1.6. Xử lý thống kê số liệu phân tích
1.6.2. Phân tích tương quan
Phân tích tương quan được dùng để đánh giá mối quan hệ giữa hai hay nhiều biến thông qua hệ số tương quan. Hai loại hệ số tương quan thường dùng nhất là hệ số tương quan Pearson hoặc Spearmen. Hệ số tương quan r biểu thị mức độ quan hệ tuyến tính giữa hai biến. Công thức tính hệ số tương quan:
hoặc Trong đó:
;
Hệ số tương quan r lấy giá trị trong khoảng: -1 ≤ r ≤ 1 (Excel cung cấp chức năng thống kê để đo lường sự tương quan giữa hai biến. Áp dụng chức năng Pearson trong Excel để tính toán hệ số tương quan Pearson: r = Pearson (dữ liệu tập x, dữ liệu tập y) Khi r càng gần 0 thì quan hệ càng lỏng lẻo, ngƣợc lại khi r càng gần 1 hoặc -1 thì quan hệ càng chặt chẽ (r > 0 có quan hệ thuận và r < 0 có quan hệ nghịch). Trường hợp r = 0 thì giữa x và y không có quan hệ. Yêu cầu đối với tập số liệu là tuân theo phân bố chuẩn, giá trị giữa các biến độc lập nhau, loại bỏ giá trị bất thường. Nếu như tập số liệu không tuân theo phân bố chuẩn thì có thể sử dụng hệ số tương quan Spearmen.
Nếu tính toán bằng các phần mềm thống kê, có thể sử dụng trị số P (Pvalue) và so sánh với độ không tin cậy cho trước. Thông thường nếu Pvalue
<0,01 thì kết luận rằng hai biến có tương quan tuyến tính ở độ tin cậy 99%. Kết luận tương tự nếu Pvalue <0,05.
Chương 2 THỰC NGHIỆM
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 2.1.1. Thiết bị
- Khối phổ ICP-MS Nexion 300Q;
- Tủ sấy 300 0C;
- Bếp điện;
- Cân điện tử (10-4 g);
- Bom phá mẫu.
2.1.2. Dụng cụ
- Cối, chày sứ; - Bình định mức: 25 mL, 100 mL;
- Pipet các loại; - Cốc thủy tinh: 100 mL;
- Phễu; - Chén sứ;
2.1.3. Hóa chất
Các hóa chất đƣợc sử dụng đều đạt độ tinh khiết của hãng Merck.
- Axit HNO3 đặc 65 %, d = 1,39 g/mL dùng để phá các mẫu ở dạng đặc và để hòa tan, định mức các mẫu đo ở trong dung dịch HNO3 0,3M.
- Axit HCl đặc 37 %, d = 1,18 g/mL;
- Các dung dịch chuẩn 24 nguyên tố As, Cd, Pb, Mn, Cr, Ni, Hg, Cu, Co, Se, Ba, Ag, Mo, Tl, Fe, Ca, Sb, Sn, Al, Ta, V, Be, Mg, Zn do đơn vị đo ICP – MS pha chế và bảo quản theo qui chuẩn.
- Dung dịch H2O2 30 %; Nước cất 2 lần.
- Pha dung dịch HNO3 0,3M: Hút chính xác 5,3 ml dung dịch HNO3 đặc, dùng nước cất hòa tan và định mức đến 250 ml dung dịch.
2.2. Lấy mẫu, bảo quản mẫu và xử lý mẫu đất và mẫu củ Nghệ vàng 2.2.1. Mẫu đất
Mẫu đất đƣợc lấy trên đồi trồng Nghệ vàng, ở độ sâu tầng canh tác từ 10 - 30 cm, sau đó cho vào túi nilon sạch có mép, đánh số mẫu và đƣa về phòng thí nghiệm.
Bảng 2.1. Thời gian, địa điểm lấy và kí hiệu các mẫu đất trồng Nghệ vàng Lần 1
Tên mẫu Ký hiệu Ngày lấy Địa chỉ lấy mẫu Vĩ độ Mẫu đất - Phương
Viên MĐ - PV Tháng
8/2019
Thôn Nà Làn 22°10'11"B 105°34'44"Đ
Mẫu đất - Rã Bản MĐ - RB Tháng
8/2019
Thôn Nà Cà 22°11'16"B 105°40'12"Đ
Mẫu đất - Đông Viên MĐ - ĐV Tháng
8/2019
Thôn Làng Sen 22°08'34"B 105°39'50"Đ Mẫu đất - Phong Huân MĐ - PH Tháng
8/2019
Thôn Nà Tấc 22°04'34"B 105°35'17"Đ
Mẫu đất - Bằng Lãng MĐ - BL Tháng
8/2019
Khu vực gần mỏ Chì Kẽm
21°03'34.5"B 106°06'19.2"Đ
Mẫu đất - Ngọc Phái MĐ - NP Tháng
8/2019
Khu vực gần mỏ quặng sắt tại
thôn Bản Cuôn
22°12'10"B 106°34'44"Đ
Lần 2
Tên mẫu Ký hiệu Ngày lấy Địa chỉ lấy mẫu Vĩ độ Mẫu đất - Phương
Viên MĐ - PV Tháng
8/2019
Thôn Nà Làn 22°10'11"B 105°34'44"Đ
Mẫu đất - Rã Bản MĐ - RB Tháng
8/2019
Thôn Nà Cà 22°11'16"B 105°40'12"Đ
Mẫu đất - Đông Viên MĐ - ĐV Tháng
8/2019
Thôn Làng Sen 22°08'34"B 105°39'50"Đ Mẫu đất - Phong Huân MĐ - PH Tháng
8/2019
Thôn Nà Tấc 22°04'34"B 105°35'17"Đ
Mẫu đất - Bằng Lãng MĐ - BL Tháng 8/2019
Khu vực gần mỏ Chì Kẽm
21°03'34.5"B 106°06'19.2"Đ
Mẫu đất - Ngọc Phái MĐ - NP Tháng
10/2019
Khu vực gần mỏ quặng sắt tại
thôn Bản Cuôn
22°12'10"B 106°34'44"Đ
Lần 3
Tên mẫu Ký hiệu Ngày lấy Địa chỉ lấy mẫu Vĩ độ Mẫu đất - Phương
Viên MĐ - PV Tháng
12/2019
Thôn Nà Làn 22°10'11"B 105°34'44"Đ
Mẫu đất - Rã Bản MĐ - RB Tháng
12/2019
Thôn Nà Cà 22°11'16"B 105°40'12"Đ
Mẫu đất - Đông Viên MĐ - ĐV Tháng
12/2019
Thôn Làng Sen 22°08'34"B 105°39'50"Đ Mẫu đất - Phong Huân MĐ - PH Tháng
12/2019
Thôn Nà Tấc 22°04'34"B 105°35'17"Đ
Mẫu đất - Bằng Lãng MĐ - BL Tháng
12/2019
Khu vực gần mỏ Chì Kẽm
21°03'34.5"B 106°06'19.2"Đ
Mẫu đất - Ngọc Phái MĐ - NP Tháng
12/2019
Khu vực gần mỏ quặng sắt tại
thôn Bản Cuôn
22°12'10"B 106°34'44"Đ
Đất sau khi lấy nhặt bỏ sỏi, rác sau đó cho vào cốc, cân trên cân phân tích điện tử xác định khối lƣợng ban đầu.
Xác định ẩm độ đất theo phương pháp sấy khô
Bước 1: Lấy chén sứ (có nắp) đem sấy khô, cho vào bình hút ẩm để nguội đem cân đƣợc trọng lƣợng W1 gam.
Bước 2: Lấy 10 - 20 gam đất cho vào chén sứ đem cân được trọng lượng W2 gam.
Bước 3: Đem chén sứ có đất vào tủ sấy 110 0C thời gian 6 tiếng (khi sấy mở nắp chén) sấy xong đậy nắp chén cho vào bình hút ẩm 15 - 20 phút để nguội đem cân đƣợc trọng lƣợng W3 gam.
Sau đó lại cho vào tủ sấy thêm 1 tiếng ở nhiệt độ 110 0C, để nguội trong bình hút ẩm đem cân cứ lặp lại từ 2 - 3 lần đến khi trọng lƣợng W3 không thay đổi là đƣợc.
Bước 4: Tính kết quả
Độ ẩm tương đối (%) = W2−W2−W3W1100 2.2.2. Mẫu củ Nghệ vàng
Mẫu củ nghệ vàng đƣợc lấy vào thời điểm 12 tháng sau khi trồng (thu hoạch).
Nghệ vàng sau khi đƣợc lấy tại các địa điểm nhƣ trong bảng 2.1, đựng trong túi bóng sạch và đƣa về phòng thí nghiệm, sau đó tiến hành rửa sạch để ráo nước tự nhiên.
Hình 2.1. Mẫu củ Nghệ Vàng
Mẫu củ Nghệ vàng sau khi đƣợc phân tách ra cho vào cốc thủy tinh đã đƣợc làm sạch đem cân trên cân phân tích xác định khối lƣợng ban đầu. Sau đó mẫu đƣợc đƣa vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 120 0C sau 4 giờ lấy ra để nguội trong bình hút ẩm đem cân lại trên cân phân tích (thực hiện 4 lần nhƣ vậy đến khi khối lƣợng mẫu không đổi).
Mẫu sau khi đƣợc sấy khô, để nguội,sau đó cho riêng mẫu vào túi nilon sạch và bảo quản trong bình hút ẩm.
2.3. Xác định hàm lƣợng kim loại trong mẫu đất trồng và mẫu củ theo phương pháp ICP-MS
2.3.1. Quá trình phân hủy mẫu
* Mẫu đất: Sau khi mẫu đất đƣợc nghiền nhỏ bằng cối sứ,tiến hành cân 0,1000 g trên cân phân tích, cho vào chén teflon của bom phá mẫu, thêm 3,0 mL HNO3 đặc, 1,0 mL HCl đặc, 1,0 mL HF đặc và 1,0 mL H2O2 đặc. Bom đƣợc đặt vào tủ sấy và duy trì ở nhiệt độ 200 0C trong 6 giờ. Sau khi mẫu đất đƣợc chuyển hoàn toàn về dạng dung dịch, tiến hành định mức đến 25 mL bằng dung dịch HNO3 0,3 M.
* Mẫu củ Nghệ vàng: củ Nghệ vàng sau khi đƣợc sấy khô dùng cối sứ nghiền nhỏ, cân 0,0500 g cho vào chén teflon, thêm 3,0 mL HNO3 đặc, 1,0 mL HCl đặc và 1,0 mL H2O2 đặc. Bom đƣợc đặt vào tủ sấy và duy trì ở nhiệt độ 120 0C trong 4 giờ. Sau khi mẫu củ Nghệ vàng đƣợc chuyển hoàn toàn về dạng dung dịch, tiến hành định mức đến 25 mL bằng dung dịch HNO3 0,3 M.
Hình 2.2. Bom phân hủy mẫu (bao thép và chén teflon)
2.3.2. Nghiên cứu các điều kiện vận hàng máy ICP-MS 2.3.2.1. Chọn vạch và thông số đo trên máy ICP-MS
Trong phép phân tích bằng ICP-MS chúng tôi chọn số khối của nguyên tố dựa trên các tiêu chí sau:
+ Là một trong số đồng vị phổ biến trong tự nhiên;
+ Sự trùng khối phải không có hoặc ít nhất;
+ Quá trình hiệu chỉnh ảnh hưởng của các mảnh ion kép phải đơn giản và càng ít bước càng tốt.
Số khối của các nguyên tố phân tích đƣợc chọn và phân bố trong bảng 2.1.
Bảng 2.2. Số khối các nguyên tố đƣợc chọn để phân tích ICP-MS Nguyên tố Số khối Nguyên tố Số khối Nguyên tố Số khối
As 75 Co 59 Sb 121
Cd 111 Se 82 Sn 118
Pb 208 Ba 138 Al 27
Cu 63 Ag 107 Ta 181
Cr 52 Mo 98 V 51
Ni 60 Tl 205 Be 9
Hg 202 Fe 57 Mg 24
Mn 55 Ca 43 Zn 66
2.3.2.2. Môi trường đo mẫu trên ICP - MS
Dung dịch mẫu đo thường có môi trường axit, vì vậy cần lựa chọn axit phù hợp dùng làm môi trường dung dịch mẫu. Môi trường HNO3 ít ảnh hưởng nhất đến việc xác định nguyên tố bằng phương pháp ICP-MS và phổ nền của HNO3 là đơn giản nhất. Trên thực tế các dung dịch chuẩn hầu nhƣ đƣợc pha trong môi trường HNO3, nên axit HNO3 được chọn làm môi trường để xác định các nguyên tố khảo sát.
Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn môi trường HNO3 0,3M để phân tích các nguyên tố trong cây nghệ vàng bằng ICP-MS. Nếu môi trường axit quá cao sẽ ảnh hưởng đến độ bền của máy và tốn hóa chất.
2.4. Phương pháp xử lý số liệu phân tích
- Hàm lƣợng (x) của mỗi nguyên tố trong các mẫu đất và mẫu Nghệ vàng đƣợc xác định theo công thức (2.1):
. x C V
m
(2.1).
trong đó: x - hàm lƣợng nguyên tố X (μg/g);
C - nồng độ xác định bằng phép đo ICP-MS (μg/L);
V - thể tích dung dịch mẫu đo ICP-MS (L);
m - khối lƣợng của mẫu ban đầu (g).
- Khoảng chính xác tin cậy (ε) đƣợc xác định theo công thức (2.2):
. 1 0 0 R S D x
(2.2)
trong đó: RSD - độ lệch chuẩn tương đối (%) x - hàm lƣợng nguyên tố X (μg/g).
- Xử lý số liệu nghiên cứu và thống kê ANOVA bằng phần mềm Excel và SPSS.
- Phân tích số liệu và so sánh với các quy chuẩn: QCVN 03- MT:2015/BTNMT về giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong đất;
QCVN 8-2:2011/BYT về giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm;
Tiêu chuẩn của Singapor và WHO nhằm tăng cơ sở khoa học của kết quả nghiên cứu của đề tài [5, 23, 27, 28].
Chương 3