Tải bản đầy đủ - 84 (trang)
Chƣơng 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chƣơng 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 84trang

Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Địa điểm và đối tƣợng nghiên cứu

2.1.1. Địa điểm nghiên cứu

Địa điểm đƣợc chọn nghiên cứu trong luận văn này là xã Thƣợng Cát, huyện

Từ Liêm, Hà Nội. Địa điểm đối chứng là xã Nghĩa Dân, huyện Kim Động, tỉnh

Hƣng Yên (hình 2.1).



Thƣợng Cát



Nghĩa Dân



Hình 2.1. Địa điểm nghiên cứu



Luận văn Thạc sĩ khoa học



21



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



Theo kết quả khảo sát sơ bộ 83 mẫu nƣớc giếng khoan nằm dọc hai bên bờ

sông Hồng từ xã Thƣợng Cát, Từ Liêm tới xã Duyên Hà, Thanh Trì của tác giả

Phạm Thị Kim Trang và các cộng sự (2005) cho thấy nƣớc ngầm ở đây có hàm

lƣợng mangan trung bình là 0,8 mg/L [32], cao hơn so với qui chuẩn mangan trong

nƣớc ăn uống do bộ Y Tế Việt Nam ban hành năm 2009 (0,3 mg/L) và tổ chức Y Tế

Thế Giới (0,4 mg/L). Tuy nhiên, nghiên cứu sâu với số lƣợng mẫu lớn tại một khu

vực ô nhiễm nặng mangan kèm theo các khảo sát về ảnh hƣởng của hàm lƣợng

mangan theo độ sâu, theo tuổi, theo giới tính chƣa đƣợc nghiên cứu kĩ. Vì vậy, tác

giả đã chọn xã Thƣợng Cát làm địa điểm nghiên cứu. Khu vực này nằm ven sông

Hồng, với diện tích 3,88 km2 (tính cả diện tích ao hồ). Trong xã có khoảng 2000

giếng khoan và 100% các hộ dân đều khoan giếng để sử dụng. Số mẫu nƣớc và mẫu

tóc lấy tại xã Thƣợng Cát tƣơng ứng là 99 và 86 mẫu.

Xã Nghĩa Dân thuộc huyện Kim Động, tỉnh Hƣng Yên đƣợc chọn làm điểm

đối chứng vì theo kết quả nghiên cứu của Winkel (2011) [40] và những khảo sát sơ

bộ của trung tâm Nghiên Cứu Công Nghệ Môi Trƣờng và Phát Triển Bền Vững,

trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên thì nƣớc ngầm ở vùng này hầu nhƣ không bị ô

nhiễm mangan. Xã Nghĩa Dân có có dân số 6346 ngƣời với diện tích hành chính

4,46km2. Các mẫu nƣớc và tóc đƣợc lấy với số lƣợng tƣơng ứng là 20 và 73 mẫu.

2.1.2. Đối tượng nghiên cứu

Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là

* Mẫu nƣớc giếng khoan: 99 mẫu ở xã Thƣợng Cát và 20 mẫu ở xã Nghĩa Dân.

* Mẫu tóc: 86 mẫu ở xã Thƣợng Cát và 73 mẫu ở xã Nghĩa Dân.

Bảng 2.1. Các mẫu nước và mẫu tóc tại Thượng Cát và Nghĩa Dân

Địa điểm



Số lƣợng mẫu nƣớc



Số lƣợng mẫu tóc



Thƣợng Cát



99



86



Nghĩa Dân



20



73



Chi tiết danh sách các mẫu xem ở phần phụ lục.



Luận văn Thạc sĩ khoa học



22



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp lấy mẫu

Mẫu nƣớc

Mẫu nƣớc đƣợc thu thập ngẫu nhiên và phân bố tƣơng đối đồng đều trong toàn

bộ khu vực nghiên cứu. Tiêu chí lấy mẫu nƣớc là: nƣớc thô, chƣa qua bất kì hệ

thống xử lí nào và ngƣời dân dùng trực tiếp nguồn nƣớc này để ăn uống sinh hoạt.

Ngoài ra, những thông tin có thể ảnh hƣởng tới nồng độ mangan trong nƣớc

nhƣ: năm khoan giếng, độ sâu của giếng đều đƣợc thu thập. Đồng thời, thông tin về

tên chủ hộ, địa chỉ liện hệ, tọa độ GPS, các thành viên trong gia đình... cũng đƣợc

thu thập để phục vụ cho việc lấy mẫu tóc sau này.

Mẫu tóc

Khác với mẫu nƣớc đƣợc lấy ngẫu nhiên, việc lấy mẫu tóc là hoàn toàn có chủ

đích. Với mục đích đánh giá nguy cơ tác động đến sức khỏe ngƣời dân do sử dụng

nguồn nƣớc giếng khoan bị ô nhiễm, các gia đình có nồng độ mangan cao, có nhiều

thành viên đƣợc lựa chọn để lấy mẫu tóc. Để tránh mắc sai số do sự khác nhau về

hàm lƣợng các nguyên tố ở các phần tóc khác nhau, cần cắt tóc ở nhiều vị trí khác

nhau. Lƣợng mẫu đƣợc lấy ít nhất là 1g.

Trong quá trình lấy mẫu, từng cá nhân đƣợc phỏng vấn về thời gian sử dụng

nguồn nƣớc trong năm, thời gian sinh sống tại xã, có ép nhuộm tóc hay không, chế

độ ăn uống và các biểu hiện bất thƣờng về sức khỏe.

Chi tiết mẫu phiếu phỏng vấn xem ở phần phụ lục.

2.2.2. Phương pháp vô cơ hóa mẫu tóc

Mục đích của việc vô cơ hóa mẫu tóc là chuyển mangan có trong mẫu tóc từ

trạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch.

Các nghiên cứu đã cho thấy hệ thống lò vi sóng với các ống kín tỏ ra rất hiệu

quả trong việc phá hủy mẫu. Thực chất đây là quá trình phân hủy mẫu khi đun nóng

bằng dung dịch a xít mạnh, đặc có tính oxy hóa hay bằng dung dịch kiềm đặc nóng.

Năng lƣợng đun nóng mẫu đƣợc cung cấp trực tiếp bằng bức xạ vi sóng có tần số



Luận văn Thạc sĩ khoa học



23



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



cao. Hơn nữa, các phân tử mẫu đều nhận đƣợc năng lƣợng đồng đều làm cho cấu

trúc nền mẫu dễ dàng bị phá vỡ từ phía trong. Do đó, thời gian xử lý xảy ra rất

nhanh, thƣờng chỉ mất vài chục phút. Mặt khác, vì đựợc thực hiện trong hệ kín có

áp suất và nhiệt độ cao nên quá trình vô cơ hóa rất triệt để và tốn ít a xít. Kỹ thuật

phân hủy mẫu tóc trong lò vi sóng cũng có ý nghĩa thực tiễn cao vì có thể xử lý

đồng thời hàng loạt mẫu [4]. Ngoài ra, mẫu đƣợc đựng trong các ống teflon kín, trơ

với các hóa chất kim loại nên giảm khả năng bị nhiễm bẩn từ bên ngoài.

Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu trong lò vi sóng đã đƣợc tác giả Vi Thị Mai Lan và

các cộng sự lựa chọn nghiên cứu, từ đó đƣa ra đƣợc qui trình tối ƣu phân tích asen

trong mẫu tóc. Độ chính xác và độ lặp lại của phƣơng pháp đã đƣợc kiểm định trên

mẫu tóc kiểm chứng CRM (NCS ZC 81002) với hiệu suất thu hồi đạt đƣợc rất cao

99,1 ± 5,5%. Điều này chứng tỏ hỗn hợp oxi hóa và chƣơng trình nămg lƣợng đã

vô cơ hóa hoàn toàn lƣợng asen có trong mẫu [2].

Dựa vào nghiên cứu này, tác giả thấy rằng qui trình sau đƣợc sử dụng để phá

hủy mẫu tóc, phân tích mangan:

Cân 0,3 g tóc cho vào ống teflon. Sau đó thêm 3mL dung dịch axít HNO3

65% chờ khoảng 5 phút. Tiếp tục thêm 1mL H2O2 30%, đợi 15 phút cho đến khi

bay hết khí nâu. Đậy nắp, cho vào lò vi sóng và đun theo chƣơng trình dƣới đây

Bảng 2.2. Chương trình xử lí mẫu tóc trong lò vi sóng

Chƣơng trình



Thời gian (phút)



Năng lƣợng thấp (300W)



10



0



2



Năng lƣợng cao (600W)



15



0



1



Năng lƣợng trung bình (450W)



Luận văn Thạc sĩ khoa học



24



10



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



2.2.3. Phương pháp phân tích mangan bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Nồng độ mangan trong mẫu nƣớc ngầm và mẫu tóc đƣợc xác định bằng

phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Đây là phƣơng pháp phân tích phổ

biến nhất đƣợc sử dụng để phân tích mangan không chỉ trong nƣớc, trong tóc mà

còn trong nhiều đối tƣợng mẫu khác nhau.

Nguyên tắc của phƣơng pháp đó là dung dịch mẫu phân tích đƣợc hóa hơi,

nguyên tử hóa tạo thành môi trƣờng của các nguyên tử mangan tự do. Khi chiếu

một chùm tia sáng có bƣớc sóng đặc trƣng của mangan vào đám hơi nguyên tử tự

do này thì các nguyên tử mangan sẽ hấp thụ và sinh ra phổ hấp thụ của mangan.

Thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ có bƣớc sóng đặc

trƣng (279,50nm) để đo cƣờng độ của nó ta sẽ xác định đƣợc nồng độ mangan có

trong mẫu [3].

Hàm lƣợng mangan trong mẫu tóc khô đƣợc tính toán theo công thức:

Cmẫu =Cmáy * 5* V/ m (mg/kg)

Trong đó: C máy là nồng độ mangan trong dung dịch sau xử lý(mg/L)

5: hệ số pha loãng

V là thể tích đã định mức khi xử lý lò vi sóng (mL)

m là khối lƣợng tóc khô đã cân (g)



Hình 2.2. Sơ đồ khối thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS



Luận văn Thạc sĩ khoa học



25



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



Các thông số đo mangan trên thiết bị AAS

- Vạch đo



279,50 nm



- Dòng đèn



10 mA



- Độ rộng khe sáng



0,2 nm



- Chế độ đèn



BGC-D2



- Loại khí



acetylen – không khí



- Tốc độ dòng khí



2,0 L/phút



- Chiều cao Burner



7nm



Luận văn Thạc sĩ khoa học



26



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM

3.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

3.1.1. Hóa chất

* Dung dịch chuẩn gốc mangan 1000 ±2 mg/L, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn ICP (IV) chứa 23 nguyên tố, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn ARS 24, viện nghiên cứu nguồn nƣớc Eawag, Thụy Sỹ

* Nƣớc cất 2 lần, nƣớc deion

* Các dung dịch a xít HNO3 65%, HCl 37% và dung dịch H2O2 30%, loại p.a,

Merck, Đức

* Mẫu tóc kiểm chứng CRM (NCS ZC 81002b), trung tâm phân tích quốc gia

Trung Quốc

* Dầu gội trung tính Johson’s baby shampoo (Johnson & Johnson)

3.1.2. Dụng cụ

* Các bình chứa mẫu P.P 250 mL, các ống nghiệm nhựa có nắp đậy P.P 15

mL, 50 mL (Greiner), giá để ống nghiệm

* Bình định mức nhựa P.P 10mL, 20 mL, 25 mL, 50 mL, 100 mL

* Lọ nhựa P.P đựng dung dịch chuẩn

* Micropipet 100, 200, 1000, 5000 µL, Eppendorf

* Khí axetilen 99%, không khí

3.1.3. Thiết bị

* Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Model AA-6800, đèn catot rỗng

mangan, Shimadzu, Nhật Bản

* Thiết bị lấy mẫu tự động ASC- 6100, Shimadzu, Nhật Bản

* Lò vi sóng Dimension 4, National, Model NN- C988W (năng lƣợng tối đa

900W) kèm theo bộ ống teflon MRP 600/10M (Milestone), Panasonic

* Máy deion, Millipore simplicity UV, Pháp



Luận văn Thạc sĩ khoa học



27



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



* Máy cất nƣớc 2 lần

* Cân phân tích AW 220 có độ chính xác 10-4 g, Shimadzu, Nhật Bản

* Tủ sấy, tủ hút

3.2. Thực nghiệm

Toàn bộ các ống nghiệm, lọ nhựa, bình định mức đều đƣợc làm sạch bằng cách:

rửa bằng nƣớc máy, tráng lại bằng nƣớc cất 3 lần, để khô tự nhiên.

3.2.1. Phân tích mẫu nước

3.2.1.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu

Mẫu nƣớc ngầm đƣợc lấy ngẫu nhiên từ 99 giếng khoan gia đình tại xã

Thƣợng Cát vào tháng 9/2011 với mật độ trung bình khoảng 25 mẫu/km2. Vùng

nghiên cứu có vĩ độ từ 21,0870N đến 21,0990N; kinh độ từ 105,7290E đến

105,7390E.

Quá trình lấy mẫu nƣớc đƣợc thực hiện nhƣ sau: Bật máy bơm khoảng 10

phút. Tráng chai đựng mẫu 3 lần bằng chính nƣớc giếng. Sau đó, lọc qua màng lọc

xenlulo axetat cỡ 0,45 µm để loại bỏ tạp chất rồi thu vào các chai đựng mẫu thể tích

250mL. Mẫu đƣợc axit hóa ngay tại hiện trƣờng bằng 0,5mL dung dịch a xít HNO3

để đảm bảo pH của mẫu < 2 và chuyển về phòng thí nghiệm[15].



Hình 3.1. Lọc mẫu nước



Luận văn Thạc sĩ khoa học



28



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



3.2.1.2. Xây dựng đường chuẩn phân tích mangan [3],[15]

Mangan có khoảng tuyến tính khá rộng, từ 0,05 – 5 mg/L. Trong luận văn này,

đƣờng chuẩn mangan đƣợc xây dựng với nồng độ từ 0,05 – 4 mg/L bao gồm 6 điểm

0,05; 0,1; 0,5; 1; 2; 4 mg/L.

* Đo trực tiếp

- Chuẩn bị dung dịch chuẩn Mn 10 mg/L

Lấy 0,5mL dung dịch chuẩn gốc Mn 1000 mg/L vào bình định mức 50mL, định

mức tới vạch bằng nƣớc deion.

- Đuờng chuẩn

Lấy lần lƣợt các thể tích: 0,125; 0,25; 1,25; 2,5; 5; 10 mL dung dịch chuẩn Mn 10

mg/L vào 6 bình định mức 25 mL. Định mức tới vạch bằng dung dịch a xít HCl 2%

(0,55M).

* Pha loãng tỉ lệ 1:5

- Chuẩn bị dung dịch chuẩn Mn 50 mg/L

Lấy 1,25 mL dung dịch chuẩn gốc Mn 1000 mg/L vào bình định mức 25 mL, định

mức tới vạch bằng nƣớc deion.

- Chuẩn bị các dung dịch chuẩn Mn 0,25; 0,5 ; 2,5; 5 ; 10 ; 20 mg/L.

Lấy lần lƣợt các thể tích: 0,05; 0,1; 0,5; 1; 2;4 mL dung dịch chuẩn Mn 50 mg/L

vào 6 bình định mức 10 mL. Định mức tới vạch bằng nƣớc deion.

- Đƣờng chuẩn

Lấy 5 mL các dung dịch chuẩn có nồng độ lần lƣợt là 0,25; 0,5; 2,5; 5; 10; 20 mg/L

vào 6 bình định mức 25 mL. Định mức tới vạch bằng dung dịch a xít HCl 2%

(0,55M).

3.2.1.3. Chuẩn bị dung dịch kiểm chứng [15]

- Dung dịch chuẩn ICP: đây là dung dịch chuẩn gồm 23 nguyên tố khác nhau

đã biết trƣớc nồng độ.

+ Chuẩn bị dung dịch chuẩn ICP 0,5 mg Mn/L



Luận văn Thạc sĩ khoa học



29



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



Pha loãng 0,5mL dung dịch ICP Mn 997 mg/L thành 10mL bằng nƣớc deion. Khi

đó ta thu đƣợc dung dịch ICP 49,85 mg/L.

Sau đó lấy 0,25 mL dung dịch ICP 49,85 mg/L vào bình định mức 25 mL. Định

mức tới vạch bằng dung dịch HCl 2% (0,55M) ta thu đƣợc dung dịch chuẩn ICP

0,5mg Mn/L.

- Dung dịch chuẩn ARS 24: đây là mẫu nƣớc ngầm chứa các nguyên tố lƣợng

vết đã biết trƣớc nồng độ.

+ Chuẩn bị dung dịch ARS 0,506 mg Mn/L

Pha loãng 2mL dung dịch ARS 24 2,53 mg Mn/L thành 10mL bằng nƣớc deion.

Khi đó ta thu đƣợc dung dịch ARS 0,506 mg Mn/L.

3.2.1.4. Chuẩn bị mẫu phân tích [15]

* Không pha loãng

Lấy khoảng 10 mL dung dịch mẫu vào các ống nghiệm nhựa có nắp đậy P.P 15 mL,

lắc đều rồi đem phân tích trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS.

* Pha loãng mẫu theo tỉ lệ 1:5.

Lấy 2mL dung dịch mẫu vào các ống nghiệm nhựa có nắp đậy P.P 15 mL, định mức

lên 10 mL bằng nƣớc deion, lắc đều rồi đem phân tích máy quang phổ hấp thụ

nguyên tử AAS.

3.2.2. Phân tích mẫu tóc

3.2.2.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu

Mẫu tóc đƣợc cắt sát da đầu ở vùng chỏm hoặc vùng sau gáy bằng kéo inox

không gỉ. Mẫu tóc cắt xong cho vào túi nilon có khóa kéo, dán nhãn.

3.2.2.2. Xử lí mẫu

Mẫu tóc đƣợc đƣa từ các túi nilon sang các lọ nhựa rồi rửa sạch bằng dầu gội

đầu trung tính (Johson’s baby shampoo), xả nhiều lần bằng nƣớc thƣờng tới khi hết

bọt, rửa lại 3 lần bằng nƣớc deion. Đem sấy ở nhiệt độ 700C đến khô. Dùng kéo

ceramic cắt nhỏ tóc đến < 1cm, trộn đều rồi bảo quản trong túi PE sạch có khóa zip.



Luận văn Thạc sĩ khoa học



30



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Trần Hoàng Mai



Lớp K20 - Hóa phân tích



Sau khi xử lí trong lò vi sóng, mẫu đƣợc phân tích trên máy quang phổ hấp thụ

nguyên tử AAS sử dụng đƣờng chuẩn nhƣ ở phần 3.2.1.2.

Qui trình phân tích mangan trong mẫu tóc đƣợc trình bày trong hình dƣới đây

Rửa sạch bằng dầu gội đầu trung tính

Rửa nƣớc deion 3 lần, sấy đến khô ở 700C



Mẫu tóc



Cắt nhỏ tóc bằng kéo ceramic



3ml HNO3, 5 phút

1 mL H2O2, 15 phút



0,3g tóc

Cho vào ống teflon



Năng lƣợng thấp (300W)

0

Năng lƣợng cao (600W)

0

Năng lƣợng trung bình (450W)



Lò vi sóng



:10 phút

: 2 phút

: 15 phút

: 1 phút

: 10 phút



Để nguội

Định mức đến 10 mL



2mL dung dịch mẫu



Định mức tới 10 mL



Phân tích AAS

Bƣớc sóng 279,50nm

Hình 3.2. Qui trình phân tích Mn trong mẫu tóc



Luận văn Thạc sĩ khoa học



31



ĐHKHTN - ĐHQGHN



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chƣơng 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(84 tr)

×