Tóm tắt Luận án Nghiên cứu phương pháp phân tích dạng một số nguyên tố độc hại trong đối tượng môi trường

3.1.2. Khảo sát điều kiện khử các dạng As, Se thành As(III), Se(IV) 3.1.2.1. Khả năng khử các dạng As thành As(III) Khi sử dụng các chất khử là L-cystein 1%, NaHSO3 0,5% hay hệ KI 1%/ascobic 5% đều cho kết quả tốt khi khử dạng As(V) vô cơ về As(III) nhưng hiệu suất khử các dạng As hữu cơ khá thấp. Với cả 3 hệ khử này, chúng tôi nhận thấy chỉ có thể xác định tổng hàm lượng As vô cơ một cách chính xác khi không có mặt các dạng hữu cơ trong mẫu, nghĩa là muốn xác định chính xác tổng hàm lượng As phải tiến hành vô cơ hóa mẫu hoặc tách loại các dạng hữu cơ và xác định tổng hàm lượng As vô cơ. 3.1.2.2. Khả năng khử các dạng Se thành Se(IV) Khi sử dụng các chất khử HCl, KBr/HCl, (CS)2NH2 (Thioure) đều cho kết quả tốt khi khử dạng Se(VI) vô cơ về Se(IV) nhưng các dạng hữu cơ lại cho hiệu suất thấp. 3.1.3. Khảo sát điều kiện khử trực tiếp các dạng As, Se thành khí hiđrua trong các môi trƣờng khác nhau Kết quả khảo sát cho thấy trong các môi trường axit có nồng độ khác nhau, hiệu suất khử của các dạng As, Se khác biệt nhau khá rõ. Nói cách khác nếu khử trực tiếp các dạng thành khí hiđrua bằng NaBH4 không cho phép xác định tổng hàm lượng các nguyên tố 8 được. Tuy nhiên căn cứ vào sự khác biệt này, chúng tôi nhận định rằng có thể xây dựng mô hình hồi quy đa biến cho phép định lượng đồng thời các dạng trong cùng một hỗn hợp khi có tín hiệu đo ở các môi trường khác nhau mà không phải tách loại. Bảng 3. 2. Hiệu suất khử trực tiếp các dạng As, Se thành khí hiđrua trong các môi trường phản ứng bằng NaBH4 Hợp chất Hiệu suất khử % Môi trường khử HCl 6M HCl 1M Đệm pH = 2 Đệm pH = 3 Đệm pH = 4 As(III) 10ppb 100 86  1% 73  1% 54  1% 33  1% As(V) 10ppb 27  1% 17  1% 13  1% 10  1% 6  1% DMA 5ppb 32  2% 75  2% 114  4% 85  2% 53  2% MMA 5ppb 72  3% 93  3% 63  2% 42  2% 32  2% Môi trường khử HCl 6M HCl 4M HCl 2M HCl 1M HCl (pH=2) Se(IV) 10ppb 100 97  2% 83  3% 11  1% 4  1% Se(VI) 10ppb 86  2% 67  2% 29  1% 12  2% 8  1% DMDSe 5ppb 46  1% 51  1% 96  3% 100  1% 82  2% SeMt 5ppb 63  2% 84  1% 99  3% 93  1% 76  1% 3.1.4. Khảo sát ảnh hƣởng của các ion có thể có trong dung dịch mẫu đến tín hiệu đo phổ AAS của As, Se 3.1.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của các ion Kết quả ở bảng 3.3 cho thấy hầu hết các ion kim loại đều ảnh hưởng đến tín hiệu đo của các nguyên tố As, Se theo chiều hướng làm giảm tín hiệu phân tích và ngưỡng ảnh hưởng gần như bằng nhau. Tuy nhiên, nồng độ ở ngưỡng ảnh hưởng có tỉ lệ so với nồng độ As, Se khá cao (lớn hơn tỉ lệ 1:1000) 3.1.4.2. Khảo sát khả năng loại trừ ảnh hưởng của các cation Kết quả thực nghiệm cho thấy lượng L-Cystein cho vào khoảng 0,25-0,5% đã loại được ảnh hưởng của các cation đến kết tín hiệu đo. 3.1.4.3. Nghiên cứu loại trừ ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tố As, Se Kết quả cho thấy tuy không thể loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng của Sb(III) nhưng với việc sử dụng Tactrat 0,5 M có thể hạn chế được ảnh hưởng của Sb. Bảng 3. 3. Ảnh hưởng của các ion đến tín hiệu đo của As, Se STT Ion Ngưỡng ảnh hưởng và chiều hướng ảnh hưởng As(III) vô cơ 10ppb Se(IV) vô cơ 5ppb 1 Mn2+ Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 9 2 Cu2+ 10ppm Âm 8ppm Âm 3 Pb2+ 10ppm Âm 9ppm Âm 4 Cr3+ 5ppm Âm 5ppm Âm 5 Ni2+ 10ppm Âm 10ppm Âm 6 Fe2+ 10ppm Âm 10ppm Âm 7 Fe3+ 15ppm Âm 12ppm Âm 8 Hg2+ 12ppm Âm 10ppm Âm 9 S2- 50ppm Âm 50ppm Âm 10 SO3 2- 50ppm Âm 50ppm Âm 11 SO4 2- Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 12 NO3 - Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 13 NO2 - Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 14 PO4 3- Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 15 Sb(III) 1,5 ppm Dương 3ppm Dương 16 Se(IV) 2,5ppm Dương - - 17 Bi(III) 10ppm Dương 10ppm Dương 18 As - - 2,5ppm Dương 20 Axetat Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 21 Citrat Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 22 Tactrat Không ảnh hưởng Không ảnh hưởng 3.2. Nghiên cứu xây dựng các mô hình hồi quy đa biến xác định đồng thời các dạng của từng nguyên tố As, Se 3.2.1. Khảo sát khoảng tuyến tính của từng dạng As, Se Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của các dạng As, Se cho kết quả sau: As(III) 0,2 – 10ppb; As(V) 1 – 40ppb; DMA 0,5 – 30ppb; MMA 0,5 – 15ppb; Se(IV) 0,5 – 25ppb; Se(VI) 0,5 – 15ppb; DMDSe 0,5 – 10ppb; SeMet 0,5 – 20ppb Bảng 3. 4. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định riêng các dạng As, Se Hợp chất Khoảng tuyến tính Phương trình đường chuẩn (Abs - Cppb) Giá trị hệ số tương quan R As(III) 0,2 – 10ppb Abs= (0,0015  0,0012) + (0,0319  0,0002)CAs(III) R = 0,9994 As(V) 1 – 40ppb Abs = (0,0005  0,0001) + (0,0083  0,0001)CAs(V) R = 0,9995 DMA 0,5 – 30ppb Abs = (0,0027  0,0006) + (0,0108  0,0001)CDMA R = 0,9997 MMA 0,5 – 15ppb Abs = (0,0004  0,0005) + (0,0240  0,0001)CMMA R = 0,9999 Se(IV) 0,5 – 25ppb Abs = (0,0195 ± 0,0007)CSe(IV) + (0,0007 ± 0,0001) R = 0,9998 Se(VI) 0,5 – 15ppb Abs = (0,0173 ± 0,000121)CSe(VI) + (0,0009±0,0012) R = 0,9998 DMDSe 0,5 – 10ppb Abs = (0,0088 ± 0,0115)CDMDSe + (0,0007 ± 0,0018) R = 0,9999 SeMet 0,5 – 20ppb Abs = (0,0124 ± 0,00036)CSeMet + (0,0020 ± 0,0001) R = 0,9998 3.2.2. Khảo sát tính cộng tính của các dạng Kết quả xây dựng các phương trình đường chuẩn của từng dạng khi không thêm và thêm các dạng khác cho thấy các hệ số góc của mỗi nhóm đường biểu diễn có giá trị sai lệch không đáng kể, có thể coi chúng song song với nhau, điều đó đồng nghĩa các dạng có 10 tính chất cộng tính. Như vậy, để xác định đồng thời các dạng của các nguyên tố As, Se trong cùng hỗn hợp dùng mô hình hồi quy đa biến tuyến tính là thích hợp. Bảng 3. 5. Kết quả kiểm tra tính cộng tính của các dạng As, Se Hợp chất chính Thành phần thêm Mối quan hệ độ hấp thụ quang (A) với nồng độ từng dạng (Ci) Hệ số tương quan As(III) vô cơ Không thêm A = 0,0015 + 0,0319CAs(III) 0,9994 4ppb As(V) A = 0,0344 + 0,0319CAs(III) 0,9992 2ppb As(V), 1ppb DMA và MMA A = 0,0544 + 0,0318CAs(III) 0,9996 As(V) vô cơ Không thêm A = -0,0005 + 0,00834CAs(V) 0,9995 1ppb As(III) A = 0,0315 + 0,00835CAs(V) 0,9992 1ppb As(III), DMA và MMA A = 0,0665 + 0,00832CAs(V) 0,9991 DMA Không thêm A = -0,0027 + 0,0108CDMA 0,9997 1ppb As(V) A = 0,0306 + 0,0107CDMA 0,9996 2ppb As(V), 1ppb As(III) và MMA A = 0,0716 + 0,0107CDMA 0,9996 MMA Không thêm A = -0,0004 + 0,0240CMMA 0,9999 1ppb As(III) A = 0,0306 + 0,0243CMMA 0,9993 5ppb As(V), 1ppb DMA và As(III) A = 0,0851 + 0,0237CMMA 0,9995 Se(IV) vô cơ 1ppb SeMet A = 0,0101 + 0,0193CSe(IV) 0,9998 3ppb Se(VI) vô cơ A = 0,0503 + 0,0189CSe(IV) 0,9989 1ppb DMDSe A = 0,0113 + 0,0195CSe(IV) 0,9997 1ppb SeMet, 3ppb Se(VI) vô cơ, 1ppb DMDSe A = 0,0735 + 0,0188CSe(IV) 0,9989 Se(VI) vô cơ 1ppb DMDSe A = 0,0073 + 0,0173CSe(VI) 0,9996 2ppb Se(IV) vô cơ A = 0,0401 + 0,0169CSe(VI) 0,9989 1ppb SeMet A = 0,0125 + 0,0172CSe(VI) 0,9997 1ppb SeMet, 2ppb Se(VI) vô cơ, 1ppb DMDSe A = 0,0571 + 0,0170CSe(VI) 0,9998 DMDSe 1ppb Se(IV) vô cơ A = 0,0201+ 0,0088CDMDSe 0,9995 2ppb Se(VI) vô cơ A = 0,0340 + 0,0087CDMDSe 0,9989 0,5ppb SeMet A = 0,0062+ 0,0089CDMDSe 0,9989 0,5ppb SeMet, 2ppb Se(VI) vô cơ, 1ppb Se(IV) vô cơ A = 0,0592+0,0085CDMDSe 0,9999 SeMet 1ppb Se(IV) vô cơ A = 0,0191 + 0,0123CSeMet 0,9997 2ppb Se(VI) vô cơ A = 0,0334 + 0,0124CSeMet 0,9997 0,5ppb DMDSe A = 0,0032 + 0,0121CSeMet 0,9995 1ppb Se(IV) vô cơ, 2ppb Se(VI) vô cơ, 0,5ppb DMDSe A = 0,0584 + 0,0125CSeMet 0,9996 11 3.2.3. Xây dựng mô hình hồi quy đa biến và đánh giá khả năng ứng dụng Ma trận nồng độ được xây dựng dựa trên khoảng tuyến tính của các dạng ở mục 3.2.1 như sau Bảng 3. 6. Ma trận nồng độ của các dung dịch chuẩn As, Se STT Dung dịch As, ppb Dung dịch Se, ppb As(III) As(V) DMA MMA Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 1 0,5 12 1 1 6 12 0,5 1 2 0,5 12 1 5 1 12 0,5 5 3 0,5 12 7 1 1 12 5 1 4 0,5 12 7 5 1 12 5 5 5 0,5 2 7 5 1 2 5 5 6 0,5 2 7 1 1 2 5 1 7 0,5 2 1 5 1 2 0,5 5 8 0,5 2 1 1 1 2 0,5 1 9 5 2 1 5 10 2 0,5 5 10 5 2 7 1 10 2 5 1 11 5 2 7 5 10 2 5 5 12 5 12 1 1 10 12 0,5 1 13 5 12 7 1 10 12 5 1 14 5 12 1 5 10 12 0,5 5 15 5 2 1 1 10 0,5 5 1 16 5 10 1 5 10 10 0,5 5 17 3 8 5 3 6 8 3 3 18 3 8 5 1 6 8 3 1 19 3 8 1 3 6 8 0,5 3 20 3 8 1 1 6 8 0,5 1 21 3 1 7 0,5 6 1 5 0,5 22 3 1 5 5 6 1 3 5 23 3 1 1 5 6 1 0,5 5 24 3 12 7 1 6 12 5 1 25 3 12 7 5 6 12 5 5 26 3 12 1 3 6 12 0,5 3 27 1 12 7 1 2 12 5 1 28 1 10 7 3 2 10 5 3 29 1 10 7 0,5 2 10 5 0,5 30 1 10 1 5 2 10 0,5 5 31 1 10 3 5 2 10 2 5 32 1 4 3 5 2 4 2 5 33 3 4 3 1 6 4 2 1 34 5 8 3 1 10 8 2 1 35 0,5 8 3 3 1 8 2 3 36 0,5 12 7 0,5 1 12 5 0,5 37 5 10 5 0,5 10 10 3 0,5 38 3 12 7 0,5 6 12 5 0,5 39 1 12 5 0,5 2 12 3 0,5 40 1 4 3 0,5 2 4 2 0,5 12 Bảng 3. 7. Ma trận nồng độ các mẫu kiểm chứng phương pháp STT Dung dịch As, ppb Dung dịch Se, ppb As(III) As(V) DMA MMA Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 1 2,5 9,0 7,0 2,5 1,0 12,5 0,5 2,0 2 3,0 9,0 7,0 3,0 1,0 12,5 0,5 4,0 3 3,5 8,0 4,0 3,5 1,0 12,5 0,5 6,0 4 4,0 10,0 2,0 4,0 1,0 12,5 0,5 1,0 5 4,0 10,0 1,0 4,5 1,0 12,5 3,0 1,0 6 5,0 12,0 2,0 5,0 1,0 12,5 4,0 1,0 7 2,0 5,0 1,0 2,5 1,0 12,5 6,0 1,0 8 1,5 7,0 8,0 1,0 2,5 2,0 0,5 5,0 9 1,5 6,0 5,0 1,5 4,5 2,0 0,5 5,0 10 1,5 6,0 7,0 1,0 6,5 1,5 0,5 5,0 11 3,0 6,0 1,5 3,5 8,0 2,0 1,0 5,0 12 3,0 8,5 1,5 3,5 12,0 2,0 1,0 5,0 13 3,0 7,0 1,0 3,5 2,0 2,0 2,0 5,0 14 3,5 8,0 0,5 4,0 2,0 4,0 2,0 5,0 15 1,5 7,0 7,0 1,5 2,0 6,0 2,0 5,0 16 2,5 7,0 2,5 2,5 2,0 8,0 2,0 5,0 17 3,0 8,5 2,0 3,5 2,0 10,0 2,0 5,0 18 2,5 6,0 4,5 2,5 6,0 1,0 1,0 5,0 19 3,0 7,0 3,0 3,0 6,0 1,0 2,0 5,0 20 4,5 10,0 1,0 5,0 6,0 1,0 4,0 5,0 21 2,0 6,0 3,0 2,0 6,0 1,0 5,0 5,0 22 2,0 5,0 3,0 2,0 1,0 10,0 0,5 5,0 23 1,5 5,0 3,5 1,5 3,0 10,0 0,5 5,0 24 4,0 10,0 2,0 4,5 5,5 9,5 0,5 5,0 25 4,0 8,0 1,5 4,0 7,5 9,5 1,0 5,0 26 2,5 8,0 7,0 2,5 9,5 9,5 1,0 5,0 27 2,5 7,5 5,0 2,0 6,0 8,0 3,0 5,0 28 1,5 5,5 6,0 1,5 6,0 8,0 3,0 1,5 29 3,0 7,0 2,0 3,5 6,0 8,0 3,0 2,5 30 4,0 10,0 2,5 4,0 6,0 8,0 3,0 3,5 3.2.3.1. Nghiên cứu ứng dụng thuật toán ILS xác định đồng thời các dạng Từ kết quả đo mật độ quang của các mẫu chuẩn trong ma trận nồng độ, sử dụng các câu lệnh tính toán của thuật toán ILS chúng tôi thu được ma trận hệ số hồi quy cho từng nguyên tố As, Se được trích dẫn trong bảng 3.8. Tiến hành phân tích mẫu tự tạo chúng tôi nhận thấy sai số của hầu hết các mẫu tính theo phương pháp ILS đều khá lớn, không thể tiếp tục áp dụng phân tích mẫu thực tế. 13 Bảng 3. 8. Ma trận hệ số hồi qui (P) của mô hình ILS Môi trƣờng As(III) As(V) DMA MMA As HCl 6M 43,176 94,846 -7,7169 -46,688 HCl 1M -41,633 -108,87 -28,036 106,66 Đệm pH=2 -1,3006 40,489 5,1507 -14,023 Đệm pH=3 0,8911 14,746 1,6825 -7,1677 Đệm pH=4 29,897 -0,33546 88,655 -79,517 Se Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet HCl 6M -112,2393 184,5244 86,5077 -45,0149 HCl 4M 131,2016 -138,6676 -145,8858 67,9473 HCl 2M 47,8345 -54,6075 52,1993 -32,5968 HCl 1M 18,9282 -39,4269 33,4742 10,9813 pH = 2 -80,1823 54,9686 39,4583 20,1079 Bảng 3. 9. Kết quả tính nồng độ các dạng trong mẫu kiểm chứng theo phương pháp ILS STT As thu đƣợc ppb Se thu đƣợc ppb As(III) As(V) DMA MMA Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 1 2,9 10,0 6,5 1,5 0,99 12,05 0,35 2,00 2 2,2 6,9 7,0 4,4 0,99 12,06 0,29 4,01 3 2,7 7,3 4,3 4,5 0,98 12,08 0,23 6,02 4 5,9 13,5 3,3 <LOD 1,01 12,03 0,86 1,00 5 6,7 16,4 1,8 <LOD 1,00 12,04 2,81 1,00 6 4,9 12,2 1,3 4,9 1,03 12,03 3,78 1,00 7 1,2 2,3 1,1 4,1 1,00 12,07 5,74 1,01 8 1,6 7,0 8,4 0,4 2,19 1,79 0,66 4,87 9 2,1 6,7 5,2 0,1 4,20 1,74 0,77 4,88 10 0,9 5,5 6,6 1,9 6,21 1,69 0,88 4,88 11 2,4 5,5 0,9 4,6 8,03 1,86 0,77 5,02 12 4,2 10,6 1,7 1,9 12,04 1,76 0,99 5,03 13 2,9 6,4 1,4 3,7 1,97 2,06 1,94 4,99 14 3,6 8,0 0,8 3,4 1,96 4,09 1,92 4,99 15 2,0 8,9 7,0 0,7 1,94 6,11 1,91 4,99 16 3,3 9,0 3,0 0,8 1,93 8,14 1,89 4,99 17 3,3 7,7 2,0 3,6 1,92 10,16 1,87 4,99 18 1,8 5,2 4,6 3,7 6,02 0,90 1,18 5,00 19 2,5 6,5 2,6 4,6 6,02 0,91 2,16 5,01 20 4,7 10,7 0,9 5,2 6,03 0,91 3,61 5,01 21 2,6 7,5 3,5 <LOD 6,02 0,93 5,08 5,01 22 1,6 4,4 2,9 2,8 1,01 10,05 0,34 4,98 23 1,4 4,8 3,5 2,2 3,08 9,93 0,51 4,95 24 4,5 10,7 2,6 3,7 5,14 9,82 0,68 4,91 25 3,1 6,7 1,4 5,6 7,21 9,70 0,85 4,88 26 2,5 8,7 7,1 2,1 9,27 9,59 1,02 4,84 27 2,9 8,6 5,3 0,9 5,98 7,96 3,21 0,49 28 1,3 5,0 6,1 1,7 5,98 7,97 3,18 1,49 29 2,9 7,2 1,9 3,8 5,98 7,97 3,16 2,49 30 3,4 8,1 2,9 5,1 6,08 7,91 3,08 3,47 14 Bảng 3. 10. Sai số (%) của mô hình ILS so với kết quả ban đầu STT As(III) As(V) DMA MMA Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 1 15,6 11,4 -7,8 -41,0 0,5 3,6 29,2 -0,2 2 -27,4 -23,6 0,1 48,2 1,0 3,5 41,3 -0,3 3 -21,9 -9,4 8,7 28,1 1,5 3,3 53,4 -0,4 4 47,3 34,5 66,5 -102,2 -1,0 3,8 -72,6 0,0 5 67,3 63,7 83,7 -122,6 -0,9 3,6 6,2 -0,4 6 -3,0 1,9 -36,8 -2,7 -3,2 3,7 5,6 0,0 7 -40,5 -54,0 10,3 64,8 -0,7 3,5 4,4 -0,9 8 6,5 0,2 5,2 -64,2 12,1 10,5 -32,5 2,5 9 40,8 12,3 4,3 -93,9 6,6 13,0 -54,0 2,4 10 -38,2 -8,2 -5,3 85,1 4,4 -12,6 -75,4 2,3 11 -19,5 -7,8 -38,1 31,4 -0,4 7,1 22,4 -0,4 12 38,6 25,3 11,3 -46,8 -0,4 12,2 1,0 -0,6 13 -1,7 -7,9 37,3 5,1 1,5 -3,3 3,1 0,0 14 2,9 -0,2 69,7 -14,2 2,1 -2,2 3,9 0,0 15 33,7 26,4 0,0 -56,5 2,8 -1,9 4,7 0,0 16 33,5 28,4 19,1 -69,4 3,4 -1,7 5,5 0,0 17 9,3 -8,8 -0,9 3,9 4,0 -1,6 6,3 0,1 18 -28,0 -13,9 1,1 46,6 -0,4 9,7 -18,3 -0,2 19 -17,0 -7,0 -13,6 52,9 -0,4 8,9 -7,9 -0,2 20 4,3 7,1 -13,7 4,3 -0,4 8,7 9,6 -0,3 21 31,7 24,4 17,6 -103,3 -0,3 6,6 7,6 -0,3 22 -19,1 -12,6 -3,0 39,8 -1,3 -0,5 31,7 0,4 23 -5,4 -3,2 -0,5 47,0 -2,6 0,6 -2,2 1,0 24 13,5 7,0 31,3 -18,6 6,5 -3,3 -36,2 1,7 25 -22,8 -16,4 -4,8 40,1 3,9 -2,1 -14,9 2,4 26 -0,9 8,6 1,8 -17,4 2,4 -0,9 -2,1 3,1 27 14,3 14,8 5,2 -56,8 0,3 0,5 -6,9 2,0 28 -14,7 -9,1 2,0 11,8 0,3 0,4 -6,0 0,6 29 -3,5 3,0 -6,2 8,4 0,2 0,4 -5,2 0,3 30 -14,2 -19,3 16,0 27,4 -1,4 1,1 -2,8 0,9 3.2.3.2. Nghiên cứu ứng dụng thuật toán PCR xác định đồng thời các dạng Bảng 3. 11. Ma trận hệ số hồi qui (Fj) của mô hình PCR Môi trƣờng As(III) As(V) DMA MMA As HCl 6M 2,0021 5,9652 3,4076 2,0147 HCl 1M 2,3598 7,0310 4,0164 2,3746 Đệm pH=2 2,5166 7,4981 4,2832 2,5324 Đệm pH=3 1,7609 5,2464 2,9970 1,7719 Đệm pH=4 1,1304 3,3680 1,9240 1,1375 Se Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet HCl 6M -46,5294 102,7499 2,1575 -7,9107 HCl 4M 27,8163 -10,0069 -13,1725 9,5689 HCl 2M 71,6252 -84,2144 21,6598 -19,1630 HCl 1M 70,5904 -103,7195 -32,8433 40,1533 pH = 2 -86,8850 63,3100 48,0624 16,3231 15 Sử dụng các câu lệnh theo thuật toán PCR chúng tôi thu được ma trân hệ số hồi quy như bảng 3.11, và phương sai của các PC ở bảng 3.12. Bảng 3. 12. Phương sai của các PC Các PC PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 As Giá trị phương sai 13,0337 0,1388 0,0132 0,0088 0,0035 % phương sai 98,7790 1,0516 0,0998 0,0667 0,0028 Se Giá trị phương sai 8,9340 0,0707 0,0508 0,0129 0,0006 % phương sai 98,5175 0,7792 0,5605 0,1427 0,0001 Từ các số liệu tính toán chúng tôi nhận thấy với hai PC đầu, ma trận hàm mục tiêu A trong không gian mới đã chiếm chiếm 99,8% thông tin từ tập dữ liệu ban đầu. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn 2 PC đầu để chuyển hóa tập số liệu gốc và xây dựng mô hình hồi quy trong không gian mới với hai PC này. Kết quả cho thấy với mô hình PCR với 2 PC lựa chọn cho sai số tương đối nhỏ ở hầu hết các mẫu và nằm trong phạm vi sai số cho phép của phép đo hàm lượng ppb (sai số cho phép tối đa 20%). Bảng 3. 13. Kết quả tính nồng độ các chất trong mẫu kiểm chứng theo phương pháp PCR STT Nồng độ As tìm đƣợc ppb Nồng độ Se tìm đƣợc ppb As(III) As(V) DMA MMA Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 1 2,4 8,4 6,6 2,3 1,00 12,04 0,35 2,00 2 3,0 9,7 6,7 2,9 0,98 12,08 0,30 4,00 3 3,3 9,1 4,3 3,4 0,96 12,11 0,26 6,00 4 3,8 9,2 1,9 4,1 1,01 12,02 0,85 1,00 5 4,0 9,2 1,1 4,4 1,01 12,04 2,81 1,00 6 4,7 11,1 1,6 5,1 1,03 12,03 3,77 1,00 7 2,1 5,1 1,1 2,3 1,00 12,07 5,75 1,00 8 1,3 6,6 8,0 1,0 2,29 1,67 0,54 4,92 9 1,5 5,5 4,7 1,4 4,29 1,63 0,65 4,93 10 1,3 6,2 7,1 1,0 6,29 1,58 0,77 4,93 11 2,9 7,1 1,7 3,1 8,01 1,88 0,79 5,01 12 3,3 8,0 1,7 3,5 12,01 1,79 1,02 5,02 13 3,1 7,3 1,1 3,4 1,98 2,05 1,93 5,00 14 3,4 7,8 0,7 3,8 1,97 4,07 1,90 5,00 15 1,8 7,1 6,8 1,6 1,97 6,08 1,87 5,00 16 2,4 6,6 2,8 2,5 1,96 8,09 1,85 5,01 17 3,3 8,1 1,9 3,5 1,96 10,10 1,82 5,01 18 2,3 7,3 4,7 2,3 6,01 0,92 1,19 5,00 19 3,1 8,1 2,9 3,3 6,00 0,93 2,17 5,00 20 4,7 10,7 1,0 5,1 6,00 0,94 3,64 5,00 21 1,8 5,3 3,1 1,8 6,00 0,96 5,11 5,00 22 2,0 5,7 2,8 2,0 1,04 10,01 0,31 4,99 23 1,7 5,4 3,6 1,7 3,13 9,87 0,45 4,97 16 24 4,1 10,1 2,2 4,5 5,22 9,72 0,58 4,95 25 3,8 9,0 1,5 4,1 7,30 9,58 0,72 4,94 26 2,4 8,5 7,1 2,2 9,40 9,43 0,86 4,91 27 2,2 7,1 4,9 2,2 6,00 7,93 3,17 0,50 28 1,5 6,0 5,8 1,3 6,00 7,94 3,15 1,50 29 3,1 7,7 2,0 3,3 6,00 7,95 3,13 2,50 30 3,9 9,8 2,8 4,2 6,10 7,88 3,05 3,48 Bảng 3. 14. Sai số (%) giữa mô hình tính PCR và nồng độ ban đầu của các mẫu tự tạo STT As(III) As(V) DMA MMA Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 1 -2,2 -6,1 -5,2 -7,4 0,0 3,7 20,7 -0,3 2 0,0 7,4 -4,8 -2,4 1,8 3,4 19,2 -0,2 3 -6,6 14,3 7,4 -3,8 3,6 3,1 27,8 -0,2 4 -4,1 -7,6 -6,6 3,4 -1,8 3,8 -20,5 -0,5 5 0,3 -7,6 5,3 -2,7 -1,1 3,7 6,3 -0,5 6 -5,3 -7,6 -18,7 2,9 -3,4 3,7 5,6 0,0 7 6,2 2,9 8,6 -8,5 0,0 3,4 4,2 -0,5 8 -11,1 -5,1 -0,6 0,6 8,5 16,2 -9,1 1,5 9 -0,2 -8,6 -5,4 -8,2 4,6 18,4 -21,8 1,4 10 -13,5 2,5 1,2 1,8 3,2 -5,8 -24,4 1,4 11 -3,0 19,2 13,9 -10,8 -0,1 6,0 21,1 -0,2 12 9,9 -6,0 14,1 1,3 -0,1 10,5 -2,5 -0,3 13 3,9 4,5 10,3 -3,3 1,1 -2,7 3,7 0,0 14 -2,0 -2,5 33,2 -6,0 1,3 -1,7 5,0 -0,1 15 19,7 1,3 -3,3 5,8 1,5 -1,4 6,3 -0,2 16 -2,4 -5,5 10,4 1,5 1,7 -1,2 7,6 -0,3 17 10,0 -4,8 -4,7 1,2 1,9 -1,1 8,9 -0,4 18 -6,0 22,2 4,5 -7,1 -0,2 8,3 -19,7 0,0 19 4,0 16,4 -4,7 9,5 -0,1 7,1 -8,8 0,0 20 4,2 7,1 2,2 2,6 0,0 5,9 8,9 0,0 21 -12,3 -12,0 3,0 -12,0 0,0 3,7 7,0 0,0 22 -0,4 13,6 -5,1 1,9 -3,9 -0,2 38,5 0,1 23 12,9 8,1 4,3 10,5 -4,3 1,3 10,7 0,5 24 3,7 1,0 11,9 -0,9 5,1 -2,4 -17,1 0,9 25 -4,8 12,4 -2,7 3,2 2,6 -0,8 27,5 1,3 26 -4,6 6,6 1,3 -11,1 1,1 0,7 13,6 1,7 27 -11,1 -4,8 -2,2 8,6 -0,1 0,9 -5,7 0,0 28 -0,4 9,0 -2,8 -12,8 0,0 0,8 -5,1 -1,8 29 3,8 10,5 0,6 -4,9 0,0 0,7 -4,4 0,0 30 -2,5 -2,0 10,2 3,9 -1,7 1,5 -1,9 0,5 3.3. Đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp 3.3.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp Sử dụng độ hấp thụ quang của các mẫu trắng, chúng tôi tính được các giá trị LOD, LOQ theo mô hình PCR – HVG – AAS như sau: 17 Bảng 3. 15. Kết quả xác định giá trị LOD và LOQ theo mô hình hồi quy đa biến LOD LOQ LOD LOQ LOD LOQ LOD LOQ As(III) As(V) DMA MMA 0,10 0,34 0,60 1,20 0,15 0,50 0,10 0,34 Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 0,10 0,30 0,61 1,04 0,21 0,80 0,27 0,67 3.3.2. Ảnh hưởng của chất không có trong mô hình hồi quy đa biến đến phép xác định đồng thời Chúng tôi thêm một dạng As khác (Arsenobetaine) với hàm lượng thay đổi vào một số mẫu giả, sau đó đem đo tín hiệu phổ AAS ở các môi trường tạo khí hiđrua hóa đã chọn, sử dụng mô hình hồi quy đa biến tuyến tính với thuật toán PCR để xác định nồng độ bốn dạng As(III) vô cơ, As(V) vô cơ, DMA, MMA. Kết quả cho thấy khi có thêm các dạng khác thì mô hình xây dựng từ bốn dạng vẫn cho kết quả có sai số nằm trong khoảng cho phép (<20%). 3.3.3. So sánh phương pháp PCR – HVG – AAS với phương pháp HPLC – HVG - AAS Chúng tôi gửi các mẫu tự tạo chứa bốn dạng As là As(III) vô cơ, As(V) vô cơ, DMA, MMA để phân tích theo phương pháp HPLC – HVG – AAS. Kết quả cho thấy nồng độ các dạng tìm được theo hai phương pháp không khác nhiều, một số mẫu cho sai số lớn hơn giới hạn cho phép là do trong quá trình pha mẫu chúng tôi đã sử dụng hàm lượng nằm sát giá trị LOD, LOQ của phương pháp. Sai số lớn mắc phải tập trung vào các dạng hữu cơ, đây là các dạng có hiệu suất khử thành khí hiđrua thấp và dễ bay hơi. 3.3.4. Đánh giá độ thu hồi của mô hình hồi quy đa biến Chúng tôi sử dụng các mẫu nước ngầm sau đó thêm các dạng As với hàm lượng khác nhau vào rồi phân tích xác định hàm lượng các dạng As trước và sau khi thêm. Kết quả xác định nồng độ các chất trong mẫu bằng phương pháp PCR thấy hiệu suất thu hồi ở các mẫu qua các lần thêm chuẩn phần lớn đều khá cao (>90%) và dao động trong vùng sai số cho phép của phép. 3.3.5. Độ chụm của phƣơng pháp PCR – HVG – AAS 18 Để đánh giá độ chụm của phương pháp PCR – HVG – AAS chúng tôi phân tích các mẫu tự tạo, mẫu nước mặt lặp lại 3 lần. Kết quả tính hàm lượng các dạng và các thông số khác cho thấy tất cả các giá trị ttính đều nhỏ hơn tbảng nên có thể kết luận rằng các giá trị trung bình này đều không sai khác có nghĩa với giá trị thực, các giá trị độ biến thiên (CV%) đều nhỏ ở các mức nồng độ khác nhau, nói cách khác, các phương trình tính riêng rẽ các dạng As, Se đều cho độ đúng cao. Bảng 3. 16. Kết quả tính độ đúng của phương pháp PCR – HVG – AAS Mẫu, thông số Mẫu tự tạo Mẫu thực (mẫu nƣớc mặt) As(III) As(V) DMA MMA As(III) As(V) DMA MMA 1 Trung bình 5,03 4,83 2,83 2,83 2,77 8,53 0,63 - Độ lệch chuẩn 0,208 0,152 0,058 0,153 0,15 0,25 0,06 - CV% 4,1 3,2 2,0 5,4 5,52 2,95 9,12 - ttính (tbảng = 2,45) 0,33 0,24 0,09 0,24 0,84 0,78 0,69 - 2 Trung bình 9,97 9,83 4,83 4,87 3,33 7,03 0,67 0,47 Độ lệch chuẩn 0,252 0,058 0,058 0,153 0,15 0,15 0,72 0,49 CV% 2,5 0,59 1,19 3,14 4,58 2,17 0,73 0,49 ttính (tbảng = 2,45) 0,40 0,09 0,09 0,24 1,12 0,86 0,93 1,20 Se Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet Se(IV) Se(VI) DMDSe SeMet 1 Trung bình 4,87 4,93 2,93 2,83 - - - - Độ lệch chuẩn 0,153 0,153 0,153 0,058 - - - - CV% 3,1 3,1 5,2 2,0 - - - - ttính (tbảng = 2,45) 0,24 0,24 0,24 0,09 - - - - 2 Trung bình 9,73 9,63 4,97 4,77 - - - - Độ lệch chuẩn 0,058 0,058 0,115 0,058 - - - - CV% 0,59 0,60 2,32 1,21 - - - - ttính (tbảng = 2,45) 0,09 0,09 0,18 0,09 - - - - 3.4. Nghiên cứu các điều kiện bảo quản mẫu phân tích 3.4.1. Ảnh hưởng của vật liệu bình chứa Hình 3. 1. Ảnh hưởng vật liệu bình chứa đến nồng độ các dạng của các nguyên tố As, Se 19 3.4.2. Ảnh hưởng của pH 3.5.3. Ảnh hưởng của không khí Hình 3. 1. Ảnh hưởng của oxi đến sự tồn tại của các dạng As, Se 3.4.4. Ảnh hưởng của ion Fe3+ Kết quả khảo sát cho thấy giá trị pH của mẫu không ảnh hưởng đến sự chuyển hóa dạng, mẫu cần bảo quản bằng các vật liệu không hấp phụ chất phân tích như PE,Teflon. Các dạng sẽ chuyển hóa khi có mặt oxi không khí và ion Fe3+, quá trình chuyển hóa chủ yếu là từ các hợp chất vô cơ có hóa trị thấp thành hợp chất vô cơ có hóa trị cao hơn. Chính vì vậy, cần sục nitơ vào trong mẫu trước khi đậy nắp kín để hạn chế hàm lượng oxi có trong mẫu. Với các mẫu có hàm lượng Fe3+ > 150ppb cần cho thêm EDTA 0,2M, thời gian bảo quản mẫu là 40h. Hình 3. 2. Ảnh hưởng của ion Fe3+ đến sự chuyển dạng của các nguyên tố As, Se Hình 3. 3. Độ thu hồi khi sử dụng EDTA loại trừ ảnh hưởng của ion Fe 3+ 3.5. Nghiên cứu quá trình xử lý mẫu phân tích dạng 3.5.1. Mẫu động vật thủy sinh 20 3.5. . . Khảo sát ảnh hưởng của chất hữu cơ đến quá trình phân tích các dạng As, Se Kết quả phân tích cho thấy khi có mặt của protein (abumin) không ảnh hưởng đến tín hiệu phân tích, còn chất béo (stearin) ảnh hưởng đến tín hiệu phân tích khi hàm lượng >0,5ppm. 3.5.1.2. Khảo sát tách loại chất béo bằng cột chiết pha rắn C18 Bảng 3. 17. Tóm tắt các điều kiện thực nghiệm loại bỏ chất béo bằng cột chiết C18 Điều kiện thực nghiệm Thông số Tốc độ nạp cột 3ml/phút Tốc độ rửa giải 3ml/phút Tỉ lệ dung môi rửa giải MeOH:H2O 3:7 Lượng chất béo tối đa trong mẫu 2ppm Số lần tái sử dụng cột 2 3.5.1.3. Nghiên cứu các điều kiện chiết rút các dạng As, Se trong mẫu động vật thủy sinh Qua kết quả khảo sát các thông số để chiết rút các dạng As, Se cụ thể như sau: dung dịch chiết sử dụng là MeOH:H2O tỉ lệ 1:1 cho As; 9:1 cho Se, thời gian chiết 60 – 80 phút, số lần chiết lặp 3 sẽ cho kết quả tốt nhất. 3.5.2. Mẫu đất, bùn Qua kết quả khảo sát các thông số để chiết rút các dạng As, Se cụ thể như sau: dịch chiết là dung dịch axit H3PO4 100mM, thời gian cho mỗi lần chiết 6h, số lần chiết lặp 3. 3.5.3. Mẫu thực vật Các thông số tối ưu chọn được quy trình xử lý mẫu thực vật là: với As tỉ lệ dung môi chiết MeOH:H2O = 3:7(v/v), thời gian chiết (rung siêu âm) 60 phút, số lần chiết lặp 2; với nguyên tố Se tỉ lệ dung môi chiết MeOH:H2O = 6:4, thời gian chiết (rung siêu âm) 80 phút, số lần chiết lặp 3. 3.5.4. Đánh giá độ thu hồi của quá trình xử lý mẫu Với các quy trình xử lý mẫu đưa ra cho hiệu suất thu hồi đều khá cao (trung bình sấp xỉ 82%), các kết quả phân tích cho thấy trong mẫu động vật thủy sinh và mẫu thực vật dạng As, Se hữu cơ chiếm ưu thế và ngoài các dạng DMA, MMA, DMDSe, SeMet còn có các dạng hữu cơ khác của các nguyên tố này. Đối với các mẫu bùn đất thì chỉ tồn tại các dạng vô cơ As(III), As(V), Se(IV), Se(VI) trong đó dạng có hóa trị