Xem mẫu

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 30, Số 1 (2014) 51-57 Xác nh hàm lưng As(III) trong nưc ngm ti xã Vn Phúc, Thanh Trì, Hà Ni b ng phương pháp in di mao qun s dng etectơ o dn in không tip xúc Nguyn Kim Dim Mai1,2, Phm Th Thanh Thy2, Dương Hng Anh2,* 1Trưng i hc Sư Phm Tp.H Chí Minh 2Trung tâm Nghiên cu Công ngh Môi trưng và Phát tri n Bn vng, Trưng i hc Khoa hc T nhiên, HQGHN, 334 Nguyn Trãi, Hà Ni, Vit Nam Nhn ngày 05 tháng 12 năm 2013 Chnh sa ngày 19 tháng 12 năm 2013; chp nhn ăng ngày 30 tháng 12 năm 2013 Tóm tt. Bài báo này trình bày kt qu s dng phương pháp in di mao qun phân tích riêng hàm lưng As(III) trong nưc ngm ti xã Vn Phúc, Thanh Trì, Hà Ni. Các kt qu phân tích cho thy hàm lưng As(III) dao ng trong khong t nh! hơn 5µg/L ti gn 400 µg/L. Kt qu ánh giá m"c tương quan ca hai phương pháp CE - C4D và AAS cho thy phương pháp nghiên c"u có tương quan rt t#t vi phương pháp AAS vi h s# tương quan R2 = 0,99 và khong giá tr % sai s# gi$a hai phương pháp là 0,6 – 7,0%. %i&u này ch"ng minh r ng phân tích As(III) b ng phương pháp in di mao qun cho các kt qu có tin cy cao. T khóa: %in di mao qun, As(III), nưc ngm. 1. M u∗ Ngày nay, ti nhi&u vùng nông thôn Vit Nam, ngư`i dân vn ang s dng nưc ngm như ngun nưc chính phc v cho các mc ích sinh hot và sn xut. Tuy nhiên, nhi&u nghiên c"u cho thy có hin tưng ô nhim asen ti mt s# khu v(c c ) mi&n B*c cũng ging khoan ưc kho sát có nng asen ln hơn 50 μg/L [1]. Còn ) tnh %ng Tháp trong 260 mu nưc ngm kho sát có 22% s# mu có nng asen vưt quá 50 μg/L [2]. Dù ) nng thp nhưng vic phơi nhim asen trong mt th`i gian dài cũng s/ gây ra các tác ng xu n s"c kh!e như: gây l) loét da, tác ng n h hô hp, tim mch, h tiêu hóa, và phát như mi&n Nam Vit Nam. Trong khi theo quy tri0n thành ung thư gan, thn, ph-i, bàng chu,n QCVN 09:2008/BTNMT, gii hn cho phép ca asen trong nưc ngm là 50µg/L thì theo ánh giá ca UNICEF t 2001 - 2004 ) Hà Nam có ti 50,2% trong t-ng s# 7024 mu nưc _______ ∗ Tác gi liên h. %T: 84-912380373. E-mail: hoanggianga0@gmail.com 51 quang,… Trong môi trư`ng t( nhiên, asen thư`ng tn ti ) b#n trng thái oxi hóa là –III, 0, III và V, 1c bit trong môi trư`ng thy quy0n, asen xut hin ch yu ) hai dng là asenit (III) và asenat (V). Trng thái oxi hóa, dng tn ti ca asen s/ 52 N.K.D. Mai và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 30, Số 1 (2014) 51-57 quyt nh c tính, s( linh ng và kh năng vn chuy0n ca nó trong môi trư`ng. %c tính ca asen #i vi sinh vt gim dn theo th" t( : khí asin asenit asenat hp cht asen h$u cơ. Như vy, trong môi trư`ng nưc, các hp cht asen hóa tr 3 có c tính cao hơn các dng asen hóa tr 5. Do vy, vic xây d(ng phương pháp xác nh riêng r/ hàm lưng t ng dng tn ti ca asen 1c bit là As(III) luôn là mt bài toán #i vi các nhà khoa h2c 0 ánh giá ri ro s"c kh!e. Hin nay, các phương pháp thư`ng dùng 0 xác nh hàm lưng asen là phương pháp quang ph- hp th nguyên t (AAS) và plasma cm "ng ghép n#i kh#i ph- (ICP-MS), tuy nhiên các phương pháp này ch xác nh hàm lưng asen t-ng trong mu, nu mu#n xác nh riêng r/ các hp phn cn kt hp vi mt phương pháp tách trưc ó. S dng phương pháp Von-Ampe hòa tan vi in c(c ĩa quay vàng có th0 ánh giá riêng r/, ng th`i hàm lưng As(III) và As(V) [3]; b ng phương pháp này có th0 xác nh As(III) ) khong nng vài chc ng/L, tuy nhiên, li kém nhy #i vi As(V) do As(V) kém hot ng v& m1t in hóa. Phương pháp in di mao qun vùng là vi nguyên t*c phân tách các cht d(a trên s( khác nhau v& linh ng in di, 1c bit có li trong vic phân tích các ion mang in. Theo các nghiên c"u [4-6], cho thy phương pháp in di mao qun phù hp cho vic phân tích các dng asen khác nhau. Tuy nhiên, nhưc i0m ln nht ca phương pháp này là gii hn phát hin còn cao (khong mg/L). Nhóm nghiên c"u ca chúng tôi ã phát tri0n quy trình phân tích As (V) và As (III) trong mu nưc b ng phương pháp in di mao qun s dng detector dn không tip xúc ki0u t in (C4D) [7]. Tuy nhiên trong nghiên c"u này As(III) phi phân tích gián tip qua As(V) vì khi phân tích tr(c tip As(III) gii hn nh lưng là 73mg/L không nhy 0 phân tích các mu môi trư`ng khi so sánh vi gii hn cho phép ca As trong nưc ngm là 50µg/L. Vì vy, chúng tôi ã tip tc nghiên c"u và hoàn thin quy trình phân tích tr(c tip ti0u phân As(III) trên thit b CE-C4D vi mc tiêu tăng nhy, gim gii hn phát hin. Bài báo này s/ trình bày kt qu s dng quy trình CE-C4D mi phát tri0n 0 phân tích hàm lưng As (III) trong các mu nưc ngm ly ti xã Vn Phúc, Thanh Trì, Hà Ni vi phương pháp #i ch"ng là AAS. 2. Thc nghim 2.1. Hóa cht, thit b Các hóa cht s dng trong quá trình phân tích &u là loi tinh khit phân tích. Các hóa cht dùng 0 pha dung dch chu,n và m ưc mua t hãng Fluka, Thy Sĩ bao gm: natri meta, 2-(N- morpholin)etansunphonic axit (MES), L-arginine, hexadexyltrimetyl amonibromua (CTAB). Ngoài ra, trong quá trình x lí mu còn s dng mt s# hóa cht: 1,10-Phenathrolin (Trung Qu#c), axit nitric (Merck, %"c). Tt c các dung dch chu,n và m &u ưc chu,n b trong nưc deion. Các thí nghim ưc tin hành trên h thit b in di mao qun t( ch 1t ti phòng thí nghim vi b ngun cao th thương ph,m (CZE 2000R, Spellman, Pulborough, UK). H thit b s dng b detectơ C4D thương ph,m ca eDAQ (EA120). Dòng in sinh ra trong t bào o s/ ưc chuy0n thành giá tr hiu in th; các giá tr này sau ó s/ ưc khuch i, l2c nhiu ) tn s# thp và cu#i cùng ưc chuy0n ti b ghi và h th#ng x lý d$ liu e-corder (eDAQ, Denistone East, NSW, Australia). N.K.D. Mai và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 30, Số 1 (2014) 51-57 53 Ct mao qun dùng trong quá trình phân 2.3.Quy trình phân tích tích là ct silica vi ư`ng kính trong 50µm và ư`ng kính ngoài là 375µm (Polymicro Technologies, Phoenix, AZ, USA) có t-ng chi&u dài 60cm và chi&u dài hiu dng là 52cm. %#i vi mao qun mi, u tiên ưc ra b ng dung dch NaOH 1M trong 20 phút, sau ó ra li b ng nưc deion trong 15 phút, và cu#i cùng là bơm dung dch m qua mao qun trong khong 60 phút trưc khi s dng 0 m bo cht hot ng b& m1t CTAB ưc ph &u trên b& m1t mao qun. Sau m4i ln phân tích, mao qun ưc ra li b ng dung dch m trong 5 phút. 2.2. Ly mu và tin x lý mu Mu nưc ngm ưc ly ti xã Vn Phúc, Thanh Trì, Hà Ni. Các mu nưc ngm ưc ly lên trong i&u kin không có oxi và ưc l2c nhanh qua màng xenlulo acetat có kích thưc 0,45 µm. %#i vi các mu phân tích As (III) b ng phương pháp AAS; 0 tách riêng As(III) và As(V), mu nưc ngm s/ ưc ra qua ct nhôm silicat [8]. Khi ó, As(V) s/ b gi$ li trên ct tách và As(III) i ra kh!i ct. Cu#i cùng, các mu nưc ch ch"a As(III) ưc axit hóa ti pH < 2, bo qun ) nhit 4oC cho n khi phân tích. Vi phương pháp in di mao qun, mu nưc ngm sau khi l2c s/ ưc thêm 1,10-Phenanthrolin 0 to ph"c vi s*t tránh hin tưng As b hp ph lên b& m1t ca kt ta s*t. Sau ó, mu nưc s/ ưc ra qua ct ch"a nh(a trao -i cation loi axit mnh-Wolfatit KPS 0 loi b! thành phn bicacbonat trong nưc. %0 tránh s( oxi hóa As(III) thành As(V) phi tin hành sc khí nitơ trong su#t quá trình x lí mu. Cu#i cùng, các mu này ưc cho vào l2 kín, ch"a y mu và ưc bo qun ) nhit 4oC cho n khi phân tích. Hình 1. Gin phân b# các dng tn ti ca As theo pH – Eh [9]. Gin phân b# các dng tn ti ca As theo pH cho thy tùy thuc vào pH và th oxi hóa kh mà asen tn ti ) các dng khác nhau như: H3AsO3, H2AsO3-, HAsO32-, AsO33-, H3AsO4, H2AsO4-, HAsO42-, và AsO43-. %0 phân tích As(III) b ng phương pháp in di mao qun ta phi chuy0n As(III) trong mu v& dng mang in H2AsO3- . Anion H2AsO3- tn ti trong môi trư`ng có pH=9-12. Như vy, trong quy trình phân tích phi chú ý hai i0m sau: - Dung dch m ưc l(a ch2n làm pha ng trong quá trình tách in di phi có pH trong khong 9 -12. Tuy nhiên vi phương pháp in di mao qun vic th(c hin ) pH cao ( > 9) s/ gây nhi&u khó khăn do nh hư)ng mnh ca dòng EOF [10] do vy qua quá trình kho sát dung dch m ưc l(a ch2n có thành phn bao gm: 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB (pH = 8,9). - %#i vi mu phân tích, 0 làm tăng nhy ca phương pháp thì phi chuy0n các hp cht As(III) trong mu v& dng mang in H2AsO3- càng nhi&u càng t#t. Do ó, gii pháp 54 N.K.D. Mai và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 30, Số 1 (2014) 51-57 ưc & xut là tăng giá tr pH ca mu nưc phân tích b ng cách thêm 2mM Arginin và khi Dưi các i&u kin t#i ưu, #i vi cht chu,n, phương pháp có gii hn phát hin ó mu s/ có pH = 9,6. As(III) là 5mg/L; gii hn nh lưng là Vic bơm mu ưc th(c hin b ng phương pháp in ng h2c vi th bơm 6kV và th`i gian bơm mu là 60s. Hiu in th tách ưc s dng trong quá trình phân tách là 20kV. 17mg/L; khong nng tuyn tính t 20 n 150µg/L; h s# tương quan tuyn tính R2=0,997, và l1p li RSD=1- 7% ( n³3) [10]. Hình 2. Quy trình phân tích tr(c tip As(III) b ng phương pháp CE-C4D và so sánh b ng AAS. 3. Kt qu và tho lu n 3.1. nh hưng ca các anion nn cơ bn Tín hiu ca các anion n&n thư`ng xut hin trong khong t 150 n 250s và là pic dương, trong khi, As(III) cho pic âm ) 350s; do ó, v& cơ bn, các anion n&n này không nh hư)ng n s( xut hin ca pic As(III) trên in di . Tuy nhiên, do các anion này có kích thưc bé và in tích ln nên khi áp dng phương pháp bơm mu b ng in ng h2c, chúng s/ cnh tranh vào mao qun trưc, làm hn ch lưng anion H2AsO3- bơm vào mao qun và do ó làm cho tín hiu pic As(III) b gim chi&u cao pic so vi khi không có anion trong mu. Như vy, #i vi các mu có cùng hàm lưng As(III) nhưng có lưng anion khác nhau s/ cho tín hiu As(III) có chi&u cao và din tích khác nhau. Vì vy, phi có bin pháp 0 kh*c phc nh hư)ng ca các anion này 0 tránh xy ra sai s# trong quá trình o. %#i vi m4i ion Cl-, NO3-, SO42-, PO43-, khi hàm lưng ca chúng trong mu ln hơn 5mg/L thì din tích và chi&u cao pic As(III) b sai khác 30% so vi khi trong mu không có các anion n&n. %0 kh*c phc nh hư)ng ca chúng n vic xác nh nng ca As(III) trong mu tht thì phi s dng phương pháp thêm chu,n 0 loi nh hư)ng ca n&n mu. Tuy nhiên, #i vi nh$ng mu không phát hin ưc As(III) N.K.D. Mai và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 30, Số 1 (2014) 51-57 55 nhưng hàm lưng anion trong mu rt cao ho1c Các i lưng th#ng kê tương "ng là mu As(III) có nng vưt quá khong tuyn tính thì phi pha loãng mu. 3.2. Kt qu phân tích các mu nưc ngm %a i0m ly mu ưc l(a ch2n là 15 ging khoan ti xã Vn Phúc, Thanh Trì, Hà Ni, ây là nơi i0n hình có hin tưng As dao ng tương #i mnh gi$a các a i0m trong cùng xã. Hàm lưng As (III) trong các mu này &u ưc phân tích b ng phương pháp CE-C4D theo các i&u kin t#i ưu ã kho sát và so sánh b ng phương pháp AAS vi kt qu c th0 ưc trình bày trong Hình 3 và Bng 1. Hình 4 là ví d v& in di khi phân tích mt mu tht. Sy/x=6,989; SEa=6,344; SEb=0,02108. Riêng vi h s# a= -8,914, 0 so sánh a vi giá tr 0 chúng tôi ã dùng chu,n th#ng kê Fisher [11]. Nu xem a»0 thì phương trình y=a+bx ưc vit thành y=b’x. Giá tr phương sai ca hai phương trình tương "ng là S2y=49,91và S’2y=85,09. Khi P=0,95 và f1=8, f2=9 thì Ftính= S’2y/ S2y=1,71 nguon tai.lieu . vn