2.3.4.2. Quy trình phân tích xác định nồng độ 2,4-D và 2,4,5-T trong đất theo phƣơng pháp EPA 8151A
2.3.4.1.1. Quy trình phân tích xác định nồng độ 2,4-D và 2,4,5-T trong đất a. Chuẩn bị dung dịch chuẩn
- Dung dịch chuẩn gốc (nồng độ 1000ppm): Cân 0,789g chất chuẩn 2,4-D độ chính xác tới 0,01mg, cho vào bình định mức 10ml, định mức bằng dung môi axetonitril đến vạch, lắc đều.
- Dung dịch chuẩn trung gian (nồng độ 100ppm): Dùng pipet lấy 1000µl dung dịch chuẩn gốc, cho vào định mức 10ml. Định mức lên 10ml bằng dung môi axetonitril. Lắc đều.
- Dung dịch làm việc: từ các chuẩn trung gian pha chuẩn làm việc với nông độ tƣơng ứng là :2ppm; 5ppm; 10ppm; 20ppm theo thể tích.
- Các bƣớc tƣơng tự cũng thực hiện với 2,4,5-T.
b. Lập đường chuẩn
Tiến hành chạy máy và xây dựng đƣờng chuẩn dựa vào sự phụ thuộc của diện tích píc sắc ký vào nồng độ chất phân tích.
Amount[ppm] 0 5 Height 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 1 2 3 2,4-D, DAD1 C Correlation: 0.99807 Rel. Res%(1): 3.948 Height = 1.73864487*Amt +0.4211402 Amount[ppm] 0 5 Height 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 1 2 3 2,4,5-T, DAD1 C Correlation: 0.99975 Rel. Res%(2): 2.710 Height = 1.66280919*Amt +0.1097596 Đƣờng chuẩn 2,4-D Đƣờng chuẩn 2,4,5-T
Hình 2.10. Đường chuẩn xác định định lượng các chất dacam/dioxin trong mẫu phân tích trên thiết bị HPLC.
c. Qui trình chuẩn bi ̣ mẫu và phân tích mẫu
Cân 20g mẫu đất nhiễm đã đƣợc đồng nhất, vào túi đựng mẫu đặt vào bộ chiết Soxhlet. Cho 200 ml axeton vào bình cầu 500 ml và một ít hạt sơi, lắp bình cầu vào bộ chiết Soxhlet đun hồi lƣu 8 giờ. Để nguội, lấy bình cầu lắp vào máy cất quay. Làm bay hơi dung môi ở 400C trong máy cất quay với áp suất chân khơng đến 1 ml. Tháo bình cầu, cho thêm 50 ml dung dịch KOH. Đun hồi lƣu trong 2 giờ trên bếp cách thủy. Để nguội đến nhiệt độ phòng và chuyển vào phễu chiết loại 250 ml. Chiết với điclometan 3 lần, tổng thể tích điclometan trong 3 lần chiết là 100 ml, bỏ phần dung môi chiết. Phần dung dịch còn lại thêm 25 ml axit sunfuric 18 N, lắc 2 phút, để yên 10 phút. Chiết 2,4-D và 2,4,5-T sang pha hữu cơ bằng đietyl ete 3 lần, tổng thể tích đietyl ete trong 3 lần chiết là 100 ml. Tráng rửa bình cầu và phễu chiết sử dụng 5 ml đietyl ete. Tập hợp dịch chiết đietyl ete vào bình nón dung tích 250 ml. Cho 10g natri sunfat khan vào bình nón, thỉnh thoảng lắc nhẹ, thời gian làm khơ ít nhất là 2 giờ, có thể để qua đêm. Lọc dịch lọc đã đƣợc làm khơ qua phễu, trong
q trình chuyển dung mơi qua phễu thỉnh thoảng lắc nhẹ bình nón, tráng bình nón và rửa bỏ natri sunphat 2 lần, mỗi lần bằng 5 ml đietyl ete tinh khiết. Tập hợp pha hữu cơ vào bình cầu loại 250 ml. Lắp bình cầu vào máy cất quay, cho bay hơi tại 300C đến 5 ml. Dùng pipet paster chuyển dịch chiết điêtyl ete sang bình quả nhót 25 ml, tráng bình quả nhót. Lắp bình quả nhót vào máy cất quay, cho bay hơi về 1ml. Tháo bình quả nhót và để bay hơi tại trong tủ hút đến khơ. Dùng micropipet hút 1000 µl Axeton nitril dùng để hịa tan cặn chiết trong bình quả nhót, lọc dịch chiết qua màng siêu lọc, đem phân tích trên HPLC.
d. Tính tốn kết quả
Nồng độ 2,4-D và 2,4,5-T trong đất biểu thị bằng ppm, tính theo cơng thức:
) ( d ppm mH v X X ACN o Trong đó:
dACN: Khối lƣợng riêng của axetonitril bằng 789 mg/ml; v: Thể tích mẫu chiết (ml);
H: Hiệu suất thu hồi
X: là nồng độ 2,4-D (hoặc 2,4,5-T) trong đất (ppm hay mg/kg); m: Khối lƣợng mẫu phân tích (g);
Xo: là nồng độ 2,4-D (hoặc 2,4,5-T) xác định bằng đƣờng chuẩn, tính bằng ppm.
2.3.4.1.2.Phân tích xác định nồng độ 2,4-D; 2,4,5-T trong dung di ̣ch chất HĐBM
Nồng độ 2,4-D và 2,4,5-T trong dung dịch đƣợc theo phƣơng pháp TCVN 6134:2009 trên thiết bị HPLC-1100 hãng Agilent - Mỹ, detector UV-VIS, cột SB- C18 (4,5 ì 150 mm, 5 àm), pha động Metanol : H2O, tốc độ dịng 1ml/phút, nhiệt độ cột 300C, tín hiệu đƣợc đo ở λ = 280 nm.
a. Qui trình chuẩn bi ̣ mẫu
Đong 60 ml nƣớc nhiễm vào bình cầu 250 ml, cân 3,6 g KOH cho vào bình cầu, thêm vài hạt sôi. Đun hồi lƣu trong 2 giờ trên bếp cách thủy. Để nguội đến nhiệt độ phòng và chuyển vào phễu chiết loại 250 ml. Chiết với điclometan 3 lần, tổng thể tích điclometan trong 3 lần chiết là 100 ml, bỏ phần dung môi chiết. Phần dung dịch còn lại thêm 25 ml axit sunfuric 18 N, lắc 2 phút, để yên 10 phút. Chiết 2,4-D và 2,4,5-T sang pha hữu cơ bằng đietyl ete 3 lần, tổng thể tích điclometan trong 3 lần chiết là 100 ml. Tráng rửa bình cầu và phễu chiết sử dụng 5 ml đietyl ete. Tập hợp dịch chiết đietyl ete vào bình nón dung tích 250 ml. Cho 10g natri sunfat khan vào bình nón, thỉnh thoảng lắc nhẹ, thời gian làm khơ ít nhất là 2 giờ, có thể để qua đêm. Lọc dịch lọc đã đƣợc làm khơ qua phễu, trong q trình chuyển dung mơi qua phễu thỉnh thoảng lắc nhẹ bình nón, tráng bình nón và rửa bỏ natri sunphat 2 lần, mỗi lần bằng 5 ml đietyl ete tinh khiết. Tập hợp pha hữu cơ vào bình cầu loại 250 ml. Lắp bình cầu vào máy cất quay, cho bay hơi tại 300C đến 5 ml. Dùng pipet paster chuyển dịch chiết điêtyl ete sang bình quả nhót 25 ml, trang bình quả nhót. Lắp bình quả nhót vào máy chƣng cất quay, cho bay hơi về 1ml. Tháo bình quả nhót và để bay hơi tại trong tủ hút đến khơ. Dùng micropipet hút 1000 µl Axeton nitril dùng để hịa tan cặn chiết trong bình quả nhót, lọc dịch chiết qua màng siêu lọc, đem phân tích trên HPLC.
b. Tính tốn kết quả Nồng độ các chất 2,4-D và 2,4,5-T đƣợc tính theo cơng thức: 2 d ( ) d . . ACN o H O v X X ppm V H Trong đó:
X: là nồng độ 2,4-D ( hoặc 2,4,5-T) trong dung di ̣ch (ppm); v: là thể tích mẫu chiết (ml);
Xo: là nồng độ 2,4-D ( hoặc 2,4,5T) xác định tƣ̀ đƣờng chuẩn (ppm);
V: Thể tích mẫu đem phân tích (ml);
dACN: Khối lƣợng riêng của axetonitril đƣợc xác định bằng 789 mg/ml;
O H2
d : Khối lƣợng riêng của nƣớc đƣợc xác định bằng 1000mg/ml;
H: Hiệu suất thu hồi [3].
2.3.4.3. Quy trình phân tích dioxin trong đất nhiễm theo phƣơng pháp EPA 8280B
Nồng độ chất dioxin trong mẫu đất và dung dịch chất HĐBM đƣợc phân tích theo phƣơng pháp phân tích EPA 8280B [39]. Trong phƣơng pháp này, dioxin đƣợc xác định bằng hệ thiết bị sắc ký khí khối phổ (GC-MS).
a. Quy trình chuẩn bị mẫu
Cân chính xác 30 g mẫu đã nghiền nhỏ thành dạng bột mịn. Thêm chất chuẩn nội
13C12 – PCDD/PCDF. Chiết soxhlet trong vịng 24 giờ với dung mơi toluen. Thêm chất chuẩn làm sạch 37Cl4 -2,3,7,8 TCDD. Cô đặc dung dịch chiết về gần khơ, hồ tan bằng 1ml dung dịch n.hexan. Làm sạch dung dịch trên qua cột silicagel đa lớp, sau đó làm sạch dung dịch qua cột than. Thêm chất chuẩn 13C12 – PCDD/PCDF xác định hiệu suất thu hồi. Cô đặc dung dịch trên về 1 mL, thêm 100 μL dung môi nonan. Dùng dịng khí nitơ thổi nhẹ đƣa dung dịch trên về 100 μL. Tiến hành chạy trên máy GC/MS.
b. Tính tốn kết quả
Tính hệ số đáp ứng RFn thể hiện tƣơng quan giữa diện tích pic và nồng độ của mỗi đồng phân độc so với nội chuẩn 13C12-PCDD/PCDF tƣơng ứng trong đƣờng chuẩn: 1 2 1 2 n n is n is is n A A Q RF A A Q Trong đó: (2.3)
Qn; Qis: nồng độ của mỗi đồng phân độc và nội chuẩn 13C12-PCDD/PCDF tƣơng ứng trong đƣờng chuẩn.
Nồng độ của mỗi đồng phân PCDD/PCDF là giá trị trung bình của các kết quả phân tích đƣợc tính theo cơng thức:
1 2 1 2 is n n n is is n m S S C W S S RF Trong đó:
Cn: nồng độ PCDD/PCDF tìm thấy trong mẫu (pg/g); W: lƣợng mẫu đƣợc chiết (g);
mis: lƣợng chất nội chuẩn 13C12-PCDD/PCDF tƣơng ứng thêm vào mẫu; 1 n S ; 2 n S ; 1 is S ; 2 is
S : diện tích pic hai ion định lƣợng tƣơng ứng của mỗi đồng phân PCDD/PCDF và của chất nội chuẩn 13C12-PCDD/PCDF trong mẫu.
Hiệu suất thu hồi của các chất nội chuẩn 13C12-PCDD/PCDF và chất chuẩn làm sạch 37Cl4- 2,3,7,8 TCDD đƣợc tính theo cơng thức: 1 2 1 2 (%) is is rs is rs rs is is S S m R S S RF m
Tổng nồng độ độc trên 17 đồng phân đƣợc tính tốn sau khi nhân với hệ số độ độc tƣơng ứng theo bảng hệ số độ độc của WHO.
2.3.4.4. Quy trình phân tích TOC
Để xác định tổng cacbon hữu cơ có trong đất Luận văn tiến hành nghiên cứu và phân tích theo tiêu chuẩn EPA 9060A: 2007. Tổng cacbon hữu cơ đƣợc đo bằng cách sử dụng phân tích chuyển đổi carbon hữu cơ trong mẫu bằng carbon dioxide (CO2), đốt xúc tác hoặc ƣớt q trình oxy hóa hóa học. Lƣợng CO2 hình thành đƣợc thì hoặc đo trực tiếp bởi một cổng hồng ngoại phát hiện hoặc chuyển đổi ra mêtan
(2.4)
(CH4) và đƣợc đo bằng một máy dị ion hóa ngọn lửa. Lƣợng CO2 hoặc CH4 trong mẫu tỷ lệ thuận với nồng độ cacbon có trong mẫu.
2.3.4.5. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM
Phƣơng pháp TEM sử dụng sóng điện tử đƣợc phát ra từ sóng phóng điện tử (thƣờng dùng sợi tungsen, Wolfram, LaB6). Sau đó chùm điện tử đƣợc thu hẹp nhờ hệ thấu kính từ và đƣợc chiếu xuyên qua mẫu quan sát. Ảnh sẽ đƣợc tạo bằng hệ vật kính phía sau mẫu và hình ảnh hiện ra trên màn huỳnh quang hay trên phim ảnh, trên các máy kỹ thuật số Tất cả các hệ này đƣợc đặt trong buồng hút chân không cao. Trong bản Luận văn này, các mẫu đƣợc chụp tại Phịng thí nghiệm hiển vi điện tử, Viện Vệ sinh phòng dịch TW.
2.4. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý
Nhƣ đã đƣợc giới thiệu phƣơng pháp hấp thụ dacam/dioxin bằng chất HĐBM đƣợc trình bày mục 2.3.2 hệ thống xử lý gồm 5 bình phản ứng mắc nối tiếp. Tuy nhiên, để nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất của quá trình xử lý, các thí nghiệm đƣợc tiến hành trong các bình phản ứng riêng biệt.
a. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch chất HĐBM
Để nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ dung dich chất HĐBM đến hiệu suất xử lý, chúng tôi thay đổi nồng độ chất HĐBM trong khi cố định các thông số khác nhƣ tốc độ khuấy, thời gian tiếp vv.... Cụ thể, tiến hành đánh giá hiệu suất quá trình rửa dacam/dioxin trong 50 g đất nhiễm bằng dung dịch chất HĐBM ở các nồng độ khác nhau là: 0 ,1 CMC; 0,2 CMC; 0,5 CMC; 0,7 CMC; 1 CMC; 2 CMC; 3 CMC. Ở pH bằng 7; vận tốc khuấy 300 vòng/phút; thời gian khuấy là 120 phút; nhiệt là 25
0C. Các điều kiện đƣợc cố định đƣợc lựa chọn để đảm bảo rằng các thí nghiệm đƣợc thực hiện ở điều kiện thƣờng, khơng phải thêm hóa chất lạ vào hỗn hợp và có đủ thời gian tiếp xúc giữa chất HĐBM và các chất ơ nhiễm. Các thí nghiệm đƣợc thực hiện trong một bình phản ứng riêng biệt (bình 1 trong sơ đồ hệ thống xử lý, hình 2.5).
b. Ảnh hưởng của pH
pH của dung dịch rửa ảnh hƣởng tới hiệu suất quá trình rửa dacam/dioxin trong đất nhiễm. Ảnh hƣởng của pH đƣợc đánh giá thông qua việc tiến hành rửa 50 g đất nhiễm ở các điều kiện pH khác nhau( pH từ 6-12).Trong đó, các thơng số đƣợc cố định là: nồng độ chất HĐBM 0,5 CMC (qua khảo sát mục 2.4.1 nồng độ chất HĐBM là 0,5 CMS cho hiệu quả tốt nhất); thời gian khuấy 120 phút; vận tốc khuấy 300 vòng/phút; nhiệt độ dung dịch 250C là nhiệt độ phịng. Các thí nghiệm đƣợc thực hiện trong một bình phản ứng riêng biệt nhƣ đã đƣợc trình bày ở mục 2.4.1. Qua đó xác định pH tối ƣu cho q trình rửa dacam/dioxin khỏi đất ơ nhiễm.
c. Ảnh hưởng của vận tốc khuấy
Tƣơng tự với ảnh hƣởng của nồng độ chất HĐBM và ảnh hƣởng của pH thì vận tốc khuấy cũng ảnh hƣởng rất lớn tới quá trình rửa giải đƣợc đánh giá thơng qua việc tiến hành rửa giải đất nhiễm trong điều kiện thay đổi vận tốc khuấy đất nhiễm trong dung dịch chất HĐBM. Vận tốc khuấy trên hệ thống thiết bị nghiên cứu phịng thí nghiệm đƣợc khảo sát gồm: vận tốc khuấy = 50; 100, 200, 300 và 400 vịng/phút. Trong đó, nồng độ chất HĐBM NP-8 là 0,5CMC; thời gian khuấy 120 phút; pH dung dịch rửa = 7; khối lƣợng đất nhiễm 50gam; nhiệt độ dung dịch 250C. Các thí nghiệm đƣợc thực hiện trong một bình phản ứng riêng biệt nhƣ đã đƣợc trình bày ở mục 2.4.1.
d. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Ảnh hƣởng của thời gian tiếp xúc tới hiệu suất quá trình rửa đất nhiễm Đ 05 đƣợc đánh giá thông qua việc tiến hành rửa 50 g đất nhiễm bằng hệ thống thiết bị nghiên cứu phịng thí nghiệm trên đối tƣợng chất HĐBM NP-8 có nồng độ là 0,5 CMC; nhiệt độ 250C, pH= 7 ÷ 9; tốc độ khuấy 300 vịng/phút đƣợc cố định. Thời gian tiếp xúc thay đổi khác nhau 10; 30 ;60; 90; 120; 200 và 240 phút để xác định thời gian khuấy tối ƣu cho quá trình rửa đất nhiễm dacam/dioxin. Tƣơng tự, các thí nghiệm đƣợc thực hiện trong một bình phản ứng riêng biệt.
e. Ảnh hưởng của dung dịch chất điện ly
Sự có mặt của ch ất điện ly NaHCO3trong thành phần dung di ̣ch ch ất HĐBM sử dụng để rƣ̉a đất nhiễm cũng đã đƣợc Lu ận văn tiến hành nghiên cứu. Ngoài việc khảo sát ảnh hƣởng sự có mặt chất điện ly và khơng có chất điện ly, Luận văn cịn tiến hành khảo sát nồng độ các chất điện ly từ 0,02 đến 0,1% (phần trăm về khối lƣợng). Các thí nghiệm đƣợc thực hiện trong một bình phản ứng riêng biệt (bình 5 trong sơ đồ hệ thống xử lý hình 2.5). Trong đó các thơng số đƣợc cố định là: nồng độ chất HĐBM 0,5CMC; pH từ 7 đến 9; nhiệt độ 250C; khối lƣợng đất nhiễm là 50gam và tốc độ khuấy 300 vòng/phút và đƣợc ổn định trong suất quá trình thử nghiệm.
2.5. Đánh giá khả năng loại bỏ chất nhiễm dacam/dioxin từ đất nhiễm 2.5.1. Những tiêu chuẩn về dacam/dioxin trong môi trƣờng
Một số quy chuẩn Việt Nam về nồng độ 2,4-D và 2,4,5-T trong đất và trong nƣớc nhƣ sau: QCVN 15: 2008/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dƣ lƣợng hoá chất bảo vệ thực vật trong đất, quy định giới hạn tối đa cho phép của 2,4-D trong đất là 0,1 mg/kg đất khô.
Các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam hiện hành không quy định giới hạn tối đa cho phép đối với 2,4,5-T trong đất. Giới hạn tối đa cho phép theo một số quy chuẩn khác nhƣ sau:
+ Cục Bảo vệ môi trƣờng New Jersey- Mỹ: 0,2 mg/kg; + Bộ Mơi trƣờng- Canada: 0,1 µg/g (mg/kg);
+ QCVN 38: 2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt bảo vệ đời sống thủy sinh, quy định giới hạn tối đa cho phép của 2,4-D là 0,2 mg/l; của 2,4,5-T là 0,1 mg/l.
Theo quy chuẩn Việt Nam về hàm lƣợng dioxin trong đất QCVN 45:2012/BTNMTthì hàm lƣợng tối đa cho phép của dioxin trong đất nhỏ lơn 1200 ppt.TEQ (pg.TEQ/g).
2.5.2. Đánh giá khả năng làm sạch chất dacam/dioxin trong môi trƣờng đất
Việc đánh giá khả năng làm sạch chất dacam/dioxin trong đất đƣợc thực hiện thông qua hiệu suất của quá trình giải hấp phụ chất dacam/dioxin trong đất bằng dung dịch chất HĐBM. Cụ thể, hiệu suất của q trình đƣợc tính tốn trên cơ sở nồng độ 2,4-D và 2,4,5-T trong đất ban đầu và nồng độ 2,4-D và 2,4,5-T còn lại trong mẫu đất sau khi kết thúc quá trình giải hấp thụ.
Hg (%) = (C0 – Cg).100/C0 (2.11) Trong đó:
Hg: Hiệu suất giải hấp thụ chất dacam/dioxin trong đất bằng dung dịch chất