Báo cáo đề ti nghiên cứu khoa học Cấp quản lý đề ti: Cấp Viện Tên đề ti ứng dụng phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định đồng thời hm lợng đồng v kẽm mẫu nớc sinh hoạt Chủ nhiệm đề tài: CN Võ Thị Minh Anh Cơ quan chủ trì: Viện Y học lao động Vệ sinh môi trờng H nội 2004 Báo cáo đề ti nghiên cứu khoa học Cấp quản lý đề ti: Cấp viện Cơ quan chủ trì: Viện y học lao động V vệ sinh môi trờng Tên đề ti ứng dụng phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định đồng thời hm lợng đồng v kẽm mẫu nớc sinh hoạt Chủ nhiệm đề ti: CN Võ Thị Minh Anh cán tham gia: KS Trần Quang Toàn CN Lê Thái Hà KS Lơng Thị Thanh Thuỷ Mục lục Trang Trang bìa phụ Mục lục .1 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Đặt vấn đề.3 Mục tiêu nghiên cứu. Chơng - Tổng quan . Chơng - Đối tợng v phơng pháp nghiên cứu 2.1 Đối tợng nghiên cứu 2.2 Phơng pháp nghiên cứu Chơng - Kết v bn luận 3.1 Khảo sát điều kiện đo phổ đồng v kẽm 3.1.1 Khảo sát thông số máy . 3.1.2 Khảo sát điều kiện nguyên tử hoá mẫu.10 3.2 Các yếu tố ảnh hởng đến phép đo 13 3.2.1 ảnh hởng loại nồng độ axit 13 3.2.2 Khảo sát cho phép đo phổ F- AAS đồng kẽm.13 3.2.3 ảnh hởng Cation 14 3.2.4 ảnh hởng Anion 16 3.3 Đánh giá chung.17 3.3.1 Độ nhạy 17 3.3.2 Xác định khoảng tuyến tính17 3.3.3 Tổng hợp điều kiện xác định đồng, kẽm 20 3.3.4 Sai số độ lặp lại phép đo F-AAS xác định đồng, kẽm..20 3.4 Xử lý mẫu phân tích 23 3.4.1 Quy trình xử lý mẫu 23 3.4.2 Xác định độ thu hồi 24 3.5 Quy trình phân tích mẫu.25 3.6 Phân tích mẫu thực. 26 Kết luận . 29 Ti liệu tham khảo 31 Các ký hiệu viết tắt Ac: Acetat F- AAS: Phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa Đặt vấn đề nớc ta, năm gần đây, trình đô thị hoá diễn ạt mà nhiều nơi nhiều lúc không theo quy hoạch, dẫn đến nảy sinh vấn đề xúc môi trờng số địa phơng mà điển hình vấn đề bảo vệ nguồn nớc để cung cấp đủ nớc cho ngời tiêu dùng Do xây dựng xử lý môi trờng không đồng nên nguồn nớc sinh hoạt vốn có nguy cạn kiệt, lại thêm ô nhiễm nặng nề Chủ trơng nhà nớc ta phát triển kinh tế phải đôi với vấn đề xã hội bảo vệ sức khoẻ ngời dân, nâng cao chất lợng sống ngời Để theo kịp đà phát triển kinh tế, xã hội nói trên, quan chuyên môn phải đợc trang bị thiết bị đại, áp dụng tiến kỹ thuật để cung cấp đợc thông tin nhanh chóng xác, đáp ứng đòi hỏi nhịp sống công nghiệp Vì vậy, mục tiêu đề tài là: Nghiên cứu ứng dụng phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định đồng thời hàm lợng đồng kẽm mẫu nớc Thử phân tích hàm lợng kim loại mẫu nớc sinh hoạt Hà Nội Chơng - Tổng quan Nớc có ý nghĩa quan trọng đời sống ngời nhng nớc sạch, nớc bị nhiễm bẩn có tác hại lớn đến sức khỏe cộng đồng, nớc bị ô nhiễm trở thành nguồn truyền bệnh nguy hiểm, gây vụ dịch lan rộng làm chết nhiều ngời [1] Cùng với cạn kiệt trữ lợng, tình trạng ô nhiễm nớc sinh hoạt diễn nghiêm trọng giới, đặc biệt khu vực nớc ta, mặt sinh học hoá học Về hoá học, có nhiều chơng trình thẩm định chất lợng nớc tập trung vào vấn đề ô nhiễm kim loại Trong danh mục hệ thống quan trắc môi trờng toàn cầu GEMS quan bảo vệ môi trờng Mỹ EPA xây dựng, đồng (Cu) kẽm (Zn) đợc liệt vào số kim loại u tiên kiểm tra hàng đầu [14] Đồng kẽm nguyên tố có nớc bề mặt, nớc ngầm nớc máy Trong nớc thiên nhiên, hàm lợng đồng khoảng 0,001-1mg/l, hàm lợng kẽm nhỏ[7] Thông thờng nớc máy, đồng kẽm có nhiều, chủ yếu đờng ống phân phối làm hợp kim (đồng thau, sắt mạ) bị bào mòn, làm cho kim loại hòa tan vào nớc Nồng độ đồng nớc uống từ Ê 0,005 đến 18 mg/l [17], có trờng hợp cao tới 22mg/l; nồng độ kẽm trung bình nớc lấy từ đầu nguồn cuối nguồn nhà máy nớc dới 20 m g/l (báo cáo Phần Lan), nhng lấy từ vòi cao tới 1,1mg/l Nồng độ kẽm mg/l làm cho nớc uống có vị chát, chuyển đục [16] Đồng kẽm nguyên tố vi lợng cần thiết cho thể quan trọng chức sinh lý tổ chức tế bào, điều hòa nhiều trình sinh hóa Nhu cầu ngày đồng cho ngời lớn 2mg Tuy nhiên, nồng độ cao, kim loại gây nhiễm độc cho ngời sử dụng Hàm lợng khoảng 30mg/l Cu(II) nớc uống thờng gây buồn nôn, ói mửa, tháo Trong trờng hợp độc tính cấp, liều uống 50 500mg Cu (II) gây tử vong ngời lớn [12] Kẽm sunphat liều 500mg thờng gây nôn mửa, xảy vụ ngộ độc tập thể sau uống nớc giải khát đựng đồ hộp tráng kẽm, nạn nhân bị sốt, buồn nôn, ói mửa, dày co rút, ỉa chảy Để xác định đồng kẽm, có nhiều phơng pháp, tùy thuộc mục đích yêu cầu việc phân tích hàm lợng nguyên tố cần xác định mà lựa chọn phơng pháp phân tích thích hợp: Phơng pháp trắc quang, phơng pháp von-ampe hoà tan, hay phơng pháp phổ phát xạ nguyên tử Định lợng đồng kẽm phơng pháp trắc quang, dựa nguyên tắc tạo phức màu phản ứng với dithionit đo màu máy ứng với bớc sóng định Phơng pháp kỹ thuật đơn giản nhng độ nhạy không cao, thờng sử dụng hàm lợng kim loại lớn [7,11] Phơng pháp von-ampe hòa tan phơng pháp thuộc nhóm phơng pháp điện hóa Ưu điểm bật phơng pháp có khả xác định nhiều kim loại có nồng độ nhỏ cỡ 10-6 10-8 mol/l với sai số khoảng 5-15%, bên cạnh có u điểm nh dễ tự động hóa, lợng mẫu phân tích nhỏ, độ chọn lọc, độ nhạy độ xác cao Giới hạn phát đồng, kẽm lần lợt 7,15 ppb, nhiên phơng pháp có độ lặp lại cha cao tốn nhiều thời gian phân tích [2] Viện Y học lao động vệ sinh môi trờng tiến hành nghiên cứu định lợng đồng kẽm nớc phơng pháp cực phổ xung vi phân, có độ xác, độ nhạy tơng đối cao nhng phải tiếp xúc với độc thủy ngân Nằm chủ trơng Viện, bớc nâng cao kỹ thuật phân tích hóa học, sớm phát huy hiệu thiết bị đại đợc đầu t mới, tiến hành nghiên cứu ứng dụng định lợng đồng kẽm phơng pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa Nguyên tắc phơng pháp [4] Cơ sở lí thuyết phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa (F-AAS) hấp thụ lợng xạ đơn sắc nguyên tử tự trạng thái chiếu chùm tia xạ qua đám nguyên tố môi trờng hấp thụ Do để thực phép đo AAS, cần có trình sau: Quá trình nguyên tử hoá mẫu: chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái nguyên tử tự Chiếu chùm tia sáng phát xạ đặc trng nguyên tố cần phân tích qua đám nguyên tử tự Các nguyên tử nguyên tố cần phân tích đám hấp thụ tia xạ định tạo phổ hấp thụ Tiếp đó, nhờ hệ thống máy quang phổ ngời ta thu, phân li chọn vạch phổ hấp thụ nguyên tố phân tích để đo độ hấp thụ Trong giới hạn định nồng độ, giá trị độ hấp thụ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C nguyên tố mẫu phân tích theo phơng trình sở định lợng phép đo AAS Dựa vào nguyên tắc phép đo, mô tả hệ thống trang bị thiết bị đo F-AAS theo sơ đồ gồm phần sau: Hình Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy AAS Nguồn phát chùm tia xạ đơn sắc nguyên tố phân tích Đó là: Đèn Catốt rỗng (HCL) Đèn phóng điện không điện cực (EDL) Hệ thống nguyên tử hóa mẫu Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu lửa đèn khí (F-AAS), kỹ thuật ngời ta dùng nhiệt lửa đèn khí để nguyên tử hóa mẫu Do đó, trình xảy nguyên tử hóa mẫu phụ thuộc vào đặc tính lửa Nhiệt độ lửa yếu tố định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích Hệ quang Detector có nhiệm vụ thu phổ, phân li chọn vạch phổ cần đo hớng vào nhân quang điện để đo tín hiệu AAS Bộ phận thị tín hiệu hấp thụ vạch phổ Phơng pháp có độ xác, độ nhạy độ lặp lại cao, tiến hành phân tích hàng loạt Chơng Đối tợng v phơng pháp nghiên cứu 2.1 Đối tợng nghiên cứu Trong phạm vi đề tài này, xác định đối tợng nghiên cứu: - Phơng pháp phân tích mẫu phơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa (F-AAS) - Kim loại đồng kẽm mẫu nớc sinh hoạt (nớc máy nớc giếng khoan) 2.2 Phơng pháp nghiên cứu Quy trình phân tích đợc xây dựng dựa sở: - Tham khảo tài liệu nớc - Thử nghiệm xác định phòng thí nghiệm, đánh giá độ tin cậy phơng pháp - Phân tích mẫu thực dự đoán đợc nồng độ Nội dung nghiên cứu Để xây dựng quy trình phân tích, nghiên cứu hệ thống vấn đề sau: * Khảo sát chọn thông số máy phù hợp cho phép đo phổ hấp thụ nguyên tử đồng kẽm * Khảo sát chọn điều kiện nguyên tử hóa mẫu để đo đồng kẽm * Nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến phép xác định đồng kẽm kỹ thuật F-AAS * Nghiên cứu xác định khoảng tuyến tính đồng kẽm theo F-AAS * Đánh giá sai số độ lặp lại phơng pháp * Nghiên cứu quy trình xử lý mẫu ứng dụng kỹ thuật F-AAS xác định hàm lợng đồng kẽm nớc sinh hoạt Số lợng mẫu phân tích 30 Dụng cụ hóa chất Dụng cụ thiết bị - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử model AA 700 (hãng Perkin Elmer) Đi kèm với máy trang thiết bị nh máy nén không khí với áp suất 2,5 4,5kg/cm2, bình khí axetylen tinh khiết (>99,9%), đèn catốt rỗng cho nguyên tố khác - Các dụng cụ thủy tinh: bình định mức, pipét, ống đong Hóa chất cần thiết - Khí axetylen tinh khiết 99,9% - Các axít HCl, H2SO4, HNO3 tinh khiết phân tích - Dung dịch NH4Ac, NaAc, NH4Cl tinh khiết - Dung dịch H2O2 - Dung dịch LaCl3 - Dung dịch chất chuẩn nguyên tố phân tích: Cu 1g/l; Zn 1g/l Bảng 13 Khảo sát khoảng tuyến tính đồng Mẫu số Nồng độ Cu (mg/l) 0,1 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 Độ hấp thụ 0,007 0,033 0,066 0,098 0,128 0,159 0,193 0,252 0,324 (A) Hình Đồ thị khoảng tuyến tính đồng y = 0.064x + 0.0006 R2 = 0.9996 0.35 Độ hấp thụ A 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 Nồng độ C (mg/l) Tơng tự, xác định khoảng tuyến tính kẽm từ việc đo phổ hấp thụ dãy dung dịch chuẩn có nồng độ 0,01 mg/l; 0,02 mg/l; 0,05 mg/l; 0,1 mg/l; 0,5 mg/l; mg/l; 1,5 mg/l; 2mg/l; mg/l Các dung dịch đợc chuẩn bị từ dung dịch gốc có nồng độ 1g/l Kết khảo sát cho thấy kẽm có khoảng tuyến tính từ 0,02 mg/l đến 2,0 mg/l 18 Bảng 14 Khảo sát khoảng tuyến tính kẽm Mẫu số Nồng độ (mg/l) Zn Độ hấp thụ (A) 0,02 0,05 0,1 0,5 1,0 1,5 2,0 0,010 0,016 0,034 0,132 0,270 0,389 0,511 Hình Đồ thị khoảng tuyến tính kẽm y = 0.2555x + 0.0052 R2 = 0.9994 0.6 Độ hấp thụ A 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.5 1.5 2.5 Nồng độ C (mg/l) Kết định lợng có độ xác cao nồng độ mẫu phân tích nằm khoảng tuyến tính Do đó, trình xử lý mẫu phải đa nồng độ nguyên tố cần đo vào nằm khoảng tuyến tính xác định Nếu hàm lợng chất phân tích vợt khoảng tuyến tính phải pha loãng mẫu Ngợc lại, nồng độ chất phân tích nhỏ phải làm giàu để đa vào khoảng tuyến tính 19 3.3.3 Tổng hợp điều kiện xác định đồng, kẽm Từ kết khảo sát, điều kiện thực nghiệm phù hợp để đo phổ hấp thụ nguyên tử đồng, kẽm đợc tóm tắt sau đây: Các thông số máy Vạch phổ hấp thụ: l Cu = 324,8nm l Zn = 213,9nm Khe đo: 0,7mm Tốc độ dẫn mẫu: 5ml/phút Thời gian đo: 3-5 giây Điều kiện nguyên tử hoá Thành phần khí cháy tạo lửa: Không khí nén (99,9%): 10 l/phút Khí axetylen (99,9%): 0,9 l/phút Nồng độ chất nền: Độ nhạy: Vùng tuyến tính: LaCl3 0,5% + HCl 1% + NH4Ac 2% Đồng: 0,02 mg/l Kẽm: 0,01 mg/l Đồng: 0,1 mg/l Kẽm: 0,02 mg/l 3.3.4 Sai số độ lặp lại phép đo F-AAS xác định đồng kẽm Sai số phép đo Để đánh giá sai số độ lặp lại phép đo, chuẩn bị dãy mẫu chuẩn Cu, Zn khoảng tuyến tính chúng (nồng độ từ 0,1 đến mg/l đồng nồng độ từ 0,02 đến 1,5 mg/l kẽm) Với kim loại pha ba mẫu có nồng độ khoảng đầu, cuối đờng chuẩn Đo phổ AAS đồng, kẽm mẫu chuẩn mẫu đánh giá theo điều kiện chọn Riêng mẫu để xác định độ lặp lại đợc đo 10 lần Dựng đờng chuẩn dùng đờng chuẩn để xác định mẫu cần phân tích 20 Sai số điểm nằm đầu, cuối đờng chuẩn đợc tính theo công thức A -A %X = i t x 100% A t Trong đó: %X sai số phần trăm tơng đối Ai: tín hiệu hấp thụ đo đợc At: tín hiệu hấp thụ tìm đợc theo đờng chuẩn Kết tính sai số lần đo sai số trung bình đợc bảng 15, 16 Bảng 15 Sai số phần trăm tơng đối phép đo F-AAS đồng Nồng độ Đồng (mg/l) 0,5 2,0 4,0 At 0,0326 0,1286 0,2566 Lần đo Ai %X Ai %X Ai %X 0,033 1,22 0,128 0,46 0,252 1,79 0,033 1,22 0,128 0,46 0,253 1,40 0,034 4,29 0,128 0,46 0,253 1,40 0,033 1,22 0,129 0,31 0,252 1,79 0,034 4,29 0,128 0,46 0,253 1,40 0,033 1,22 0,129 0,31 0,252 1,79 0,034 4,29 0,128 0,46 0,252 1,79 0,034 4,29 0,128 0,46 0,253 1,40 0,033 1,22 0,128 0,46 0,253 1,40 10 0,034 4,29 0,129 0,31 0,253 1,40 Atb 0,0335 2,76 0,1283 0,42 0,2526 1,56 21 Bảng 16 Sai số phần trăm tơng đối phép đo F-AAS kẽm Nồng độ Kẽm (mg/l) 0,05 0,5 1,5 At 0,0179 0,1329 0,3884 Lần đo Ai %X Ai %X Ai %X 0,016 10,61 0,133 0,08 0,389 0,15 0,017 5,02 0,133 0,08 0,390 0,41 0,017 5,02 0,132 0,67 0,389 0,15 0,017 5,02 0,133 0,08 0,390 0,41 0,017 5,02 0,133 0,08 0,389 0,15 0,016 10,61 0,133 0,08 0,390 0,41 0,017 5,02 0,133 0,08 0,389 0,15 0,017 5,02 0,132 0,67 0,389 0,15 0,016 10,61 0,133 0,08 0,390 0,41 10 0,017 5,02 0,133 0,08 0,389 0,15 Atb 0,0167 6,69 0,1328 0,19 0,3894 0,25 Theo kết thực nghiệm nồng độ nhỏ (đoạn đầu đờng chuẩn) sai số mắc phải lớn, nồng độ đờng chuẩn, sai số mắc phải nhỏ Điều hoàn toàn phù hợp với lý thuyết phân bố sai số Độ lặp lại phép đo Một phơng pháp phân tích tốt phải có độ lặp lại cao hệ số biến động nhỏ Để đánh giá độ lặp lại phép đo xác định Cu, Zn, dựa vào tín hiệu hấp thụ mẫu đánh giá nằm khoảng đầu, cuối đờng chuẩn Đó giá trị tín hiệu hấp thụ mẫu có nồng độ 0,5mg/l, 2,0mg/l 4,0mg/l đồng 0,05mg/l; 0,5mg/l; 1,5mg/l kẽm 22 đây, độ lặp lại đợc đánh giá khoảng đầu, giữa, cuối đờng chuẩn theo công thức: = S2 Trong đó: (Ai -Atb )2 n-1 V= S A tb x 100% Ai: tín hiệu hấp thụ đo lần thứ i Atb: tín hiệu hấp thụ trung bình n lần đo n: số lần đo S: Độ lệch chuẩn V: Hệ số biến động phép đo Bảng 17 Độ lặp lại phép đo F-AAS đồng kẽm Nguyên tố Cu Zn Nồng độ (mg/l) Độ lệch chuẩn S Hệ số biến động V (%) 0,5 0,0005 1,57 2,0 0,00048 0,37 4,0 0,0005 0,20 0,05 0,00048 2,89 0,5 0,00042 0,32 1,5 0,00048 0,12 Theo bảng 17, giá trị hệ số biến động khoảng đầu, cuối đờng chuẩn nhỏ Nh vậy, phép đo F-AAS đồng, kẽm điều kiện nghiên cứu có độ ổn định cao toàn khoảng tuyến tính 3.4 Xử lý mẫu phân tích 3.4.1 Quy trình xử lý mẫu Vì trạng thái ban đầu mẫu chất lỏng nên tiến hành xử lý mẫu theo phơng pháp tro hóa ớt Vì hàm lợng đồng, kẽm mẫu nớc sinh hoạt (nớc máy nớc giếng khoan) thờng không cao nên phải xử lý làm giàu mẫu Mẫu dung dịch nên cách làm giàu đơn giản thuận 23 tiện cô đặc dung dịch có HNO3 đến thu đợc dung dịch sánh, đem tro hóa tiếp HNO3 Quá trình xử lý mẫu nh sau: Lấy xác thể tích 200ml mẫu nớc 5ml HNO3 đặc vào cốc chịu nhiệt, lắc đều, đun sôi nhẹ làm bay bếp điện đến khoảng 2ml Sau thêm 1ml H2SO4 2ml HNO3 đặc đun nhẹ tiếp để đốt cháy hết chất mùn đến muối ẩm Hòa tan bã mẫu thu đợc axit HCl 1/1 (dùng 5-8ml) có thêm 5-8 giọt HNO3 đặc, đun nhẹ đến tan hoàn toàn, làm bay hết axit d đến muối ẩm, sau thêm 2,5ml LaCl3 0,5%, 2ml NH4Ac 2%, định mức thành 25ml HCl 1% Đó dung dịch mẫu để xác định kim loại Tiến hành đo phổ đồng kẽm theo điều kiện chọn sau khảo sát Nh vậy, trình xử lý mẫu phơng pháp tro hóa ớt, làm giàu đợc mẫu đo lên lần (từ 200 ml dung dịch mẫu ban đầu, sau xử lý thu đợc 25 ml dung dịch đo) Do đa đợc hàm lợng đồng, kẽm mẫu đo nằm khoảng tuyến tính theo phơng pháp đờng chuẩn Từ định lợng đợc hàm lợng đồng kẽm có mẫu 3.4.2 Xác định độ thu hồi Để đánh giá độ xác phơng pháp xác định đồng kẽm nghiên cứu trên, tiến hành xác định độ thu hồi Lấy nớc cất (mẫu nền), thêm vào lợng xác chất chuẩn Cu, Zn khoảng nồng độ thấp nồng độ cao đờng chuẩn vào dung dịch mẫu Tiến hành xử lý mẫu bớc theo quy trình xử lý mẫu nêu Sau đó, đo độ hấp thụ mẫu Tại nồng độ làm lặp lại lần Kết đợc bảng 18, giá trị ghi bảng giá trị trung bình lần đo Bảng 18 Hiệu suất thu hồi phép đo F-AAS đồng kẽm Nguyên tố Cu Zn Nồng độ thực (mg/l) Nồng độ tìm đợc (mg/l) Hiệu suất thu hồi (%) Sai số tơng đối (%) 0,5 0,48 96 3,0 2,96 98,7 1,3 0,05 0,047 94 1,0 0,97 97 Theo kết bảng 18, sai số phơng pháp nằm giới hạn phép đo việc xác định đồng, kẽm Do đó, phơng pháp xác định đáng tin cậy 24 3.5 Quy trình phân tích mẫu Trên sở kết nghiên cứu trên, đa quy trình phân tích hàm lợng đồng kẽm mẫu nớc sinh hoạt phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa (F-AAS) nh sau: Nguyên tắc phơng pháp Mẫu nớc sinh hoạt cần xác định hàm lợng đồng kẽm đợc tro hóa mẫu theo phơng pháp tro hóa ớt, cô đặc đến muối ẩm hòatan axit cho dung dịch đo cuối có nồng độ chất nh sau: - Nồng độ đồng, kẽm nằm đờng chuẩn (0,1 5mg/l 0,02 2mg/l) - Nồng độ chất (HCl 1%, NH4CH3COO 2%, LaCl 0,5%) - Sau đo phổ hấp thụ nguyên tử đồng, kẽm bớc sóng lần lợt là: 324,8 nm 213,9 nm - Nồng độ đồng kẽm đợc xác định theo phơng pháp đờng chuẩn Máy móc dụng cụ hóa chất Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA 700 (Perkin Elmer) thiết bị kèm theo (bơm nén, bình khí axetylen, hệ thống dẫn khí) Các hóa chất: - Các axít HCl, H2SO4, HNO3 tinh khiết phân tích - Dung dịch NH4Ac, NaAc, NH4Cl, LaCl3 tinh khiết - Dung dịch chất chuẩn nguyên tố phân tích: Cu 1g/l; Zn 1g/l Các dụng cụ thủy tinh: bình định mức, pipét, ống đong Tiến hành phân tích - Pha dãy chuẩn có nồng độ đồng từ 0,1 đến mg/l kẽm từ 0,02 đến mg/l (axit HCl 1% + NH4Ac 2% + LaCl30,5%) - Chuẩn bị mẫu phân tích: nêu mục 3.4.1 - Các điều kiện đo: nêu mục 3.3.3 - Tiến hành đo phổ AAS đồng, kẽm theo thứ tự lần lợt mẫu: Mẫu trắng Các mẫu để dựng đờng chuẩn Mẫu phân tích Mẫu đợc đo lần để lấy giá trị trung bình - Dựng đờng chuẩn theo hệ tọa độ ACu- CCu, AZn- CZn với ACu, AZn tín hiệu hấp thụ đồng, kẽm tơng ứng với nồng độ đồng, kẽm CCu, CZn dãy chuẩn - Dùng đờng chuẩn xác định nồng độ đồng, kẽm mẫu phân tích 25 3.6 Phân tích mẫu thực Chúng chọn nhóm mẫu nớc sinh hoạt (nớc máy nớc giếng khoan) để thử nghiệm Dựa sở kinh nghiệm xử dụng nớc cộng đồng dân c, điều kiện thực tế kỹ thuật cải tiến hạ tầng sở, mẫu nớc đợc dự đoán không vợt tiêu chuẩn cho phép hàm lợng đồng kẽm, khác nhiều hàm lợng chúng nớc máy nớc giếng khoan, nớc giếng khoan khu vực khác Các nhóm mẫu nói bao gồm: Nớc máy Hà Nội Nớc giếng khoan (khu vực Gia Lâm khu vực Quận Hai Bà Trng) Các mẫu thử đợc lấy bảo quản theo quy trình lấy mẫu phân tích đồng, kẽm nói chung Mẫu đợc xử lý theo quy trình nêu trên, sau đo phổ F-AAS theo điều kiện nghiên cứu Kết tìm thấy đợc ghi bảng dới Bảng 19 Kết phân tích hàm lợng đồng kẽm nớc máy Hà Nội TT Mẫu Hàm lợng Đồng (mg/l) Hàm lợng Kẽm (mg/l) Mai dịch 0,017 0,401 Ngô Sỹ Liên 0,014 0,014 Lơng Yên 0,012 0,035 Yên Phụ 0,027 0,302 Pháp Vân 0,019 0,943 Phơng Mai 0,015 0,113 Linh Đàm 0,023 0,041 Hạ Đình 0,032 0,182 Bạch Mai 0,052 0,223 10 Yersin 0,013 0,195 2,0 3,0 TC 1329/BYT/QĐ 26 Bảng 20 Kết phân tích hàm lợng đồng kẽm nớc giếng khoan, Huyện Gia Lâm Mẫu Hàm lợng Đồng (mg/l) Hàm lợng Kẽm (mg/l) 0,029 0,008 0,000 0,329 0,012 0,025 0,002 0,003 0,030 0,005 0,015 0,110 0,014 0,039 0,032 0,018 0,022 0,515 10 0,018 0,001 TC 1329/BYT/QĐ 2,0 3,0 Bảng 21 Kết phân tích hàm lợng đồng kẽm nớc giếng khoan, quận Hai Bà Trng Mẫu Hàm lợng Đồng (mg/l) Hàm lợng Kẽm (mg/l) 0,016 0,044 0,022 0,013 0,011 0,017 0,004 0,209 0,041 0,208 0,034 0,019 0,018 0,021 0,019 0,001 0,023 1,101 10 0,020 0,001 TC 1329/BYT/QĐ 2,0 3,0 27 Trong 10 mẫu nớc máy lấy 10 địa điểm khác nội thành Hà Nội, thấy nồng độ tối đa tối thiểu Cu Zn nớc máy có cao chút so với nớc giếng khoan (trong nớc máy, hàm lợng tối đa đồng 0,052mg/l, kẽm 0,943mg/l, hàm lợng tối thiểu đồng 0,012mg/l, kẽm 0,014mg/l; nớc giếng khoan khu vực Gia Lâm, hàm lợng tối đa đồng 0,032mg/l, kẽm 0,515mg/l, hàm lợng tối thiểu đồng 0,0mg/l, kẽm 0,001mg/l) Việc lu chuyển nớc máy hệ thống đờng ống dẫn hợp kim có đồng kẽm thờng làm tăng thêm hàm lợng kim loại nớc đờng ống bị bào mòn, thải lợng lớn Cu Zn vào nớc, đặc biệt trờng hợp đờng ống sử dụng lâu năm Hệ thống đờng ống dẫn nớc máy Hà Nội đợc lắp đặt từ thời Pháp thuộc, nhiều nơi đợc thay đờng ống kim loại nhựa composit, thêm vào độ dài đờng ống dẫn nớc từ nguồn cấp đến nơi tiêu thụ xa gần không giống đóng góp vào nguyên nhân chênh lệch nồng độ Cu Zn nớc máy khu vực khác Trong nớc giếng khoan, khu vực nghiên cứu, có chênh lệch đáng kể nồng độ tối đa tối thiểu kim loại, đặc biệt kẽm (khu vực Quận Hai Bà Trng, hàm lợng tối đa kẽm 1,101mg/l, tối thiểu 0,001mg/l), có trờng hợp không thấy kim loại nớc hàm lợng nhỏ (khu vực Gia Lâm, mẫu nồng độ đồng 0; mẫu 10 hàm lợng kẽm 0,001mg/l; khu vực Hai Bà Trng mẫu 8, mẫu 10 hàm lợng kẽm 0,001mg/l) Mức chênh lệch nồng độ kim loại có nhiều nguyên nhân Có thể cấu tạo địa tầng khu vực lấy mẫu: tỷ lệ quặng kim loại dới mặt đất lớn nhỏ khác nên nồng độ kim loại nớc không giống Cũng nguồn nớc nằm gần nhà máy công nghiệp, hóa chất, phân bón chịu ảnh hởng chất thải cha đợc xử lý từ sở Theo báo cáo trạng môi trờng thành phố Hà Nội năm 2000 nớc dới đất phạm vi Hà Nội vốn nớc sạch, nhng khai thác bừa bãi nên số nơi có biểu suy thoái chất lợng nhiễm nớc thải, chất thải, phân bón Nồng độ đồng kẽm nớc giếng khoan nớc máy khác theo khu vực khảo nghiệm, theo loại nớc, có chênh lệch nồng độ tối đa tối thiểu nhng nằm giới hạn tiêu chuẩn cho phép, điều phù hợp với dự đoán ban đầu 28 kết luận Trên sở nghiên cứu trên, với mục đích ứng dụng phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử theo kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu lửa đèn khí (F-AAS) vào việc xác định hàm lợng đồng kẽm mẫu nớc, đạt đợc kết sau: * Xây dựng đợc phơng pháp xác định hàm lợng đồng kẽm mẫu nớc phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, đó: - Xác định đợc điều kiện thực nghiệm phù hợp cho việc xác định đồng, kẽm (Vạch phổ hấp thụ: l Cu = 324,8nm; l Zn = 213,9nm Khe đo: 0,7mm; Tốc độ dẫn mẫu: 5ml/phút; Thời gian đo: 3-5 giây) - Xác định cho phép đo đồng, kẽm theo F-AAS (nền cho phép đo HCl 1% + NH4Ac 2% + LaCl3 0,5%) - Khảo sát yếu tố ảnh hởng, qua khảo sát thấy loại axit nồng độ khác chúng nh có mặt cation, anion mẫu ảnh hởng hầu nh không đáng kể đến phép đo đồng kẽm - Từ điều kiện thực nghiệm chọn, xác định khoảng tuyến tính đồng, kẽm theo F-AAS: Khoảng tuyến tính: Đồng: 0,1 mg/l; Kẽm: 0,02 mg/l - Xác định đợc độ nhạy, độ lặp lại phơng pháp phép đo đồng, kẽm - Nghiên cứu xác định điều kiện xử lý, làm giàu mẫu để đo đồng, kẽm * Từ điều kiện chọn, tiến hành xác định hàm lợng đồng, kẽm mẫu nớc sinh hoạt số khu vực thuộc địa bàn Hà Nội Các kết hàm lợng đồng, kẽm thu đợc nằm giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn1329/BYT/QĐ Bộ Y tế ban hành 29 Từ kết thu đợc, thấy kỹ thuật F-AAS kỹ thuật thích hợp để phân tích nguyên tố có nồng độ thông thờng hay lợng vết nh đồng, kẽm mẫu môi trờng với nhiều u điểm: phân tích nhanh, hàng loạt, độ nhạy, độ xác tơng đối cao, độ lặp lại tốt, bị ảnh hởng thành phần mẫu Hy vọng nghiên cứu góp phần vào việc ứng dụng kỹ thuật AAS để xác định nguyên tố vi lợng đối tợng môi trờng nói chung nớc nói riêng, từ đánh giá thêm bớc chất lợng nớc mà cộng đồng dân c đơn vị sản xuất sử dụng Hà nội, ngày Đơn vị chủ trì đề tài tháng năm Chủ nhiệm đề tài Khoa Vệ sinh môi trờng Hà nội, ngày tháng năm Cơ quan quản lý Viện trởng Viện YHLĐ&VSMT 30 Ti liệu tham khảo Cục môi trờng (2002), Báo cáo: đánh giá chất lợng nớc đợc sử dụng dân c Hà Nội thuộc vùng không (hoặc cha có) hệ thống cấp nớc đô thị, Hà Nội G.Saclo Ngời dịch: Nguyễn Thạc Cát, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh, (1992), Các phơng pháp phân tích, tập II NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội Trần Tứ Hiếu (1992), Hoá học phân tích Trờng Đại học tổng hợp Hà Nội NXB Đại học quốc gia Hà Nội Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết phơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, Đại học tổng hợp Hà Nội, Khoa Hoá Phạm Luận (1999), Những vấn đề sở kỹ thuật xử lý mẫu phân tích, Đại học tổng hợp Hà Nội, Khoa Hoá Phạm Luận (1995), Xác định kim loại mẫu nớc phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, Đại học tổng hợp Hà Nội, Khoa Hoá Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Thị Hồng (2004), Giáo trình phân tích nớc Trung tâm t vấn chuyển giao công nghệ nớc môi trờng, tr 148, 151 Lê Đức Ngọc (1999), Xử lý số liệu kế hoạch hóa thực nghiệm Đại học quốc gia Hà Nội, trờng đại học khoa học tự nhiên, khoa Hóa 31 Tổ chức Y tế giới (1993), Hớng dẫn chất lợng nớc uống, tái lần 2-Tập 1: Những đề nghị 10 I.M Kolthoff, P.J Elving (1961), Treatise on analytical chemistry, Part II, vol 3, Newyork, zinc, cooper 11 Lenore S Clesceri, Acnold E.Greenberg, R.Rhodes Trussell (1989), Standard methods for the examination of water and wastewater, 17 edition, American 12 Morris Slavin (1978), atomic absorption spectrometry, Chemistry department brookhaven national lab, vol 25, p.25, 96 13 Perkin Elmer instruments (2000) Analytical methods for atomic absorption spectrometry, p.69, 125 14 UNESCO UNEP WHO (United Nations Educational Scientific and Cultural Organisation United Nations Environmental Program World Health Organisation) (1992,1996), Water quality assessment A guide to use of biota, sediment and water in environmental monitoring Second edition Chapter 3- Selection of water quanlity variables 15 W.J Price (1979), Spectrochemical analysis by atomic absorption, Heyden, London- Philadenphia-Rheine, p.248-251, 301 16 WHO (World Health Organisation) (1996), Guidelines for drinking water quality - Second edition, vol Health criteria and other supporting information Part 2- Chemical and physical aspect 17 WHO (World Health Organisation) (1998), Guidelines for drinking water quality - Second edition, vol Health criteria and other supporting information - Addendum: Inorganic constituents, copper 32 ... cứu ứng dụng định lợng đồng kẽm phơng pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa Nguyên tắc phơng pháp [4] Cơ sở lí thuyết phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa (F-AAS) hấp thụ. .. đồng kẽm mẫu nớc sinh hoạt phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử, kỹ thuật lửa (F-AAS) nh sau: Nguyên tắc phơng pháp Mẫu nớc sinh hoạt cần xác định hàm lợng đồng kẽm đợc tro hóa mẫu theo phơng pháp tro... đích ứng dụng phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử theo kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu lửa đèn khí (F-AAS) vào việc xác định hàm lợng đồng kẽm mẫu nớc, đạt đợc kết sau: * Xây dựng đợc phơng pháp xác định