[13],[19] [20]
Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phõn tớch trong phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử là rất đa dạng và phức tạp, cú khi xuất hiện và cũng cú khi khụng xuất
hiện, cú ảnh hưởng hay khụng cú là tuỳ thuộc vào thành phần của mẫu phõn tớch và chất nền của nú. Cỏc yếu tố ảnh hưởng cú thể cú và cỏc biện phỏp loại trừ trong phộp đo này là:
* Cỏc yếu tố về phổ ảnh hưởng đến phộp đo AAS
+ Sự hấp thụ nền: Vạch phổ được chọn để đo nằm trong vựng khả kiến thỡ yếu tố này thể hiện rừ ràng. Cũn trong vựng tử ngoại thỡ ảnh hưởng này ớt xuất hiện. Để loại trừ phổ nền ngày nay người ta lắp thờm vào mỏy quang phổ hấp thụ nguyờn tử hệ thống bổ chớnh. Trong hệ thống này người ta dựng đốn W(W- habit lamp) cho vựng khả kiến.
+ Sự chen lấn của vạch phổ: Yếu tố này thường thấy khi cỏc nguyờn tố thứ ba ở trong mẫu phõn tớch cú nồng độ lớn và đú là nguyờn tố cơ sở của mẫu. Để loại trừ sự chen lấn của cỏc vạch phổ của cỏc nguyờn tố khỏc cần phải nghiờn cứu và chọn những vạch phõn tớch phự hợp. Nếu bằng cỏch này mà khụng loại trừ được ảnh hưởng này thỡ bắt buộc phải tỏch bỏ bớt nguyờn tố cú vạch phổ chen lấn ra khỏi mẫu phõn tớch trong một chừng mực nhất định, để cỏc vạch chen lấn khụng xuất hiện nữa.
+ Sự hấp thụ của cỏc hạt rắn: Cỏc hạt này hoặc hấp thụ hoặc chắn đường đi của chựm sỏng từ đốn HCL chiếu vào mụi trường hấp thụ. Yếu tố này được gọi là sự hấp thụ giả. Để loại trừ sự hấp thụ này cần chọn đỳng chiều cao của đốn nguyờn tử hoỏ mẫu và chọn thành phần hỗn hợp khụng khớ chỏy phự hợp.
*Nhúm cỏc yếu tố vật lý ảnh hưởng đến phộp đo AAS
- Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu: Để loại trừ ảnh hưởng này chỳng ta cú thể dựng cỏc biện phỏp sau; Đo và xỏc định theo phương phỏp thờm chuẩn; pha loóng mẫu bằng một dung mụi hay một nền phự hợp; thờm vào mẫu chuẩn một chất đệm cú nồng độ đủ lớn; dựng bơm để đẩy mẫu với một tốc độ xỏc định mà chỳng ta mong muốn.
- Hiệu ứng lưu lại: Khi nguyờn tử hoỏ mẫu để đo cường độ vạch phổ, thỡ một lượng nhỏ của nguyờn tố phõn tớch khụng bị nguyờn tử hoỏ, chỳng được lưu lại trờn bề mặt cuvet và cứ thế tớch tụ lại qua một số lần nguyờn tử hoỏ mẫu. Nhưng đến một lần nào đú thỡ nú lại bị nguyờn tử hoỏ theo và do đú tạo ra số nguyờn tử tự do của nguyờn tố phõn tớch tăng đột ngột khụng theo nồng độ của nú trong mẫu. Cỏch
khắc phục là: Làm sạch cuvet sau mỗi lần nguyờn tử hoỏ mẫu, để làm bay hơi hết cỏc chất cũn lại trong cuvet.
- Sự ion hoỏ: Để loại trừ sự ion hoỏ của một nguyờn tố phõn tớch cú thể sử dụng cỏc biện phỏp sau: Chọn cỏc điều kiện nguyờn tử hoỏ cú nhiệt độ thấp, mà trong điều kiện đú nguyờn tố phõn tớch hầu như khụng bị ion hoỏ; thờm vào mẫu phõn tớch một chất đệm cho sự ion hoỏ. Đú là cỏc muối halogen của cỏc kim loại kiềm cú thế ion hoỏ thấp hơn thế ion hoỏ của nguyờn tố phõn tớch với một nồng độ lớn phự hợp.
- Sự kớch thớch phổ phỏt xạ: Yếu tố này xuất hiện thường làm giảm nồng độ của cỏc nguyờn tử trung hoà cú khả năng hấp thụ bức xạ trong mụi trường hấp thụ. Vỡ vậy: Chọn nhiệt độ nguyờn tử hoỏ mẫu thấp phự hợp mà tại nhiệt độ đú sự kớch thớch phổ phỏt xạ là khụng đỏng kể hoặc khụng xảy ra đối với nguyờn tố phõn tớch; thờm vào mẫu cỏc chất đệm để hạn chế sự phỏt xạ của nguyờn tố phõn tớch. Đú chớnh là cỏc muối halogen của cỏc kim loại kiềm, cú thể kớch thớch phổ phỏt xạ thấp hơn thế kớch thớch phổ phỏt xạ của nguyờn tố phõn tớch.
* Nhúm cỏc yếu tố hoỏ học ảnh hưởng đến phộp đo AAS
Cỏc ảnh hưởng hoỏ học cú thể được sắp xếp theo cỏc loại sau đõy:
- Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu: Cỏc axit càng khú bay hơi thường làm giảm nhiều đến cường độ vạch phổ. Cỏc axit dễ bay hơi gõy ảnh hưởng nhỏ. Chớnh vỡ thế trong thực tế phõn tớch của phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử người ta thường dựng mụi trường là axit HCl hay HNO3 1 hay 2%.
- Ảnh hưởng của cỏc cation: Cỏc cation cú thể làm tăng, cũng cú thể làm giảm và cũng cú thể khụng gõy ảnh hưởng gỡ đến cường độ vạch phổ của nguyờn tố phõn tớch. Để loại trừ ảnh hưởng của cỏc cation nờn chọn điều kiện xử lý mẫu phự hợp để loại cỏc nguyờn tố ảnh hưởng ra khỏi dung dịch mẫu phõn tớch, chọn cỏc thụng số của mỏy đo thớch hợp và thờm vào mẫu phõn tớch những chất phụ gia phự hợp.
- Ảnh hưởng của cỏc anion: Núi chung cỏc anion của cỏc loại axit dễ bay hơi thường làm giảm ớt đến cường độ vạch phổ. Cần giử cho nồng độ của cỏc anion trong mẫu phõn tớch và mẫu chuẩn là như nhau và ở một giỏ trị nhất định khụng đổi.
Mặt khỏc khụng nờn chọn axit H2SO4 làm mụi trường cuả mẫu cho phộp đo AAS
- Thành phần nền của mẫu: Yếu tố ảnh hưởng này người ta quen gọi là matrix effect. Nhưng khụng phải lỳc nào cũng xuất hiện mà thường chỉ thấy trong một số trường hợp nhất định. Thụng thường đú là cỏc mẫu cú chứa cỏc nguyờn tố nền ở dưới dạng cỏc hợp chất bền nhiệt, khú bay hơi và khú nguyờn tử hoỏ.
- Ảnh hưởng của dung mụi hữu cơ: Sự cú mặt của dung mụi hữu cơ thường làm tăng cường độ cuả vạch phổ hấp thụ nguyờn tử của nhiều nguyờn tố lờn nhiều lần. Đõy là một phương phỏp để tăng độ nhạy của phương phỏp phõn tớch này.
Kết luận:
Phương phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử với nhiều đặc tớnh ưu việt như độ chọn lọc và độ chớnh xỏc cao, trong một số trường hợp khụng cần làm giàu mẫu trước khi phõn tớch do đú sẽ ớt tốn mẫu và ớt tốn húa chất, đơn giản trong vận hành, kết quả phõn tớch ổn định, sai số rất nhỏ, bằng sự ghộp nối với mỏy tớnh cú thể tự động húa quỏ trỡnh đo và xử lý kết quả, hiện nay người ta cú thể xỏc định khoảng 60-70 nguyờn tố kim loại với hàm lượng cỡ ppm, khi kết hợp với kỹ thuật tạo hiđrua và kỹ thuật nguyờn tử húa nhiệt điện, phương phỏp này đạt tới độ nhạy cỡ 10- 100 ppb.
Vỡ vậy, phương phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử là một trong những phương phỏp được ỏp dụng rộng rói trong lĩnh vực húa phõn tớch. Nú ngày càng trở thành một cụng cụ khụng thể thiếu được trong cỏc lĩnh vực nghiờn cứu địa chất, cụng nghiệp húa học, luyện kim húa dầu, y học, sinh húa, cụng nghiệp dược phẩm, nụng nghiệp, an toàn thực phẩm và mụi trường.
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU 2.1. Nội dung nghiờn cứu
Đề tài này ỏp dụng và hoàn thiện quy trỡnh định lượng kim loại nặng bằng phương phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử lũ graphit (GF-AAS) để xỏc định Pb, As trong một số loại rau ở xó Đồng Trạch.
Sử dụng phương phỏp thống kờ để đỏnh giỏ hàm lượng Pb, As trong một số loại rau ở Đồng Trạch theo cỏc thỏng và vị trớ lấy mẫu. Cỏc nội dung nghiờn cứu cụ thể như sau:
1. Xõy dựng đường chuẩn cho 2 nguyờn tố Pb As cần xỏc định hàm lượng bằng phương phỏp GF-AAS và xỏc định giới hạn định lượng của cỏc phộp đo đối với hai kim loại đú dựa trờn phương trỡnh đường chuẩn.
2. Khảo sỏt sơ bộ hàm lượng Pb, As trong mẫu phõn tớch và đỏnh giỏ độ đỳng, độ lặp lại của phương phỏp.
3. Xỏc định hàm lượng Pb, As trong cỏc mẫu phõn tớch.
- Mẫu rau được lấy 4 đợt:đợt 1 (25/2/2012), đợt 2 (5/4/2012), đợt 3 (15/5/2012), đợt 4 (6/7/2012). Mỗi đợt lấy 8 mẫu ở 4 vị trớ khỏc nhau, gồm 4 mẫu rau cải và 4 mẫu rau muống. Mẫu đất và mẫu nước được lấy 1 đợt gồm 8 mẫu đất và 4 mẫu nước trựng với lấy mẫu rau đợt 3. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Phõn tớch hàm lượng Pb, As trong cỏc mẫu rau, mẫu nước và mẫu đất bằng phương phỏp quang phổ hấp thụ nguyờn tử AAS.
4. Đỏnh giỏ sự biến động hàm lượng chỡ và asen trong một số rau xanh bằng phương phỏp thống kờ:
- Theo vị trớ lấy mẫu (khụng gian). - Theo cỏc thỏng trong năm (thời gian).
2.2. Phương phỏp nghiờn cứu
2.2.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu [11], [19]
Mẫu rau: Rau muống được lấy 2/3 thõn (kể từ trờn ngọn xuống), rau cải lấy toàn thõn chỉ bỏ phần gốc rễ, mỗi loại rau gồm 20 cõy gộp thành một mẫu, vớ trớ lấy mẫu trờn thữa ruộng trồng rau theo hỡnh “W”, sau đú rửa sạch 3 lần bằng nước sinh hoạt hàng ngày của người dõn. Sau khi rửa xong, mẫu được làm khụ nước, cho mẫu vào tỳi polietilen gúi kớn rồi bảo quản trong thựng xốp chứa nước đỏ (50C- 100C) đưa đến phũng thớ nghiệm và tiếp tục bảo quản. Trước khi phõn tớch, mẫu được lấy rau thỏi mịn bằng dao khụng gỉ đó rửa sạch bằng nước cất 2 lần, trộn đều rồi cõn một lượng chớnh xỏc để phõn hủy mẫu cho phõn tớch.
Mẫu đất: Đất được lấy ở độ sõu (từ 5 -15 cm) trờn thữa ruộng trồng rau muống và rau cải, cỏc vị trớ lấy mẫu giống như lấy mẫu rau, sau đú trộn đều lấy lại một mẫu khoảng 100g cho vào tỳi polietilen và bảo quản rồi đưa đến phũng thớ nghiệm.
Mẫu nước: Nước được lấy tại vũi bơm tưới cho rau, mỗi mẫu đơn lấy khoảng 75ml, thời gian giữa cỏc lần lấy cỏch nhau 5 phỳt, gồm 3 mẫu đơn rồi gộp thành một mẫu cho vào chai nhựa polietilen dung tớch 500 ml và bảo quản rồi đưa đến phũng thớ nghiệm.
Ký hiệu mẫu: Cỏc mẫu rau được ký hiệu Cij, Mij trong đú: i = 1 ữ n (thứ tự đợt lấy mẫu), j = 1 ữ m (vị trớ lấy mẫu). Cỏc mẫu nước và mẫu đất được ký hiệu Nij, ĐCij, ĐMij trong đú: i = 3 (đợt lấy mẫu), j = 1 ữ m (vị trớ lấy mẫu). Bản đồ vựng và vị trớ lấy mẫu được nờu ở bảng 1, hỡnh 1- phụ lục 1.
2.2.2. Chuẩn bị mẫu phõn tớch [7], [8]
Mẫu rau: Cõn chớnh xỏc 5,000 g mẫu rau tươi (sau khi đó thỏi mịn và trộn
đều) cho vào bỡnh teflon. Thờm 7,00 mL dung dịch HNO3 65% và 3,00 mL H2O2
30%, đậy nắp kớn, đưa vào lũ vi súng trong vũng 30 phỳt ( 10 phỳt đầu nhiệt độ lũ tăng từ 200C – 2000C, thời gian cũn lại giữ nhiệt độ 2000C), ỏp suất 5 bar, cụng suất lũ 800 W. Sau 30 phỳt mẫu phõn hủy hoàn toàn và thu được dung dịch trong suốt cú vàng nhạt, để nguội chuyển dung dịch này sang cốc thủy tinh và đun trờn bếp cỏch cỏt để đuổi axit cho đến gần khụ (trong quỏ trỡnh cụ dung dich, nước cất được thờm vào cốc 3 lần mỗi lần 25,00 mL), cuối cựng thờm nước cất hai lần định mức đến 20,00
mL (dung dịch B).
Mẫu nước: Mẫu nước sau khi lấy vào chai, tiến hành cho vào 1,00 mL axit
HNO3 65% tương ứng với 500 mL mẫu. Lấy 200 mL đem tiến hành phỏ mẫu sau đú
cho vào cốc thủy tinh rồi đun trờn bếp cỏch cỏt để đuổi axit, cuối cựng thờm nước cất hai lần định mức đến 20,00 mL (dung dịch D).
Mẫu đất: Cõn chớnh xỏc 1,000 gam đất (sau khi được trộn đều) cho vào bỡnh
Kjeldal, thờm 2 mL HNO3 65% và 6 mL HCl đậm đặc, tiến hành phõn hủy mẫu trờn
bộ bếp phỏ mẫu điều nhiệt, để ở nhiệt độ thấp trong khoảng 1 giờ. Sau đú, nõng dần nhiệt độ lờn đến 1500C và giữ trong khoảng 4 giờ tới khi màu vàng nõu của dung dịch khụng cũn nữa và dung dịch cú màu vàng nhạt trong suốt, chuyển toàn bộ dung dịch sang cốc thủy tinh và đun trờn bếp cỏch cỏt để đuổi axit cho đến gần khụ, cuối cựng thờm nước cất hai lần định mức đến 20,00 mL (dung dịch E).
Chuẩn bị mẫu trắng: Mẫu trắng là nước cất hai lần và được phõn hủy hoàn toàn tương tự như đối với mẫu rau, mẫu đất và mẫu nước.
2.2.3. Phương phỏp định lượng [7], [8], [20], [42]
Để xỏc định hàm lượng của một nguyờn tố trong mẫu phõn tớch theo phộp đo GF- AAS, chỳng tụi thực hiện theo phương phỏp đường chuẩn. Đõy là phương phỏp đơn giản, dễ thực hiện và rất thớch hợp với mục đớch phõn tớch hàng loạt mẫu của cựng một nguyờn tố.
Nguyờn tắc của phương phỏp này là dựa vào phương trỡnh cơ bản của phộp đo
A= K.C ±b (K là hằng số thực nghiệm, nú luụn khụng đổi trong cựng một
điều kiện thực nghiệm) và một dóy dung dịch chuõ̉n (ớt nhất là bụ́n mẫu đầu) để dựng một đường chuẩn, sau đú dựa vào đường chuẩn này để xỏc định được nồng độ Cx của nguyờn tố cần phõn tớch khi đo được giá trị Ax, rồi từ đú tớnh được hàm lượng của nú trong mẫu phõn tớch.
Lấy một thể tớch xỏc định ở dung dịch B, D và E rồi pha loóng ( nếu cần thiết) theo cỏc hệ số pha loóng phự hợp với Me như khi khảo sỏt sơ bộ hàm lượng của chỳng trong rau, rồi tiến hành đo độ hấp thụ quang của dung dịch đú.
* Nồng độ Me trong dung dịch B, D và E được tớnh theo cụng thức: [Me]B = kB.[Me]*; [Me]D = kD.[Me]D* [Me]E = kE.[Me]E*
mẫu trắng); kB, kD, kE: hệ số tớnh đến sự pha loóng.
KB = 3 khi định lượng Pb trong mẫu rau muống; kB = 2 khi định lượng As trong mẫu rau muống ;kB = 1 khi định lượng Pb, As trong mẫu rau cải, kE = 10 khi định lượng Pb ,As trong cỏc mẫu đất, kD =1/10 khi định lượng Pb, As cỏc mẫu nước. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hàm lượng Pb trong mẫu rau muống: x1 = [ ]
1000 . 5 . 3 MeB (àg/kg tươi)
Hàm lượng As trong mẫu rau muống: x2 = [ ]
1000 . 5 . 2 Me B (àg/kg tươi) Hàm lượng Pb, As trong mẫu rau cải: x3 = [ ]
1000 . 5 . 1 Me B (àg/kg tươi)
Hàm lượng Pb, As trong mẫu nước: x4 = [ ]
1000 . 10 D Me (àg/L) Hàm lượng Pb, As trong mẫu đất: x5 = [ ]
1000 . 1 . 10 Me E (àg/kg khụ)
2.2.4. Đỏnh giỏ độ tin cậy của phương phỏp [14], [29], [48]
Độ tin cậy của phương phỏp được đỏnh giỏ qua độ lặp lại, độ nhạy, giới hạn phỏt hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ), khoảng tuyến tớnh, độ đỳng.
Độ lặp lại được đỏnh giỏ qua độ lệch chuẩn tương đối (RSD%): RSD càng nhỏ thỡ độ lặp lại của phương phỏp càng tốt. Trong nội bộ phũng thớ nghiệm, chấp nhận
được là những RSD nhỏ hơn một nửa RSDH tớnh theo hàm Horwitz:
(%) 2(1 0,5lg )C H
RSD = −
Trong đú, C là nồng độ chất phõn tớch được biểu diễn dưới dạng phõn số. LOD được xỏc định theo quy tắc 3σ: LOD = 3Sy/b
Trong đú Sy là độ lệch chuẩn của nồng độ hoặc tớn hiệu mẫu trắng.
LOQ thường được chấp nhận là: LOQ = 10Sy/b = (3 ữ 4).LOD.
Để kết quả phõn tớch đỏng tin cậy, cần xỏc định những nồng độ ≥ LOQ.
Khoảng tuyến tớnh được xỏc định qua phương trỡnh hồi quy biểu diễn mối tương quan giữa A và nồng độ Me và hệ số tương quan (R).
Độ đỳng của phương phỏp được xỏc định bằng cỏch phõn tớch mẫu thờm chuẩn rồi tớnh độ thu hồi (Rev).
Rev = (lượng tỡm thấy).100% / (lượng thờm vào + lượng cú sẵn trong mẫu). Nếu Rev- 100 1/ 2≤ RSDHthỡ phương phỏp đạt độ đỳng tốt.
Sử dụng phần mềm Excel 2003, Origin Pro 7.5 để tớnh toỏn thống kờ, biễu diễn kết quả thớ nghiệm, thiết lập phương trỡnh đường chuẩn và tớnh hệ số tương quan (R).
2.2.5. Xử lớ số liệu thực nghiệm [13], [14],[15], [29], [42]
Kết quả đo GF-AAS được thể hiện cụ thể sau khi đo thụng qua phần mềm kết nối giữa mỏy tớnh và mỏy AAS.
Áp dụng phần mềm Excel 2003 và OriginPro 7.5 để xử lớ và kiểm tra cỏc số liệu thực nghiệm, phõn tớch phương sai 2 yếu tố (ANOVA 2 chiều), xõy dụng phương trỡnh hồi quy tuyến tớnh và đỏnh giỏ tương quan.