Đề tài Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây

m lượng của chúng nhỏ rất nhỏ. Nhờ vậy mà chất phân tích sẽ được thu góp lại. Khi đó hàm lượng của nó đó tăng lên rất nhiều lần. Người ta có thể chọn một số hyđroxyt khó tan như: Fe(OH)3, Al(OH)3......hoặc một số sunfua hay một số chất hữu cơ làm chất góp. [17] Khi sử dụng chất hữu cơ để cộng kết có thể kết tủa được những hàm lượng vết tới 10-3 – 10-5 M. Việc dùng chất hữu cơ kết tủa có ưu điểm hơn so với chất vô cơ vỡ kết tủa dễ lọc rửa. Bằng cách thay đổi pH của dung dịch có thể tiến hành kết tủa lần lượt và tách được nhiều cation kim loại khác nhau với cùng một chất kết tủa hữu cơ. Hơn nữa phân tử hữu cơ dễ dàng bị phân huỷ khi nung kết tủa từ đó thu được nguyên tố cần xác định ở trạng thái đó làm giàu, tinh khiết. Mặt khác, chất góp hữu cơ cũng có khả năng cộng kết được hàm lượng vết nguyên tố khi có mặt lượng lớn nguyên tố khác. Phương pháp cộng kết có ưu điểm: Đơn giản, hiệu quả cao nền mẫu phân tích được chuyển từ phức tạp sang đơn giản hơn. Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp là mất nhiều thời gian nên phương pháp này ít được sử dụng. 1.6.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng * Nguyên tắc: Phương pháp dựa trên sự phân bố chất tan khi được tạo thành ở dạng phức liên hợp hay ion phức vòng càng không mang điện tích giữa hai pha không trộn lẫn, thường là các dung môi hữu cơ và nước. Tách và làm giàu chất bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng có nhiều ưu điểm hơn so với một số phương pháp làm giàu khác và sự kết hợp giữa phương pháp chiết với các phương pháp xác định tiếp theo (trắc quang, cực phổ...) có ý nghĩa rất lớn trong phân tích. Để xác định riêng từng dạng As nhất thiết phải chiết, ví dụ: As(III) và As(V) trong đất có thể xác định riêng biệt sau khi chiết bằng CCl4 và HCl (theo Chappell et al. 1995) Một số hệ chiết thường dùng trong tách, làm giàu Pb, Cd. - Hệ chiết Pb, Cd – dithizonat trong CCl4 hoặc CHCl3 sau đó xác định chúng bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS) - Có thể chiết phức halogenua hoặc thioxianat cacdimi bằng các dung môi hữu cơ; xiclohexano, metyl isobutyl xeton (MIBK), dietyl ete... - Tạo phức chelat với NaDDC (natridietyldithiocacbamat) từ dung dịch đệm amoni xitrat ở pH=9,5 dung môi chiết là MIBK. 1.6.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào việc tách chất cần xác định trên các điện cực trơ dưới dạng nguyên tố hoặc kết tủa không tan khi cho dòng điện một chiều đi qua. Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào điện thế, cường độ dòng, cấu tạo điện cực và nồng độ dung dịch. Ngày nay các phương pháp điện hoá được dùng để tách hợp chất của đa số các nguyên tố hoá học và là phương pháp hữu hiệu vì chúng không đòi hỏi phải đưa chất lạ vào đối tượng phân tích. Hơn nữa, khi dùng các phương pháp kết tủa điện hoá khác nhau với sử dụng các điện cực có thể tách các hỗn hợp phức tạp gồm nhiều ion. Nghiên cứu điều kiện tách Pb ra khỏi dung dịch bằng phương pháp điện phân, tác giả Hoàng Văn Thượng thu được hiệu suất điện phân khi có mặt NaCl đạt 84%, không có mặt NaCl chỉ đạt 65%. 1.6.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) Chiết pha rắn SPE (Solid - Phase Extraction) là quá trình phân bố chất tan giữa hai pha lỏng - rắn. Pha rắn có thể là các hạt silicagen xốp, các polime hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính. Phương pháp này tách, làm giàu được chất phân tích có lượng vết ra khỏi mẫu ban đầu bằng cách hấp phụ chúng vào một cột chiết pha rắn, sau đó rửa giải chất phân tích với dung môi thích hợp cho phân tích công cụ. Chiết pha rắn thay thế cho chiết lỏng – lỏng rất tốt do chuẩn bị mẫu tiện lợi, có các ưu điểm như: thu hồi các chất phân tích với hiệu suất cao, chiết chất phân tích và làm sạch tạp chất dễ dàng, phương pháp tiến hành đơn giản, giảm lượng dung môi hữu cơ dẫn đến giá thành hạ. Hiện nay, chiết pha rắn SPE được ứng dụng rất rộng rãi trong phân tích mẫu môi trường, mẫu thuốc, mẫu lâm sàng. 1.7. Một số phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể Tác giả Lê Thị Mùi [10] đã vô cơ hóa mẫu động vật nhuyễn thể theo phương pháp khô - ướt kết hợp sử dụng hóa chất HClO4, HNO3 đặc, và H2O2 để xác định Cu và Pb bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan xung vi phân cho kết quả hàm lượng các kim loại là 1,13 – 2,12 µg/g đối với đồng và 7,15 – 16,25 µg/g đối với Pb. Mohamed Maanan [30] đã phá mẫu động vật thân mềm vùng biển bằng HNO3 đặc để xác định hàm lượng các kim loại nặng. Sau đó sử dụng phương pháp AAS cho kết quả hamg lượng các kim loại nặng như sau: Cd 7,2 mg/kg; Cu 26,8 mg/kg; Zn 292 mg/kg; Mn 20,8 mg/kg. Tác giả Locatelli [28] đã dùng hỗn hợp H2SO4 và HNO3 phân hủy mẫu trai, ốc, cá để xác định hàm lượng kim loại thông thường. Để xác định hàm lượng Hg bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV- AAS) hỗn hợp H2SO4 và K2Cr2O7 đã được sử dụng. Quy trình tỏ ra đơn giản, an toàn, mẫu phân hủy tốt. Tác giả M. Lucila Lare, Gilberto Flores – Munozb, Ruben Lara – Lara đã nghiên cứu đánh giá những biến đổi theo thời gian về hàm lượng Cd, Al, Hg, Zn, Mn theo các tháng trong trai và rong biển. Tác giả đã đưa ra phương pháp xử lý mẫu như sau: Mẫu trai được xử lý sạch và rửa bằng nước cất sau đó cho vào cốc sạch sấy ở 70 0C đến khối lượng không đổi. Sau đó cân khoảng 1g mẫu khô thêm lượng HNO3 xác định để phân hủy mẫu sau đó thêm H2O2 để phá hủy hoàn toàn lượng lipit khó tan. Đối với phá mẫu xác định Hg sau khi phá mẫu bằng hỗn hợp HNO3 và H2SO4 tỉ lệ 2:1 cho thêm hỗn hợp KMnO4, H2O2. Các tác giả Jose’Úero, Jose’Morillo, Ignacio Gracia mẫu trai sau khi lấy về được ngâm trong 24h. Các bộ phận cơ thể khác nhau của 30 mẫu trai được tách bằng dao plastic, sau đó chúng được làm đông khô và đồng nhất mẫu đến mịn bằng cối trước khi đem phân tích. Mẫu được phân hủy trong lò vi sóng dùng axit HNO3 cùng với tác dụng của áp suất và nhiệt độ, mẫu được phân hủy hoàn toàn. Để phân hủy mẫu động vật nhuyễn thể, tác giả Sari Arias [23] thêm 2ml HNO3 và 0,5 ml H2O2 vào 1g mẫu rồi tiến hành phân hủy mẫu trong lò vi song. CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng và mục tiêu Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học, công nghệ thì vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm các kim loại nặng. Các loại động vật nhuyễn thể không chỉ là một nguồn thuốc quý mà còn là nguồn thực phẩm được ưa chuộng ở nước ta. Tuy nhiên, chúng có thể bị nhiễm các chất độc hại từ môi trường, do đó ngoài việc nghiên cứu những hoạt tính sinh học cũng cần phải kiểm tra hàm lượng của các chất có hại, ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Đặc biệt phải giám sát hàm lượng các kim loại nặng vì chỉ cần một lượng rất nhỏ của chúng cũng có thể gây độc cao đối với con người và động vật. Hơn nữa, động vật nhuyễn thể không chỉ chứa các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể ở nồng độ nhỏ, mà còn có thể tích lũy các kim loại nặng không hề có lợi cho cơ thể. Chính vì vậy, đối tượng và mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây. 2.1.2. Phương pháp ứng dụng để nghiên cứu Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phương pháp xác định đặc hiệu đối với hầu hết các nguyên tố kim loại, giới hạn định lượng của phương pháp ở mức ppm đối với kỹ thuật ngọn lửa (F – AAS) và ở mức ppb đối với kỹ thuật không ngọn lửa (GF – AAS). Do đó trong luận văn này chúng tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa để xác định hàm lượng As, Cd và Pb trong động vật nhuyễn thể. Đối với phương pháp xử lý mẫu, chúng tôi lựa chọn phương pháp vô cơ hóa ướt. Đối với phương pháp này có thể xử lý mẫu trong kín với áp suất cao (lò vi sóng ) hoặc hệ hở ở điều kiện bình thường. 2.1.3. Các nội dung nghiên cứu Khảo sát các điều kiện phù hợp để đo phổ GF- AAS của As, Cd và Pb Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định As, Cd và Pb Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn cho phép đo Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp. Lựa chọn và đánh giá quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể Ứng dụng phương pháp xác định hàm lượng As, Cd, Pb trong một số mẫu động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây – Hà Nội. 2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS. Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Song nếu nguyên tử đang tồn tại ở trạng thái này mà chúng ta kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó, thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. [9] Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng lượng cơ bản. Phương pháp này có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử. Do đó nó được sử dụng rộng rãi trong các nghành: địa chất, công nghiệp hoá học, hoá dầu, y học, sinh hoá, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp và thực phẩm … Tác giả Nguyễn Ngọc Sơn[20] đã sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa GF-AAS để xác định lượng vết chì trong đất hiếm tinh khiết (≥ 99,5%) có so sánh với kỹ thuật ICP-MS và có đưa ra nhận xét: phương pháp GF-AAS có thể xác định tạp chất trong đất hiếm tinh khiết với độ nhạy và độ chính xác cao. Sự sai khác giữa hai phương pháp GF-AAS và ICP-MS là rất nhỏ, dưới 9% đối với Pb. Giới thiệu về kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa ra đời sau kỹ thuật nguyên tử hóa trong ngọn lửa. Nhưng được phát triển nhanh và hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến vì nó có độ nhạy rất cao ( mức ppb). Do đó có thể phân tích lượng vết kim loại mà không nhất thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố phân tích. Nguyên tắc của phép đo. Dùng năng lượng nhiệt của dòng điện rất cao (300 – 500 A) để đốt nóng tức khắc cuvet graphite chứa mẫu phân tích để thực hiện nguyên tử hóa mẫu cho phép đo AAS ( hay thuyền Tantan đặt trong cuvet graphite). Đặc điểm của phép đo. Mẫu để trong cuvet graphite hay thuyền Tantan Quá trình nguyên tử hóa diễn ra theo 3 giai đoạn chính kế tiếp: Sấy mẫu, tro hóa luyện mẫu, và nguyên tử hóa để đo phổ Trong môi trường khí trơ Argon, Nitơ, hay Heli Nhiệt độ cao cuvet ( 2000- 33000 C). Nguyên tử hóa để đo phổ là tức khắc ( ở giai đoạn 3, chỉ xảy ra từ 3- 5 giây) Phép đo có độ nhạy cao( 0,1- 10 ng/ml) Lượng mẫu nhỏ (10 – 50 µl) cho mỗi phép đo. 2.2.2. Hệ trang thiết bị của phép đo AAS không ngọn lửa Dựa vào nguyên tắc của phép đo ta có thể mô tả hệ thống trang thiết bị của máy phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa gồm các bộ phận sau: Nguồn phát chùm sáng đơn sắc của nguyên tố phân tích. Đèn catot rỗng (Hollow cathode lamp – HCL) Đèn phát phổ liên tục đã biến hiệu ( Deuterium Hollow cathode lamp – D2). Hình 1: Cấu tạo đèn Catot rỗng Hình 2: Cấu tạo đèn D2 Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng hệ đèn As – HCL, Cd – HCL, Pb – HCL và đèn D2 (shimadzu) Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích theo kỹ thuật không ngọn lửa. Hệ lò graphite gồm có: Hộp lò, giá kẹp, cuvet graphite Hệ ống dẫn khí trơ Argon Hệ ống dẫn nước làm sạch hộp lò và cuvet Cuvet hay thuyền tantan đựng mẫu để nguyên tử hóa ( trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng cuvet graphite). Hình 3: Cuvet graphite Hình 4:Bộ phận nguyên tử hóa mẫu Nguồn năng lượng để nung cuvet: thế dùng 1 – 12V, dòng 10-600A Hệ thống quang học và Detector dùng để thu, phân li toàn bộ phổ của mẫu và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu của vạch phổ. Hệ thống chỉ thị kết quả: máy tính, máy in,… Để tiến hành nghiên cứu xác định hàm lượng Pb, Cd trong động vật nhuyễn thể chúng tôi xử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA – 6300 của hãng shimazu. Hình 5: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA - 6300 2.3. Lấy mẫu, xử lý và bảo quản mẫu 2.3.1. Lấy mẫu Các mẫu động vật nhuyễn thể được lấy tại các địa điểm khác nhau ở Hồ Tây. Các mẫu sau khi lấy được ghi kèm theo các thông tin về vị trí lấy mẫu, thời gian và loại mẫu. Bảng 2: Vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu Vị trí lấy mẫu Tên mẫu Kí hiệu mẫu Ngày lấy mẫu Khu vực Phủ Tây Hồ Mẫu ốc M1a 8/07/2010 Trùng trục M1c 8/07/2010 Công viên nước Hồ Tây Mẫu trai M2b 9/07/2010 Khu vực làng Vệ Hồ Mẫu ốc M3a 9/07/2010 Mẫu trai M3b 9/072010 Trùng trục M3c 9/07/2010 Khu vực làng Hồ phường Bưởi Mẫu ốc M4a 10/07/2010 Mẫu trai M4b 10/07/2010 Khu vực Nghi Tàm – Yên Phụ Mẫu ốc M5a 6/07/2010 Mẫu trai M5b 6/07/2010 Trùng trục M5c 6/07/2010 Khu vực Chùa Trấn Quốc Mẫu ốc M6a 6/07/2010 Khu vực nhà khách chính phủ Mẫu ốc M5a 8/07/2010 Mẫu trai M5b 8/07/2010 2.3.2. Xử lý sơ bộ và bảo quản mẫu Mẫu sau khi chuyển về phòng thí nghiệm được giữ sống trong chính môi trường nước tại nơi lấy mẫu để chúng nhả hết các chất bẩn. Trước khi mổ lấy phần thịt bên trong cần phải rửa kỹ lớp vỏ bên ngoài bằng nước sạch để loại bỏ hết các chất bẩn bám trên vỏ của chúng. Mẫu được mổ tại phòng thí nghiệm đảm bảo độ sạch tiêu chuẩn, tay đeo gang polyetylen, dùng dao có lưỡi dùng từ thép không gỉ, thớt gỗ cứng không tạo mùn. Khi kết thúc mổ một mẫu, trước khi mổ mẫu thứ tiếp theo phải rửa kỹ dụng cụ bằng nước sạch. Sau khi tách được phần vỏ cứng, tách lấy phần thịt. Dùng bình tia tráng kỹ phần mẫu vừa thu được, dùng giấy lọc sạch thấm khô kiệt hết nước bám bên ngoài, đồng nhất mẫu bằng máy xay. Sau đó sấy khô mẫu ở 70 0C đến khối lượng không đổi, nghiền mẫu tới mịn, trộn đều được mẫu đồng nhất. Bảo quản mẫu trong lọ polyetylen để trong bình hút ẩm. Cân mẫu trước và sau khi sấy khô để xác định hệ số khô/ tươi theo công thức sau: dw% = Ở đây: dw% là hệ số khô/tươi (g/100g) tính theo phần trăm sdw là lượng cân khô của mẫu (g) sww là lượng cân tươi của mẫu (g) Bảng 3: Hệ số khô/ tươi của các mẫu T T Kí Hiệu mẫu Hệ số khô/tươi (%) T T Kí Hiệu mẫu Hệ số khô/tươi (%) 1 M1a 15,96 8 M4b 16,10 2 M1c 14,44 9 M5a 17,42 3 M2b 16,54 10 M5b 14,87 4 M3a 14,27 11 M5c 15,74 5 M3b 15,85 12 M6a 16,11 6 M3c 17,14 13 M7a 15,63 7 M4a 15,13 14 M7b 14,35 2.4. Giới thiệu về phương pháp xử lý mẫu Để xác định hàm lượng As,Cd và Pb trong động vật nhuyễn thể, trước hết ta phải tiến hành xử lí mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch. Đây là công việc rất quan trọng vì nó có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích. Có hai phương pháp vô cơ hóa mẫu phổ biến hiện nay là xử lý ướt và xử lý khô:[8] Kỹ thuật xử lý khô : là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở nhiệt độ thích hợp (4500C – 7000C), sau đó hòa tan mẫu bằng dung dịch muối hay axit phù hợp. Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy hoàn toàn thành CO2 và H2O. Trong luận văn này chúng tôi lựa chọn phương pháp xử lý mẫu ướt (dùng axit đặc oxi hóa mạnh). Nguyên tắc Dùng axit đặc có tính oxi hóa mạnh ( HNO3, HClO4 ,…), hay hỗn hợp các axit đặc có tính oxi hóa mạnh ( HNO3+ HClO4) hoặc hỗn hợp một axit mạnh và một chất oxi hóa mạnh ( HNO3 + H2O2 ),… để phân hủy hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ. Việc phân hủy có thể thực hiện trong hệ đóng kín (áp suất cao ), hay trong hệ mở ( áp suất thường). Lượng axit thường phải dùng gấp từ 10 – 15 lần lượng mẫu, tùy thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý, hóa học của nó. Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc…thường từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tùy loại mẫu và bản chất các chất, còn nếu dùng lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút. Khi phân hủy xong phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ. Ưu – nhược điểm Hầu như không bị mất chất phân tích, nhất là tròng lò vi sóng - Nếu xử lý trong các hệ hở thì thời gian phân hủy mẫu rất dài, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn do môi trường hay axit dùng và phải đuổi axit dư lâu nên dễ bị nhiễm bụi bẩn vào mẫu 2.5. Hóa chất và dụng cụ Hóa chất Dung dịch chuẩn As, Cd, Pb cho AAS, Merck 1000 mg/l Axit đặc HCl 36%, HNO3 65%, H2O2 30% Merck Các dung dịch nền Mg(NO3)2 Merck Dung dịch các cation kim loại để nghiên cứu ảnh hưởng loại PA Dụng cụ máy móc Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA- 6300 của hang Simazu Cân phân tích, cân kĩ thuật Bếp điện, tủ hút, tủ sấy Bình định mức 10, 25, 50, 100, 250 ml Pipet 1,2,5,10ml,…. Cốc thủy tinh, ống đong,… Lọ đựng mẫu 25, 50, 100ml CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF – AAS của Cd và Pb 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo Mỗi một nguyên tử của một nguyên tố hóa học chỉ có thể hấp thụ những bức xạ mà chính nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ. Đối với một nguyên tố vạch phổ nào có khả năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao. Như vậy đối với một nguyên tố các vạch phổ khác nhau sẽ có độ nhạy khác nhau, đồng thời với mỗi vạch này có thể có rất nhiều nguyên tố khác trong mẫu có những vạch phổ gần với vạch phổ này chúng có thể chen lấn hay gây nhiễu tới vạch phổ của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích là khó khăn và thiếu chính xác. Vì mục đích xác định hàm lượng As, Cd, Pb trong mẫu động vật nhuyễn thể có nộng độ rất nhỏ ( lượng vết) nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao và hạn chế được ảnh hưởng của các nguyên tố có vạch phổ lân cận. As có 3 bước sóng hấp thụ đặc trưng là 189,0 nm; 193,7 nm và 197,2 nm. Cd có 3 bước sóng hấp thụ đặc trưng là 228,8 nm; 226,5 nm và 326,1 nm. Pb có hai vạch phổ đặc trưng và nhạy nhất là 217,0 nm và 283,3 nm. Chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch As 2ppb, Cd 1ppb, Pb 2ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% với các vạch phổ đặc trưng trên. Kết quả thu được như sau: Bảng 4: Kết quả khảo sát vạch đo của As Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD 189,0 0,0101 0,0103 0,0101 0,0102 1,14 193,7 0,0104 0,0104 0,0105 0,0104 0,53 197,2 0,0103 0,0104 0,0102 0,0103 0,97 Bảng 5 : Khảo sát vạch đo của Cd Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD 228,8 0,1684 0,1681 0,1682 0.1682 0,12 226,5 0,1453 0,1456 0,1445 0,1451 0,18 326,1 0,1037 0,1035 0,1053 0,1042 0,32 Bảng 6: Khảo sát vạch đo của Pb Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD 217,0 0,0867 0,0875 0,0869 0,0870 0,48 283,3 0,0456 0,0463 0,0459 0,0460 0,43 Qua kết quả khảo sát ta thấy, tại vạch phổ 193,7nm đối với As, 228,7nm đối với Cd và 217,0 nm đối với Pb độ hấp thụ lớn nhất và sai số nhỏ nên chúng tôi chọn vạch đo phổ cho As là 193,7 nm, Cd là 228,7 nm, Pb là 217,0 nm. 3.1.2. Chọn khe đo Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp thụ nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu được phát ra từ đèn catot rỗng, sau khi đi qua môi trường hấp thụ, sẽ được hướng vào khe đo của máy, được chuẩn trực, phân ly và sau đó chỉ một vạch phổ cần được chọn hướng vào khe đo để tác dụng lên nhân quang điện để phát hiện và xác định cường độ vạch phổ. Do vậy khe đo phải được chọn chính xác, phù hợp với từng vạch phổ,có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và lấy được hết độ rộng của vạch phổ. Qua tham khảo tài liệu của máy AA – 6300 Shimazu, độ rộng khe đo của As được mặc định từ 0,2nm; 0,7nm; 1,0nm, trong đó giá trị 0,7nm cho tín hiệu phổ ổn định nhất vì vậy chúng tôi chon khe đo 0,7nm cho phép đo As. Với các nguyên tố Cd và Pb, khe đo phù hợp là 0,5 nm. Ở điều kiện này, 100% diện tích pic của vạch phổ sẽ nằm trong khe đo. 3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) Đèn catot rỗng (HCL) có nhiệm vụ chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy của nguyên tố phân tích. Cường độ làm việc của đèn có liên quan chặt chẽ tới cường độ hấp thụ của vạch. Thông thường, chỉ nên dùng đèn catot rỗng với cường độ nằm trong khoảng 60 – 80 % cường độ cực đại ( Imax) ghi trên vỏ đèn. Không nên đặt đèn ở cường độ cực đại vì ở giá trị đó đèn làm việc không ổn định, độ nhạy cũng như độ lặp lại kém và rất dễ hỏng đèn. Trong thực nghiệm chúng tôi sử dụng đèn As có Imax = 12mA, Cd có Imax = 10mA, Pb có Imax = 12mA. Tiến hành khảo sát cường độ đèn trong vùng từ 60 – 80% Imax đối với: Dung dich As 2ppb và 4ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Dung dịch Cd 1ppb và 2ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Dung dịch Pb 2ppb và 4ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng sau: Bảng 7: Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn của As I (mA) Abs- As 7 (60% Imax) 8 (65% Imax) 9 (75% Imax) 10(83% Imax) 2ppb 0,0105 0,0104 0,0104 0,0102 %RSD 2,38 1,65 0,56 0,36 5ppb 0,0227 0,0225 0,0224 0.0221 %RSD 1,09 0,87 0,26 0,43 Bảng 8: Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cd I (mA) Abs- Cd 6 (60% Imax) 7 (70% Imax) 8 (80% Imax) 9(90% Imax) 1ppb 0,1701 0,1638 0,1622 0,1553 %RSD 1,23 0,23 0,33 0,21 2ppb 0,3211 0,3215 0.3246 0,2682 %RSD 1,00 0,36 0,48 0,35 Bảng 9: Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Pb I (mA) Abs- Pb 7 (60% Imax) 8 (65% Imax) 9 (75% Imax) 10(83% Imax) 2ppb 0,0873 0,0873 0,0871 0,0785 %RSD 0,87 0,57 0,24 0,20 4ppb 0,16 0,1651 0,1645 0,1597 %RSD 0,45 0,46 0.21 0,17 Qua kết quả khảo sát ta thấy khi cường độ dòng đèn giảm thì độ hấp thụ của vạch phổ tăng nhưng hệ số biến động tăng hay sai số tăng, vì vậy ta phải chọn được cường độ dòng đèn sao cho cường độ vạch phổ vừa cao vừa ổn định tức sai số nhỏ, do đó chúng tôi chọn cường độ dòng đèn As là 9 mA (75%Imax), Cd là 7mA(70%Imax) và Pb là 9mA (75%Imax). 3.2. Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn chính kế tiếp nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm nguội cuvet. Trong đó 2 giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt được kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Thường thì quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo 4 giai đoạn kết tiếp trong thời gian tổng số từ 60 – 80 giây. 3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu Đây là giai doạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Nó rất cần thiết để đảm bảo cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng hoàn toàn, nhưng không làm mất mẫu. Vì vậy nếu không thực hiện sấy tốt, mẫu sẽ bị bắn làm sai lệch kết quả phân tích. Nhiệt độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu phụ thuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó. Nói chung nhiệt độ sấy khô phù hợp đối với đa số các mẫu vô cơ trong dung môi nước nằm trong khoảng 100 – 250 trong thời gian từ 20 – 40 giây với lượng mẫu được bơm vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Việc tăng nhiệt độ sấy từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn cần phải được thực hiện từ từ, với tốc độ tăng nhiệt độ từ 5 – 80C trong 1 giây là phù hợp. Vì vậy chúng tôi thực hiện giai đoạn sấy khô mẫu làm hai bước: Bước 1: nhiệt độ 1000C – thời gian 20 giây có Rampe (Auto) Bước 2: nhiệt độ 1500C - thời gian 15 giây có Rampe (Auto) 3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hóa luyện mẫu Đây là giai đoạn thứ 2 của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Mục đích để tro hóa (đốt cháy) các hợp chất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy khô. Đồng thời cũng là để nung luyện ở nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa tiếp theo đạt hiệu suất cao và ổn định. Giai đoạn này có ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả phân tích, nếu chọn nhiệt độ tro hóa không phù hợp. Nếu nhiệt độ tro hóa quá cao thì một số hợp chất có thể bị phân hủy và mất trong giai doạn này, vì vậy thường tro hóa mẫu từ từ ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giới hạn thì phép đo luôn luôn cho kết quả ổn định. Mỗi nguyên tố đều có một nhiệt độ tro hóa luyện mẫu giới hạn, đối với As,Pb, Cd là dưới 6500C.Thực nghiệm đã chỉ ra rằng không nên tro hóa luyện mẫu ở nhiệt độ quá thấp so với nhiệt độ tới hạn, vì như thế mẫu chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa sẽ không tốt.Ngoài yếu tố nhiệt độ, thì tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình tro hóa cũng ảnh hưởng đến độ ổn định của cường độ vạch phổ. Nói chung tốc độ tăng nhiệt độ quá lớn thường làm bắn mẫu. Vì vậy thông thường thời gian tro hóa luyện mẫu 20 – 50 giây,với lượng mẫu đưa vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Ở đây chúng tôi chọn tổng thời gian tro hóa luyện mẫu là 20 giây, trong đó 10 giây dùng cho việc tăng nhiệt độ từ sấy đến tro hóa, 10 giây giữ nhiệt độ không đổi để luyện mẫu. Để chọn được nhiệt độ tro hóa phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát với dung dịch chuẩn As 5ppb, Pb 2ppb và Cd 1ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO3)2 0,01%. Kết quả thu được như sau: Bảng 10: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa của As, Pb và C