5.2. Phthalate trên pha hạt
Với pha hạt (đã đƣợc thu giữ trên màng lọc thạch anh) sau khi thu mẫu màng lọc đƣợc cân lại để xác định khối lƣợng hạt bụi thu đƣợc sau đó đƣợc chuyển vào ống nghiệm 15 mL và cũng tƣơng tự nhƣ pha hơi, thêm 100 ng chất đồng hành d4-phthalate (ngoại trừ DEHP là 250 ng) đƣợc thêm vào ống nghiệm chứa mẫu màng lọc. Sau đó chiết bằng cách lắc với 5 mL hỗn hợp dichloromethane (DCM) và hexane (3:2, v:v) trong 5 phút. Lặp lại quá trình chiết nhƣ vậy thêm hai lần. Toàn bộ phần dịch chiết đƣợc chuyển sang ống nghiệm nhỏ