Các kim loại nặng có trong trầm tích thường tồn tại ở dạng vết hoặc siêu vết.
Do đó để phân tích và định lƣợng kim loại nặng có trong trầm tích cần đến các phương pháp đo có độ nhạy và có tính chọn lọc cao. Sau đây là một số phương pháp phân tích định lƣợng các viết và siêu vết của kim loại nặng.
1.3.1. Phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption Spectrocopy).
Về nguyên tắc đo phổ AAS: Khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái tự do ở thể khí và ỏ trạng thái năng lƣợng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp phụ tia sáng đó và sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ này đƣợc gọi là phổ hấp phụ của nguyên tử.
Các bước đo phổ AAS:
Bước 1: Thực hiện quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích bằng một nguồn năng lƣợng phù hợp.
24
Bước 2: Chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp.
Bước 3: Thu, phân li và ghi lại phổ của mẫu nhờ hệ thống máy quang phổ.
Có hai kĩ thuật phổ biến trong phương pháp đo AAS tương ứng với hai kỹ thuật nguyên tử hóa phổ biến đó là:
Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lừa F-AAS (Flame Atomic Absorption Spectrocopy).
Phép đo phổ nguyên tử trong lò graphite GF-AAS (Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrocopy)
Ƣu điểm của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS là: Độ nhạy, độ chính xác cao, lƣợng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ƣu điểm này, AAS đƣợc thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết của các kim loại trong nhiều đối tƣợng khác nhau.
Do độ nhạy của F-AAS chỉ đạt được cỡ nồng độ ppm nên phương pháp này thường được dùng để xác định hàm lượng các kim loại nặng thường có nồng độ cao trong mẫu trầm tích nhƣ Fe,Mn,Zn... Còn kỹ thuật GF-AAS có độ nhạy cao hơn và đạt được cỡ nồng độ ppb nên thường được sử dụng để xác định hàm lượng các kim loại nặng thường có nồng độ ở mức vết hoặc siêu vêt trong trầm tích như Cr, Cu, Ni,...
Các công trình nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng có trong trầm tích thường sử dụng kết hợp F-AAS và GF-AAS nhƣ Davidson và các cộng sự đã sử dụng F-AAS để xác định Fe,Mn,Zn và GF-AAS để xác định Cr,Cu,Pb,Ni [20]. Ngoài ra AAS cũng được dùng để kết hợp với các phương pháp khác như ICP-OES[34].
1.3.2. Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng ICP-MS (Inductively Couple Plasma Mass Spectrometry).
ICP-MS là kỹ thuật phân tích các nguyên tố vô cơ dựa trên phân tích định lượng bằng việc đo tỉ số m/Z (khối lượng/số khối) của ion dương sinh ra bởi nguyên
25
tử của nguyên tố cần xác định. Dưới tác dụng của nhiệt độ tử 6000-7000K của ICP các nguyên tử sẽ chuyển sang trạng thái kích thích, sao đó bứt đi 1 electron của nguyên tử tạo thành ion dương. Môi trường plasma bao gồm các khí như H2, He, Ar,... để ion hóa các nguyên tố.
ICP-MS gồm các bước sau đây:
+ chuyển chất mẫu về dạng dung dịch đồng thể, hay thể khí.
+ dẫn dung dịch mẫu vào buồng tại thể sol khí.
+ dẫn thể sol khí mẫu lên Plasma torch ICP + trong plasma xảy ra các hiện tƣợng: - Hóa hơi.
- Nguyên tử hóa, - Ion hóa, sinh ion M+.
+ Thu đám ion, lọc, dẫn vào buồng phân giải phổ khối (m/Z), + Thu và phát hiện phổ khối m/Z (bằng detector),
+ Ghi lại phổ… --> đƣợc phổ khối ICP-MS của mẫu phân tích.
Phương pháp ICP-MS là phương pháp có độ nhạy rất cao, giới hạn phát hiện rất nhỏ cỡ ppt (ng/l), phạm vi phân tích khối lƣợng rộng từ 7 đến 250 amu (atomic mass unit) nên phân tích đƣợc các nguyên tố từ Li đến U. Ngoài ra ICP-MS còn có ƣu điểm là phân tích đƣợc các đồng vị của các nguyên tố do đồng vị của các nguyên tố có khối lƣợng khác nhau. Tốc độ phân tích của ICP-MS rất nhanh chỉ từ 3-5 phút. Nên kĩ thuật ICP-MS đƣợc sử dụng rất phổ biến trong nghiên cứu phân bố và dạng của các kim loại nặng có trong trầm tích [49,50,37].
Do có nhiều ƣu việt nên ICP-MS đƣợc sử dụng phổ biến trong phân tích, nhƣng nhƣợc điểm là đòi hỏi chi phí cao cho thiết bị và tiêu tốn các khí trong khi phân tích lớn.
26