Luận án Nghiên cứu phát triển kỹ thuật quechers gc / ms 3 sim để phân tích đồng thời dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất

SD 0,9 6,7 2,6 5,3 1,0 2,2 1,5 1,1 Area 1500853 363941 1568755 751544 1411930 1853307 %RSD 5,4 5,5 0,3 1,1 3,2 4,4 1,5 1,2 Area 1627753 442484 1628906 810339 1481949 1908528 %RSD 2,5 4,0 0,3 2,6 0,7 2,0 1,7 1,0 Area 1333697 368871 1408652 629577 1241646 1653075 %RSD 4,3 2,1 3,1 2,6 3,4 2,8 1,7 1,1 Area 1461215 461233 1556195 707025 1360642 1848944 %RSD 4,4 6,6 2,7 5,0 1,5 1,5 1,7 1,2 Area 1378565 384531 1632794 781589 1430542 1937853 %RSD 3,3 2,6 4,3 3,2 2,8 3,1 1,9 1,0 Area 1415481 2995 1499351 715676 1235045 1712477 %RSD 4,2 13,0 3,0 2,4 2,9 3,0 1,9 1,1 Area 1334849 3240 1474591 672189 1240007 1740203 %RSD 4,2 16,8 1,1 1,6 2,7 1,4 1,9 1,2 Area 1247854 3140 1365089 729714 1339713 1864681 %RSD 4,9 21,6 2,2 4,2 2,7 1,2 48 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của thể tích bơm mẫu và tốc độ khí mang * Tóm lại: Thể tích bơm mẫu 1,0 L và tốc độ khí mang 1,7 mL/phút được lựa chọn 3.1.3 Chương trình nhiệt độ Nhiệt độ của lò cột ảnh hƣởng tới thời gian lƣu cũng nhƣ độ phân giải của các chất phân tích. Nhiệt độ càng cao các chất ra càng nhanh (thời gian lƣu và thời gian phân tích giảm), pik càng sắc nét, tuy nhiên lại giảm độ phân giải, các chất khó phân tách khỏi nhau nhất là với số lƣợng chất phân tích nhiều, phức tạp. Isoprocarb 0 500000 1000000 1500000 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1.3 mL/min 1.5 mL/min 1.7 mL/min 1.9 mL/min Thể tích mẫu/Tốc độ khí mang In te ns ity Dichlovos 0 100000 200000 300000 400000 500000 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1.3 mL/min 1.5 mL/min 1.7 mL/min 1.9 mL/min Thể tích mẫu/Tốc độ khí mang In te ns ity Molinate 0 500000 1000000 1500000 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1.3 mL/min 1.5 mL/min 1.7 mL/min 1.9 mL/min Thể tích mẫu/Tốc độ khí mang In te ns ity Trifliralin 0 500000 1000000 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1.3 mL/min 1.5 mL/min 1.7 mL/min 1.9 mL/min Thể tích mẫu/Tốc độ khí mang In te ns ity Permethrin 0 500000 1000000 1500000 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1.3 mL/min 1.5 mL/min 1.7 mL/min 1.9 mL/min Thể tích mẫu/Tốc độ khí mang In te ns ity Pyridaben 0 500000 1000000 1500000 2000000 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1 uL 1.1 uL 1.2 uL 1.3 mL/min 1.5 mL/min 1.7 mL/min 1.9 mL/min Thể tích mẫu/Tốc độ khí mang In te ns ity 49 Thông thƣờng, trong quá trình sắc ký khí, nhiệt độ của lò cột đƣợc tăng dần theo chƣơng trình sao cho sự phân tách là tối ƣu nhất. Trong nghiên cứu này, dung dịch chuẩn hỗn hợp HCBVTV đƣợc bơm vào hệ thống GC-MS và đƣợc phân tách theo các chƣơng trình nhiệt độ nhƣ sau: [24,26,46] Bảng 3.5 Các chƣơng trình nhiệt độ của lò Chƣơng Thời gian chạy Chƣơng trình nhiệt độ của lò trình (phút) Rate Temp.( o C) Hold time (min) 1 31,0 60.0 1.0 20.0 140.0 0.0 10.0 300.0 10.0 2 30,0 60.0 1.0 10.0 300.0 10.0 3 39,0 60.0 1.0 20.0 140.0 0.0 5.0 300.0 2.0 4 36,0 60.0 1.0 20.0 160.0 0.0 10.0 180.0 0.0 4.0 250.0 0.0 10.0 300.0 5.0 5 34,0 60.0 1.0 20.0 170.0 0.0 10.0 190.0 0.0 4.0 240.0 0.0 10.0 300.0 5.0 6 36,0 60.0 1.0 20.0 180.0 0.0 10.0 190.0 0.0 3.0 240.0 0.0 10.0 300.0 5.0 Trên cơ sở các chƣơng trình nhiệt độ đã thiết lập, thu đƣợc sắc đồ nhƣ sau (hình từ 3.4 đến 3.9). 50 Hình 3.4. Sắc đồ của hỗn hợp chuẩn 1 mg/kg bơm ở chƣơng trình nhiệt độ 1. Hình 3.5. Sắc đồ của hỗn hợp chuẩn 1 mg/kg bơm ở chƣơng trình nhiệt độ 2. 51 Hình 3.6. Sắc đồ của hỗn hợp chuẩn 1 mg/kg bơm ở chƣơng trình nhiệt độ 3. Hình 3.7. Sắc đồ của hỗn hợp chuẩn 1 mg/kg bơm ở chƣơng trình nhiệt độ 4. 52 Hình 3.8. Sắc đồ của hỗn hợp chuẩn 1 mg/kg bơm ở chƣơng trình nhiệt độ 5. Hình 3.9. Sắc đồ của hỗn hợp chuẩn 1 mg/kg bơm ở chƣơng trình nhiệt độ 6. 53 Kết quả cho thấy hầu hết các HCBVTV đều đƣợc tách tƣơng đối tốt với chƣơng trình 4 - 6. Hình 3.10 là ví dụ sự phân tách của một số HCBVTV có các peak trùng nhau (overlap) ở các chƣơng trình nhiệt độ khác nhau. Dựa trên kết quả này, có thể nhận thấy chƣơng trình nhiệt độ số 6 là phù hợp nhất. * Tóm lại: chương trình nhiệt độ của lò GC được lựa chọn như sau: nhiệt độ ban đầu 60oC, giữ trong 1 phút; từ 60oC đến 180oC, mỗi phút tăng 20oC; từ 180oC đến 190 oC, mỗi phút tăng 10oC; từ 190oC đến 240oC, mỗi phút tăng 3oC; từ 240oC đến 300 oC, mỗi phút tăng 10oC và giữ ở 300oC trong 5 phút. Tổng thời gian chạy máy là 36 phút. 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 20 25 30 35 54 Chƣơng trình 1 Chƣơng trình 2 Chƣơng trình 3 Chƣơng trình 4 Chƣơng trình 5 Chƣơng trình 6 Terbufos & Quintozene Diazinon, Etrimfos & BHC-delta Chlorpyrifos, Fenthion & Parathion Fludioxonil & Isoprothiolane pp’-DDE, Oxadiazone & op-DDD pp’-DDD, op-DDT & Ethion Hình 3.10. Độ phân giải của một số hóa chất BVTV theo các chƣơng trình nhiệt độ 55 3.1.4 Lựa chọn mảnh phân tách Dƣới tác động của chùm năng lƣợng electron, chất cần phân tích sẽ bị phá vỡ, phân tách thành các mảnh ion và đƣợc xác định bởi detector phổ khối. Sự phân mảnh này phụ thuộc vào nguồn năng lƣợng ion hóa (nguồn electron bắn phá) và là đặc trƣng riêng với mỗi chất phân tích. Để tiến hành quá trình phân mảnh, dung dịch chuẩn của mỗi HCBVTV đƣợc bơm vào hệ thống GC-MS và đƣợc phân mảnh ở điều kiện: - Nguồn năng lƣợng ion hóa: 70 eV, - Nhiệt độ của nguồn ion: 280oC, - Nhiệt độ bộ kết nối (giữa hệ sắc ký và khối phổ): 280oC. - Chế độ scan từ 50 m/z đến 700 m/z. Từ phổ đồ thu đƣợc của mỗi chất, lựa chọn 3 mảnh phổ đặc trƣng (thƣờng là mảnh có tín hiệu cao nhất), 1 mảnh phân tách chính cho công tác định lƣợng và 2 mảnh phân tách phụ cho công tác so sánh nhằm khẳng định tính chính xác của chất cần phân tích. Việc lựa chọn mảnh phân tách chính cho định lƣợng dựa trên các tiêu chí ƣu tiên sau:  Mảnh phân tách chính của hóa chất BVTV nghiên cứu (M+: Mother ion);  Nếu không có mảnh phân tách chính, lựa chọn mảnh phân tách phụ của hóa chất BVTV có tín hiệu cao nhất;  Tránh sử dụng mảnh tạo thành giống nhau của các hóa chất BVTV có thời gian rửa giải liền kề. Trên cơ sở các sắc đồ khối thu đƣợc, ta có mảnh phân tách chính cho định lƣợng và mảnh phân tách phụ cho định tính (chi tiết trong phụ lục 1) Các thông tin về mảnh phổ sẽ đƣợc cập nhật vào dữ liệu của chƣơng trình AMDIS (Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System) - chƣơng trình tự động tách và định dạng phổ là một phần mềm tiên tiến cho việc định dạng phổ của GC/MS đƣợc phát triển bởi Viện Hàn lâm KH&CN Mỹ (NIST). AMDIS giúp cho công tác phân tích dữ liệu scan của GC/MS, đặc biệt đối với các 56 dữ liệu scan phức tạp, thậm chí với ảnh hƣởng mạnh của nền dữ liệu cũng nhƣ các pic có trùng thời gian lƣu. Phần mềm AMDIS cơ sở (chƣa có dữ liệu) đƣợc cung cấp miễn phí. Hình 3.11. Sự phân tách và định dạng pik từ chƣơng trình AMDIS. Nghiên cứu ảnh hƣởng của quá trình tách chiết (xử lý mẫu) 3.2 3.2.1 Lựa chọn dung môi chiết Các HCBVTV trong nghiên cứu có độ phân cực khác nhau, từ thấp đến cao. Do đó, để quá trình chiết chung, toàn diện cho tất cả các chất, dung môi chiết thƣờng đƣợc lựa chọn là các dung môi có độ phân cực trung bình. Tham khảo các công bố quốc tế và độ phân cực của dung môi (hình 3.12), MeCN, MeOH, EtOAc và Acetone đƣợc chọn làm dung môi cho quá trình chiết tách HCBVTV trong đất. [9,12,20,21,49] Thí nghiệm đƣợc tiến hành: Mẫu đất thêm chuẩn HCBVTV ở nồng độ 1 mg/kg và đƣợc chiết với dung môi MeCN, MeOH, Ethyl Acetate và Acetone theo phƣơng pháp QuEChERS. Sau đó dịch chiết đƣợc bơm vào phân tích trên thiết bị 57 GC/MS theo các điều kiện đã đƣợc nghiên cứu ở trên và xác định độ thu hồi của từng HCBVTV Hình 3.12 Độ phân cực của MeCN và một số dung môi hữu cơ Kết quả về độ thu hồi và độ lệch chuẩn của các hoá chất BVTV với các dung chiết khác nhau (bảng 3.6 và 3.7) cho thấy: MeCN có độ thu hồi và độ lặp lại tốt nhất trong số các dung môi nghiên cứu. Kết quả này cũng phù hợp với các nghiên cứu đã đƣợc công bố trƣớc đây liên quan đến phƣơng pháp QuEChERS [33,76]. Trong các nghiên cứu này, MeCN vẫn đƣợc coi là dung môi phổ biến cho chiết đa Độ phân cực của dung môi Nƣớc Acetic Acid Ethyleneglycol Methanol Ethanol Isopropanol Pyridine Acetonitrile Nitromethane Diehylamine Aniline Dimethylsulfoxide Ethylacetate Dioxane Acetone Dicholoroethane Tetrahydrofuran Dicholoromethane Chloroform Diethylether Benzene Toluen Xylene Carbontetrachloride Cyclohexane Petroleum ether Hexane Pentane Phân cực Không phân cực 58 chất với độ phân cực khác nhau, trong khi EtOAc thƣờng dùng chiết các nhóm clo hữu cơ và MeOH, acetone lại thƣờng dùng cho các nhóm phân cực (phân tích trên thiết bị sắc ký lỏng), trong các nghiên cứu liên quan đến dƣợc, sinh học. Bảng 3.6. Tổng hợp độ thu hồi, độ lệch chuẩn của các HCBVTV với các dung môi khác nhau Dung môi Độ thu hồi (%) RSD (%) MeCN 84-111 3-17 MeOH 40-142 3-26 EtOAc 72-111 1-30 Acetone 59-126 1-45 Bảng 3.7. Độ thu hồi, độ lệch chuẩn của các HCBVTV theo các dung môi chiết STT HCBVTV Acetonitril Methanol Ethyl cetate Acetone % RSD % Rec %RSD %Rec %RSD %Rec %RSD %Rec 1 Dichlovos 13 89 14 115 18 82 13 104 2 Dichlorobenil 14 88 15 95 12 81 18 92 3 Mevinphos 16 85 11 121 18 83 8 111 4 Metolcarb 15 85 12 118 16 78 11 109 5 Isoprocarb 10 89 16 117 24 111 15 117 6 Molinate 9 96 17 108 30 85 45 118 7 Fenobucarb 13 85 6 100 13 81 7 97 8 Propoxur 10 93 5 142 17 95 12 126 9 Chlorpropham 8 89 3 90 13 78 11 93 10 Trifluralin 10 93 8 81 11 88 10 88 11 Cadusafos 6 93 11 97 16 87 13 95 12 BHC-alpha 14 86 10 94 18 82 13 86 13 Dimethipin 10 87 8 83 9 81 4 88 14 BHC-beta 10 90 9 77 11 79 7 83 15 BHC-gamma 10 90 9 77 11 79 7 83 16 Quintozene 11 88 9 77 15 84 11 78 17 BHC-delta 12 85 10 88 13 83 6 89 18 Terbuthylazine 8 90 8 82 8 84 3 88 59 STT HCBVTV Acetonitril Methanol Ethyl cetate Acetone % RSD % Rec %RSD %Rec %RSD %Rec %RSD %Rec 19 Terbufos 7 90 4 79 10 80 9 84 20 Diazinon 8 90 7 83 8 83 10 90 21 Etrimfos 6 93 8 76 8 85 2 89 22 Pirimicarb 8 91 5 76 5 81 4 83 23 Iprobenfos 8 94 7 75 7 84 6 82 24 Dimethenamid 7 92 7 80 4 84 4 86 25 Propanil 9 94 9 72 5 82 7 82 26 Chlorpyrifos- methyl 9 90 5 80 6 83 4 86 27 Parathion-methyl 11 94 14 61 8 84 5 68 28 Alachlor 7 97 10 78 8 84 1 86 29 Tolclofos-methyl 9 89 5 72 4 80 2 79 30 Prometryn 7 94 11 71 4 83 2 81 31 Dithiopyr 8 95 8 69 5 85 3 79 32 Pirimiphos- methyl 8 98 13 68 6 83 3 81 33 Fenitrothion 17 93 17 58 13 76 20 72 34 Bromacil 5 101 16 67 5 89 10 83 35 Probenazole 6 99 12 73 7 86 6 81 36 Dichlofluanid 7 95 11 73 6 81 8 80 37 Esprocarb 5 95 9 75 4 85 1 83 38 Malathion 6 99 9 75 6 91 9 84 39 Chlorpyrifos 7 101 11 77 2 88 3 81 40 Thiobencarb 6 95 9 73 4 83 2 81 41 Aldrin 5 98 11 70 2 87 2 82 42 Fenthion 7 95 11 67 6 83 3 78 43 Parathion 7 99 13 59 1 87 10 68 44 Tetraconazole 6 100 15 57 4 81 9 69 45 Pirimiphos-ethyl 7 95 12 60 2 80 4 75 46 Pendimethalin 4 99 12 58 3 83 5 71 47 Fipronil 8 106 17 54 5 83 5 72 48 Penconazole 4 98 14 57 15 78 14 67 49 Isophenphos 6 104 13 70 5 88 5 86 50 Chlorfenvinphos 7 102 11 69 8 91 10 80 51 Penthoate 8 104 12 69 4 86 2 79 60 STT HCBVTV Acetonitril Methanol Ethyl cetate Acetone % RSD % Rec %RSD %Rec %RSD %Rec %RSD %Rec 52 Captan 8 102 10 68 6 90 9 78 53 Procymidone 3 97 10 71 6 85 4 81 54 Folpet 8 100 11 67 5 87 10 76 55 Triadimenol 7 95 20 54 16 72 11 60 56 Methoprene 5 100 12 68 3 86 3 80 57 Methidathion 7 102 11 72 4 88 8 81 58 Chlordane-trans 4 99 10 67 4 87 1 80 59 Endosulfan- alpha 5 97 9 65 3 82 10 79 60 Endosulfan-beta 4 97 9 70 4 88 4 81 61 Chlordane-cis 4 99 9 67 3 85 5 80 62 Vamidothion 4 100 10 74 3 87 7 89 63 Mepanipyrim 6 100 12 64 4 84 5 76 64 Phenamiphos 8 110 25 55 10 97 20 79 65 Napropamid 6 100 13 67 4 85 5 80 66 Flutolanil 6 101 14 68 6 85 4 79 67 Hexaconazole 10 96 17 55 7 78 7 67 68 Fludioxonil 7 98 14 65 3 83 7 78 69 Tokuthion 4 98 14 64 3 83 3 76 70 Isoprothiolane 5 97 13 66 3 84 6 76 71 Pretilachlor 6 97 13 65 4 82 3 77 72 Profenofos 13 98 13 71 12 85 21 76 73 pp-DDE 6 103 12 70 2 90 3 84 74 Oxadiazone 5 98 11 71 1 85 6 81 75 Myclobutanil 3 97 21 56 9 82 14 70 76 op-DDD 5 100 11 68 5 86 4 80 77 Flusilazole 7 105 20 56 8 88 9 72 78 Buprofezin 5 100 12 69 2 85 4 80 79 Kresoxim- methyl 5 100 11 70 5 87 6 79 80 Chlorfenapyr 6 99 11 70 3 86 4 80 81 Endrine 6 96 12 61 4 80 8 72 82 Chlorobenzilate 5 95 13 63 4 83 6 74 83 Fensulfothion 4 100 19 62 6 88 9 77 84 Diniconazole 9 94 21 47 4 76 8 64 61 STT HCBVTV Acetonitril Methanol Ethyl cetate Acetone % RSD % Rec %RSD %Rec %RSD %Rec %RSD %Rec 85 pp-DDD 8 93 9 64 1 80 3 76 86 op-DDT 6 107 11 71 6 93 4 82 87 Ethion 6 101 15 63 7 85 5 74 88 Benalaxyl 5 99 13 69 3 87 5 79 89 Carbophenothion 7 109 15 68 9 91 10 84 90 Edifenphos 14 111 20 72 15 94 27 81 91 Endosulfan- sulfate 6 102 10 70 4 88 7 80 92 pp-DDT 5 98 10 63 4 82 5 73 93 Tebuconazole 5 95 22 40 8 79 22 59 94 Pyridaphenthion 8 94 23 49 14 80 16 64 95 EPN 11 102 18 51 3 82 20 59 96 Bifenthrin 8 100 15 64 4 83 5 80 97 Fenamidone 7 98 17 61 5 82 3 75 98 Phosalone 5 99 18 59 8 82 14 74 99 Cyhalothrin 4 102 17 63 2 87 7 81 100 Bitertanol 5 97 26 42 6 84 20 60 101 Permethrine 4 98 13 63 3 84 5 75 102 Pyridaben 4 95 18 58 3 81 8 72 103 Cyfluthrine 7 95 26 62 7 85 11 75 * Tóm lại: Acetonitril được lựa chọn là dung môi chiết các HCBVTV trong mẫu đất 3.2.2 Lựa chọn thời gian chiết mẫu Thời gian chiết mẫu có ảnh hƣởng nhất định tới hiệu suất tách chiết. Thời gian chiết ngắn quá, hiệu suất chiết mẫu sẽ kém, ngƣợc lại, thời gian chiết mẫu lâu sẽ làm tốn thời gian, tiêu tốn nhiều sức lao động và vật tƣ hơn. Trong phƣơng pháp QuEChERS, thời gian chiết thông thƣờng là 1 phút cho mẫu thực phẩm và những nền mẫu đơn giản hoặc cho HCBVTV nhóm cơ clo. Một số nền phức tạp hơn hay phân tích nhiều nhóm, một số nghiên cứu công bố thời gian chiết 3-5 phút. [76] Thí nghiệm đƣợc tiến hành: Mẫu đất thêm chuẩn HCBVTV ở nồng độ 500 µg/kg và đƣợc chiết với dung môi MeCN với thời gian 1 phút, 3 phút, 5 phút, 10 phút và 20 phút theo phƣơng pháp QuEChERS. Sau đó dịch chiết đƣợc bơm vào 62 phân tích trên thiết bị GC/MS và xác định hiệu suất thu hồi của từng HCBVTV. Kết quả tổng hợp đƣợc thể hiện trong bảng 3.8 (kết quả chi tiết trong phụ lục 2). Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả của ảnh hƣởng thời gian chiết mẫu Thời gian chiết 1 phút 3 phút 5 phút 10 phút 20 phút Độ thu hồi (%) 47-114 69-110 69-111 67-119 63-111 % RSD 2-44 1-19 2-18 1-16 1-22 Số HCBVTV có độ thu hồi < 50% 1 0 0 0 0 Số HCBVTV có độ thu hồi 50 - 60% 5 0 0 0 0 Số HCBVTV có độ thu hồi 60 - 70% 11 1 2 4 7 Số HCBVTV có độ thu hồi >70% 86 102 101 99 96 Từ bảng kết quả 3.8 có thể thấy: thời gian chiết 3 – 5 phút cho kết quả tốt nhất. Kết quả này cũng phù hợp với các công bố quốc tế trƣớc đây [76]. Hình 3.13 minh họa ảnh hƣởng của thời gian chiết mẫu với một số HCBVTV. Hình 3.13 Ảnh hƣởng của thời gian chiết mẫu tới độ thu hồi của một số chất * Tóm lại: Thời gian cho chiết mẫu là 3 phút được lựa chọn cho quá trình chiết các HCBVTV trong mẫu đất theo phương pháp QuEChERS. Ảnh hƣởng của thời gian chiết mẫu tới độ thu hồi 40 50 60 70 80 90 100 110 1 phút 3 phút 5 phút 10 phút 20 phút Thời gian % t h u h ồ i Dichlovos Dichlorobenil Mevinphos Metolcarb Propoxur Chlorpropham BHC-alpha BHC-delta Terbufos Tetraconazole Penconazole Triadimenol Hexaconazole Flusilazole Endrine Diniconazole Tebuconazole Bitertanol 63 3.2.3 Ảnh hưởng của các chất hấp phụ đến quá trình làm sạch Trong phân tích HCBVTV, việc làm sạch mẫu sau khi chiết thƣờng đƣợc tiến hành trên sắc ký cột (SPE) với các chất hấp phụ và quá trình rửa giải khác nhau. Tuy nhiên, trong phƣơng pháp QuEChERS, dịch chiết mẫu lại đƣợc làm sạch theo kỹ thuật d-SPE, trong đó, các chất với chủng loại và liều lƣợng khác nhau đƣợc đƣa trực tiếp vào dịch chiết, không có quá trình rửa giải. Các chất hấp phụ thƣờng đƣợc sử dụng kỹ thuật d- SPE gồm: Florisil, C18, PSA (Premary and secondary amine), GCB (graphite carbon black). Ngoài các chất hấp phụ, MgSO4 cũng đƣợc bổ sung với hàm lƣợng 100 – 150mg nhằm mục đích loại nƣớc. Các công bố cũng cho thấy hàm lƣợng MgSO4 đến 500mg không ảnh hƣởng đến quá trình làm sạch [12-14,19,20,22,33]. Vì vậy, trong khuôn khổ của luận án, NCS sử dụng 150mg MgSO4 làm tác nhân loại nƣớc của dịch chiết. Trong khảo sát này, các chất hấp phụ trên với nồng độ 10 mg, 20 mg, 30 mg, 40 mg và 50 mg (GCB là 5, 10, 15 20, 25 mg) đƣợc cho vào 2 mL dung dịch chiết để làm sạch. Dịch chiết sau khi làm sạch đƣợc đem quét phổ UV-Vis từ 190 nm đến 700 nm để xem xét khả năng loại bỏ các chất ảnh hƣởng. Theo lý thuyết, các chất ảnh hƣởng bao gồm các chất béo (max = 205 - 233 nm), các hợp chất đƣờng (max = 190 nm); và triaglycerol (max = 210 nm). Hình 3.14. Hiệu quả loại bỏ các chất ảnh hƣởng bởi các chất hấp phụ (a) florisil; (b) C18; (c) PSA; và (d) GCB. 64 Kết quả thu đƣợc thể hiện trong hình 3.14, 3.15 cho thấy, hàm lƣợng 20 mg/mL đối với florisil, C18, PSA và 10 mg/mL đối với GCB đã có khả năng làm sạch đối với mẫu nghiên cứu. Tuy nhiên, khi quan sát đƣờng nền cũng nhƣ cƣờng độ các tạp chất (không phải HCBVTV) trong sắc đồ mẫu đất sau khi làm sạch (hình 3.16), có thể nhận thấy: - Với florisil: đƣờng nền dâng lên đến 150.000 và đến phút thứ 18 mới giảm về đƣờng nền cơ sở. Tạp chất còn rất nhiều với cƣờng độ cao. - Với C18 và GCB: đƣờng nền dâng lên đến 100.000 và sau 11 phút mới giảm về đƣờng nền cơ sở - Với PSA: đƣờng nền chỉ dâng lên 60.000 giảm về đƣờng nền cơ sở (50.000) sau 8 phút Hình 3.15. Ảnh hƣởng nồng độ các chất hấp phụ tới quá trình làm sạch ((a) florisil; (b) C18; (c) PSA; và (d) GCB) Điều này cũng dễ hiểu vì PSA là chất hấp phụ nhƣng cũng có khả năng tạo phức, trao đổi ion nên có giải rộng hơn, rất hiệu quả cho loại bỏ các chất hữu cơ có tính a xít yếu (có nhiều trong thành phần đất), chất phân cực. Trong khi, florisil chỉ hiệu quả với các chất phân cực yếu, C18 cho các chất không phân cực (lipid) vốn là những thành phần không đáng kể trong đất. GCB thƣờng đƣợc áp dụng cho loại bỏ mầu, carotenoid. 65 Theo các công bố quốc tế, chất hấp phụ thƣờng sử dụng là PSA và GCB, không sử dụng florisil và C18 chỉ áp dụng cho mẫu có nhiều chất béo (thực phẩm, mẫu bùn). Lƣợng PSA cũng có thể tăng đến 500mg mà không ảnh hƣởng đến hiệu suất thu hồi trong khi GCB đƣợc khuyến cáo là có khả năng hấp phụ HCBVTV khi vƣợt quá 50mg. Mẫu đất khảo sát có hàm lƣợng chất hữu cơ 2,5%, trong khi mẫu đất thực tế có thể lên đến 10%. Với kết quả khảo sát cũng nhƣ so sánh với công bố quốc tế, chất hấp phụ đƣợc lựa chọn là PSA với hàm lƣợng 50mg (phòng trƣờng hợp khi mẫu đất có chất hữu cơ cao) và GCB (10mg). * Tóm lại: Chất hấp phụ được lựa chọn cho quá trình làm sạch các HCBVTV trong mẫu đất theo kỹ thuật d-SPE là PSA (500mg) và GCB (10mg). 66 Hình 3.16. Sắc đồ mẫu đất đƣợc làm sạch bởi các chất hấp phụ khác nhau 3.2.4 Ảnh hưởng của thành phần nền mẫu 3.2.4.1 Ảnh hưởng của pH: Độ pH trong môi trƣờng đất, đặc biệt là đất cho trồng trọt, canh tác, thƣờng có dao động lớn từ đất có độ pH thấp (<5,5) nhƣ đất chua, đất có độ pH trung bình (7) và đất có độ pH cao (>8,5). Trong quá trình chiết tách nói chung và chiết tách các HCBVTV nói riêng từ pha đất sang pha dung môi, độ pH của đất không những có ảnh hƣởng nhất định tới việc các hóa chất BVTV chuyển từ pha rắn (pha đất) sang pha lỏng (pha dung môi) mà có thể có tác động trực tiếp tới tính chất của các HCBVTV. Thí nghiệm đƣợc thực hiện trên mẫu đất thêm chuẩn (nồng độ 500 µg/kg) và pH (H2O) đƣợc điều chỉnh bằng Ca(OH)2 và Al2(SO4)3 để đạt các giá trị pH 5,0; 7,0 và 9,0. Mẫu đất đƣợc chỉnh pH, thêm chuẩn và tách chiết bằng MeCN. Kết quả thể hiện ở hình 3.17 (chi tiết trong phụ lục 3) cho thấy hiệu suất thu hồi không chênh lệch nhiều và phần lớn có giá trị trên 70% (có 5 giá trị trong khoảng 60-70%). Vậy có thể thấy rằng, ảnh hƣởng của pH đến quá trình chiết tách không rõ rệt. 67 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (1) 0 20 40 60 80 100 120 Dichlovos Dichlorobenil Mevinphos Metolcarb Isoprocarb Molinate Fenobucarb Propoxur Chlorpropham Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (2) 0 20 40 60 80 100 120 Trifluralin Cadusafos BHC-alpha Dimethipin BHC-beta BHC-gamma Quintozene BHC-delta Terbuthylazine Terbufos Diazinon Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (3) 0 20 40 60 80 100 120 Etrimfos Pirimicarb Iprobenfos Dimethenamid Propanil Chlorpyrifos- methyl Parathion- methyl Alachlor Tolclofos- methyl Prometryn Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (4) 0 20 40 60 80 100 120 Dithiopyr Pirimiphos- methyl Fenitrothion Bromacil Probenazole Dichlofluanid Esprocarb Malathion Chlorpyrifos Thiobencarb Aldrin Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 68 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (5) 0 20 40 60 80 100 120 Fenthion Parathion Tetraconazole Pirimiphos-ethyl Pendimethalin Fipronil Penconazole Isophenphos Chlorfenvinphos Penthoate Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (6) 0 20 40 60 80 100 120 Captan Procymidone Folpet Triadimenol Methoprene Methidathion Chlordane- trans Endosulfan- alpha Endosulfan- beta Chlordane-cis Vamidothion Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (7) 0 20 40 60 80 100 120 Mepanipyrim Phenamiphos Napropamid Flutolanil Hexaconazole Fludioxonil Tokuthion Isoprothiolane Pretilachlor Profenofos pp-DDE Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (8) 0 20 40 60 80 100 120 Oxadiazone Myclobutanil op-DDD Flusilazole Buprofezin Kresoxim- methyl Chlorfenapyr Endrine Chlorobenzilate Fensulfothion Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 69 Hình 3.17. Ảnh hƣởng của pH tới hiệu suất thu hồi * Tóm lại: Với mẫu đất thông thường, không cần điều chỉnh pH trước khi chiết tách HCBVTV 3.2.4.2 Ảnh hưởng của ion tự do có khả năng tạo phức Các ion tự do trong đất bao gồm các cation và anion dễ tan trong nƣớc và chủ yếu là Na+, K+, Ca2+ và Mg2+, anion chủ yếu là Cl-, SO4 2- , CO3 2- và HCO3 - . Ngoài ra còn một số các kim loại nặng tồn tại trong đất nhƣ Fe, Al, Mn và một số khác tồn tại ở dạng vết nhƣ Ni, Co, Cd, Cu, Các ion tự do làm tăng mức độ ion của hỗn hợp chiết giúp quá trình tách chiết HCBVTV và phân lớp dung môi đƣợc dễ dàng hơn. Tuy nhiên, một số kim loại có khả năng tạo phức nhƣ Co, Cd và Cu sẽ làm giảm khả năng tách chiết một số HCBVTV có độ phân cực cao. Trong số các kim loại này, Cu đƣợc chọn làm tác nhân nghiên cứu, do: Cu là nguyên tố có độ linh động cao (các muối thông thƣờng có độ tan cao), khả năng tạo phức lớn và cũng là thành phần trong một số HCBVTV đã và đang đƣợc sử dụng rộng rãi. Tại Việt Nam, hàm lƣợng Cu dao động trong khoảng 10 - 30 mg/kg. So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (9) 0 20 40 60 80 100 120 Diniconazole pp-DDD op-DDT Ethion Benalaxyl Carbophenothion Edifenphos Endosulfan- sulfate pp-DDT Tebuconazole Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 So sánh ảnh hƣởng của pH tới độ thu hồi (10) 0 20 40 60 80 100 120 Pyridaphenthion EPN Bifenthrin Fenamidone Phosalone Cyhalothrin 1 Bitertanol Permethrine Pyridaben Cyfluthrine 1 Đ ộ t h u h ồ i (% ) pH 5 pH 7 pH 9 70 Trong nghiên cứu này, CuSO4 đƣợc bổ sung vào mẫu đất thêm chuẩn để đạt nồng độ của Cu là 1000 mg/kg, sau đó, tiến hành chiết và tính toán kết quả độ thu hồi của các hóa chất BVTV Kết quả thu đƣợc (chi tiết trong phụ lục 4) cho thấy hiệu suất thu hồi dao động trong khoảng 70 – 110% (ngoại trừ myclobutanil là 69%) với độ lệch chuẩn tƣơng đối (%RSD) dao động trong khoảng 1 – 17% (chỉ có 2 chất 12% và 1 chất 17%) * Tóm lại: ion tự do có khả năng tạo phức không ảnh hưởng đáng kể đến quá trình chiết tách HCBVTV 3.2.4.3 Ảnh hưởng của cỡ hạt mẫu và hàm lượng chất hữu cơ: Diện tích tiếp xúc giữa các hạt mẫu với dung môi chiết càng lớn, quá trình chiết càng hiệu quả. Có nghĩa, mẫu càng đƣợc nghiền nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, quá trình nghiền càng nhỏ sẽ càng khó khăn và tốn thêm thời gian. Vì vậy, thí nghiệm