Tài liệu Nghiên cứu xác định 2,4 d và 2,4,5 t trong mẫu đất sân bay biên hòa bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HOÀNG THANH THÁI NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH 2,4-D VÀ 2,4,5-T TRONG MẪU ĐẤT SÂN BAY BIÊN HÒA BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HOÀNG THANH THÁI NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH 2,4-D VÀ 2,4,5-T TRONG MẪU ĐẤT SÂN BAY BIÊN HÒA BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG CAO Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS.TS. NGUYỄN XUÂN TRUNG HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Xuân Trung đã giao đề tài, đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lâm Vĩnh Ánh, ThS Hoàng Kim Huế đã luôn giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa Hoá, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hoá Phân tích, đã cho tôi những kiến thức quý giá trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, đồng nghiệp làm việc tại viện Hóa học- Môi trường Quân sự đã chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài này. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi. Hà Nội, ngày 31 tháng 10 năm 2015 Học viên Hoàng Thanh Thái MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN ........................................................................... 2 1.1. Sự ô nhiễm chất da cam trong đất ở sân bay Biên Hòa ....................... 2 1.2. Tổng quan về chất diệt cỏ 2,4-D và 2,4,5-T ........................................... 4 1.2.1. Tính chất của 2,4-D và 2,4,5-T ............................................................... 4 1.2.2. Ảnh hưởng của 2,4-D và 2,4,5-T đến môi trường và con người............. 5 1.3. Một số phƣơng pháp đã đƣợc sử dụng để phân tích 2,4-D và 2,4,5-T........ 7 1.4. Một số phƣơng pháp xử lý mẫu đất thƣờng đƣợc sử dụng để phân tích chất da cam ............................................................................................... 9 CHƢƠNG II. THỰC NGHIỆM .................................................................. 12 2.1. Mục tiêu nghiên cứu và nội dung nghiên cứu ..................................... 12 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................. 12 2.1.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 12 2.2. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 12 2.3. Thiết bị, hóa chất và dụng cụ dùng trong nghiên cứu ........................ 14 2.3.1. Hóa chất ................................................................................................ 14 2.3.2. Máy móc thiết bị và dụng cụ ................................................................. 14 2.3.3. Pha chế dung dịch chuẩn ...................................................................... 14 2.4. Các bƣớc tiến hành thí nghiệm ............................................................. 15 2.4.1. Tối ưu hóa thiết bị phân tích ................................................................. 15 2.4.2. Khảo sát quá trình làm sạch mẫu ......................................................... 16 2.4.3. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích.......................... 16 2.4.4. Tính toán kết quả phân tích ................................................................... 16 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 18 3.1 Tối ƣu hóa các điều kiện thiết bị HPLC ............................................... 18 3.1.1. Chọn bước sóng .................................................................................... 18 3.1.2. Chọn thể tích vòng mẫu......................................................................... 20 3.1.3. Khảo sát tỷ lệ thành phần pha động ..................................................... 20 3.1.4. Khảo sát nhiệt độ cột tách..................................................................... 22 3.1.5. Khảo sát tốc độ pha động ..................................................................... 24 3.2 . Đánh giá phƣơng pháp phân tích ........................................................ 26 3.2.1. Độ lặp lại của thiết bị phân tích ........................................................... 26 3.2.3. Giới hạn định lượng của thiết bị phân tích (LOQ) ............................... 28 3.2.4. Xây dựng đường chuẩn ......................................................................... 28 3.2.5. Độ chính xác của thiết bị phân tích ...................................................... 30 3.3. Tối ƣu hóa quá trình làm sạch mẫu .................................................... 32 3.3.1. Chuẩn bị cột silicagen đơn lớp ............................................................. 33 3.3.2. Làm sạch dịch chiết............................................................................... 33 3.4. Áp dụng phân tích mẫu đất thật ........................................................... 36 3.4.1. Quy trình phân tích mẫu thật ................................................................ 36 3.4.2. Tính toán giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp phân tích ................................................................................... 37 3.4.3. Khảo sát độ thu hồi của phương pháp phân tích ở các cấp hàm lượng khác nhau ........................................................................................................ 39 3.4.4. Kết quả phân tích mẫu đất sân bay Biên Hòa ...................................... 40 3.4.5. Tổng hợp kết quả phân tích mẫu thực tế .............................................. 47 KẾT LUẬN .................................................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 49 PHỤ LỤC ....................................................................................................... 53 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên tiếng Việt Tên tiếng Anh Kí hiệu viết tắt Axêtôn nitrin Acetonitril ACN Metanon Metanol MeOH Giới hạn phát hiện Limit of detection LOD Giới hạn định lượng Limit of quantity LOQ Hệ số biến thiên Coeficient variation CV Sắc kí lỏng hiệu năng cao High performance liquid chromatography HPLC Đi ốt mảng Diode array DAD Sắc kí khí Gas chromatography GC Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN Cơ quan Bảo vệ môi sinh United States Hoa Kỳ environmental protection EPA agency Dichlorophenoxyacetic acid Trichlorophenoxyaxetic acid 2,4-D 2,4,5-T DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Ảnh hưởng của thành phần pha động đến thời gian lưu, diện tích píc và độ phân giải ...............................................................................................................21 Bảng 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ cột đến thời gian lưu và diện tích píc ................23 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tốc độ pha động tới thời gian lưu, diện tích píc và độ phân giải .............................................................................................................................25 Bảng 3.4. Độ lặp lại của phép đo hỗn hợp chuẩn ở nồng độ 10 µg/ml .....................27 Bảng 3.5. Độ lặp lại của phép đo hỗn hợp chuẩn ở nồng độ 100 µg/ml...................27 Bảng 3.6. Khảo sát tìm giới hạn phát hiện của thiết bị .............................................28 Bảng 3.7. Sự phụ thuộc của diện tích píc vào nồng độ trong khoảng từ 1 µg/ml đến 20 µg/ml ....................................................................................................................29 Bảng 3.8. Sự phụ thuộc của diện tích píc vào nồng độ trong khoảng từ 20 µg/ml đến 100 µg/ml ..................................................................................................................30 Bảng 3.9. Độ đúng của phép đo ở các nồng độ khác nhau .......................................31 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi rửa giải MeOH/Axeton ..........................33 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi rửa giải là MeOH/H2O...........................34 Bảng 3.12. Khảo sát độ lặp lại của quá trình rửa giải chất phân tích qua cột ...........35 Bảng 3.13. Tính toán MDL, LOQ của 2,4-D ............................................................38 Bảng 3.14. Tính toán MDL, LOQ của 2,4,5-T .........................................................38 Bảng 3.15. Kết quả khảo sát độ thu hồi ở các cấp hàm lượng khác nhau ................39 Bảng 3.16. Bảng vị trí các địa điểm lấy mẫu ............................................................40 Bảng 3.17. Kết quả phân tích mẫu Đ05 và mẫu thêm chuẩn trên máy .....................41 Bảng 3.18. Kết quả phân tích mẫu Đ05 thực tế ........................................................42 Bảng 3.19. Kết quả phân tích mẫu Đ04 và mẫu thêm chuẩn trên máy .....................43 Bảng 3.20. Kết quả phân tích mẫu Đ04 thực tế ........................................................43 Bảng 3.21. Kết quả phân tích mẫu Đ03 và mẫu thêm chuẩn trên máy .....................44 Bảng 3.22. Kết quả phân tích mẫu Đ02 và mẫu thêm chuẩn trên máy .....................45 Bảng 3.23. Kết quả phân tích mẫu Đ02 thực tế ........................................................45 Bảng 3.24. Kết quả phân tích mẫu Đ01 và mẫu thêm chuẩn trên máy .....................46 Bảng 3.25. Kết quả phân tích mẫu Đ01 thực tế ........................................................46 Bảng 3.26. Tổng hợp kết quả phân tích mẫu ............................................................47 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Vị trí các khu vực đã khảo sát tại sân bay Biên Hòa ........................ 3 Hình 1.2.Cấu trúc của 2,4-D ............................................................................. 4 Hình 1.3. Công thức cấu tạo 2,4,5-T ................................................................. 5 Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống HPLC ......................................................... 13 Hình 3.1. Phổ UV của 2,4-D ........................................................................... 18 Hình 3.2. Phổ UV của 2,4,5-T ........................................................................ 19 Hình 3.3. Phổ UV của 2,4-D và 2,4,5-T ......................................................... 19 Hình 3.4. Sắc đồ của 2,4-D; 2,4,5-T khi tỉ lệ pha động là 70:30 .................... 21 Hình 3.5. Sắc đồ của 2,4-D; 2,4,5-T khi nhiệt độ cột tách là 40oC ................ 23 Hình 3.6. Sắc đồ của 2,4-D; 2,4,5-T khi tỉ lệ pha động là tốc độ pha động là 1 ml/phút ............................................................................................................ 25 Hình 3.7. Đường chuẩn của 2,4-D trong khoảng nồng độ từ 1 µg/ml đến 20 µg/ml ............................................................................................................... 29 Hình 3.8. Đường chuẩn của 2,4,5-T trong khoảng nồng độ từ 1 µg/ml đến 20 µg/ml ............................................................................................................... 29 Hình 3.9. Đường chuẩn của 2,4-D trong khoảng nồng độ từ 20 µg/ml đến 100 µg/ml ............................................................................................................... 30 Hình 3.10. Đường chuẩn của 2,4,5-T trong khoảng nồng độ từ 20 µg/ml đến 100 µg/ml ........................................................................................................ 30 Hình 3.11. Sắc đồ phân tích mẫu được rửa giải bằng hệ dung môi MeOH/H2O tỷ lệ 7:3 ................................................................................................................ 35 Hình 3.12. Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý mẫu ................................................ 37 Hình3.13. Sắc đồ phân tích mẫu Đ05 pha loãng 10 lần .................................. 42 Hình 3.14. Sắc đồ phân tích mẫu đất Đ04 pha loãng 10 lần ........................... 43 Hình 3.15. Sắc đồ phân tích mẫu đất Đ03 pha loãng 2 lần ............................. 44 Hình 3.16. Sắc đồ phân tích mẫu đât Đ02 ...................................................... 45 Hình.3.17. Sắc đồ phân tích mẫu đất Đ01 ...................................................... 46 MỞ ĐẦU Trong cuộc chiến tranh xâm lược Việt Nam, Quân đội Mỹ đã tiến hành cuộc chiến tranh hóa học kéo dài từ năm 1961 đến năm 1971 và đã sử dụng khoảng 76,5 triệu lít chất diệt cỏ phun rải xuống miền Nam Việt Nam bằng các phương tiện vận tải quân sự với mục đích phát quang, phá hoại mùa màng, tấn công và phòng vệ. Các chất diệt cỏ tồn tại lâu dài trong đất cũng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống và sức khỏe của người dân sống trong các khu vực đó. Một số nghiên cứu trong nước và trên thế giới cho thấy chất da cam/dioxin là nguyên nhân chính làm tăng khả năng mắc các bệnh như ung thư, dị thai, rối loạn nội tiết, suy gan, thận và nhiều bệnh nghiêm trọng khác. Trước tình hình đó nhiều hướng nghiên cứu để tìm ra các giải pháp giảm thiểu tạm thời, cô lập và xử lý những vùng đất và trầm tích nhiễm da cam/dioxin được đưa ra. Do đó việc nghiên cứu thiết lập phương pháp phân tích được hàm lượng chất độc da cam phù hợp với điều kiện máy móc thiết bị và hóa chất hiện có của đơn vị là cần thiết nhằm khảo sát mức độ ô nhiễm chất độc da cam trước và sau xử lý làm cơ sở phục vụ cho đề tài nghiên cứu xử lý. Vì vậy mục tiêu của đề tài đó là xây dựng được phương pháp xác định hàm lượng chất diệt cỏ trên đối tượng là một số mẫu đất lấy tại khu vực sân bay Biên Hòa trước khi đưa vào nghiên cứu xử lý bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao. 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. Sự ô nhiễm chất da cam trong đất ở sân bay Biên Hòa Hậu quả của cuộc chiến tranh da cam do quân đội Mỹ để lại cho đến hôm nay còn rất nặng nề, một thảm họa da cam chưa từng có trong lịch sử loài người. Sân bay Biên Hòa là một trong những điểm nóng về ô nhiễm da cam/dioxin. Việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp cô lập và xử lý là việc rất cấp bách, được chính phủ và Quân đội hết sức quan tâm. Trong số các chất độc hóa học mà Mỹ đã sử dụng thì chủ yếu là chất da cam, xanh và trắng. Trong đó chất da cam được sử dụng nhiều nhất, chiếm tới 64,40% về số lượng [10]. Chất da cam có thành phần phối trộn khoảng 50:50 phần trọng lượng của n-butylic este 2,4-D và 2,4,5-T. Trong quá trình sản xuất 2,4,5-T một chất độc không mong muốn được tạo thành là 2,3,7,8-Tetraclodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD) và là nguồn gốc của mọi tai họa do chất da cam và những chất có chứa 2,4,5-T và dẫn xuất của nó gây nên. Theo các số liệu thống kê của Young [15] đã có 74.175.920 lít chất diệt cỏ được sử dụng, các số liệu này được trình bày trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Số lƣợng ƣớc tính các chất diệt cỏ đƣợc sử dụng tại Việt Nam Chất diệt cỏ Thành phần Số thùng Số lít Thời gian Xanh lá cây 2,4,5-T 365 75.920 1962 Hồng 2,4,5-T 1.315 273.520 1961-1963 Tím 2,4-D; 2,4,5-T 12.475 2.594.800 1962-1965 Xanh Cacodylic Acid 29.330 6.100.640 1966-1972 Trắng 2,4-D; Picloram 104.800 21.798.400 1966-1972 2,4-D; 2,4,5-T 208.330 43.332.640 1965-1970 356.615 74.175.920 Da cam Tổng số Năm 1971 Chính phủ Mỹ đã thực hiện chiến dịch Pacer Ivy thu hồi và vận chuyển toàn bộ lượng chất phát quang chưa sử dụng được tàng trữ tại các sân bay quân sự như Đà Nẵng, Biên Hòa, Phù Cát… Tuy nhiên trong quá trình thu gom xử lý nhiều sự cố và các sai sót kỹ thuật đã xảy ra làm một lượng lớn các chất diệt cỏ bị tràn, đổ xả và phát tán vào môi trường gây ra sự ô nhiễm môi trường đất và không 2 khí nghiêm trọng. Những khu vực tồn lưu nhiều chất da cam/ dioxin hiện nay chủ yếu là các sân bay quân sự mà phần lớn là sân bay Biên Hòa và Đà Nẵng. Sân bay Biên Hòa nằm ở Phường Tân Phong, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai, tại tọa độ10°58’37” Bắc, 106°49’6” Đông, diện tích khoảng 1000 ha. Theo số liệu Bộ Quốc phòng Mỹ [5], [10] trong chiến tranh sân bay Biên Hòa tàng trữkhoảng 40 triệu lít chất diệt cỏ.Ô nhiễm da cam/Dioxin chủ yếu do rò rỉ, rửa các thiết bị và máy bay sau khi phun. Cuối những năm 1969, đầu 1970, một số tai nạn đã xảy ra, dẫn đến rò rỉ khoảng 28 nghìn lít chất độc màu da cam và 10 nghìn lít chất độc màu trắng. Đến năm 2010 đã điều tra được ba khu vực ô nhiễm chính đó là khu vực nạp, rửa máy bay sau khi phun rải thuốc, xung quanh khu vực ô nhiễm nặng nhất này là khu Nam sân bay và Tây nam đường băng. Tại sân bay Biên Hòa, các khu vực đã khảo sát mức độ ô nhiễm chất diệt cỏ/dioxin bao gồm: Khu vực Nam sân bay (khu A); Khu vực Pacer Ivy nằm ở Tây của đường băng; Khu Z1 và vùng vành đai Z1 đã được xác định là điểm nóng từ nhiều năm nay. Hình 1.1. Vị trí các khu vực đã khảo sát tại sân bay Biên Hòa [15] Kết quả khảo sát cho thấy nồng độ dioxin trong đất và trầm tích của khu vực Z1 rất cao, với nồng độ cao nhất là 410.000 ppt TEQ trong đất và 5.470 ppt TEQ trong trầm tích. Các khu vực phía Nam sân bay và khu vực vành đai Z1 nồng độ dioxin trong nhiều mẫu khảo sát vượt ngưỡng cho phép tại Việt Nam (QCVN 45:2012/BTNMT). Nồng độ tại khu vực Pacer Ivy phía Tây sân bay là tương đối cao, nồng độ trung bình ước tính khoảng 2.650 ppt TEQ [14], [15]. 3 1.2. Tổng quan về chất diệt cỏ 2,4-D và 2,4,5-T 1.2.1. Tính chất của 2,4-D và 2,4,5-T  Chất diệt cỏ 2,4-D 2,4-D là tên gọi tắt của Dichlorophenoxyacetic acid có công thức hóa học là C8H6Cl2O3 công thức cấu tạo được thể hiện ở hình 1.2. Hình 1.2.Cấu trúc của 2,4-D 2,4-D có khối lượng phân tử 221,04g/mol, ở dạng tinh khiết 2,4-D dạng bột, có mầu trắng đến mầu vàng. Nhiệt độ nóng chảy là 140,5oC và nhiệt độ bay hơi là 160 oC. Ở nhiệt độ25oC, 2,4-D có thể được hòa tan tới hàm lượng 900 mg/l. 2,4-D là thuốc diệt cỏ được tổng hợp từ các auxin, là thuốc diệt cỏ tán rộng. Hiện nay chủ yếu 2,4-D được sử dụng trong những hỗn hợp pha trộn với các loại thuốc diệt cỏ khác, có vai trò như một chất tăng cường tác dụng. Nó đang được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới. 4  Chất diệt cỏ 2,4,5-T 2,4,5-T là tên gọi tắt của acid 2,4,5-trichlorophenoxyaxetic acid. Công thức hóa học là C8H5Cl3O3, khối lượng phân tử 255,49 g/mol. Công thức cấu tạo được thể hiện ở hình 1.3. Hình 1.3. Công thức cấu tạo 2,4,5-T 2,4,5-T tinh khiết có dạng tinh thể rắn, không mùi, từ không màu đến vàng nâu nhạt, tan ít trong nước, độ hòa tan trong nước ở 30 oC là 238 µg/ml, tan tốt trong dung môi hữu cơ. Tỷ trọng là 1,8 g/cm3ở 20 oC. Nhiệt độ nóng chảy trong khoảng 154oC -158 oC.2,4,5-T được sử dụng như một chất diệt cỏ có tác dụng làm rụng lá cây, được phát triển vào cuối thập niên 40 của thế kỷ XX và sử dụng trong nông nghiệp. Ở điều kiện tổng hợp 2,4,5-T sản phẩm phụ là 2,3,7,8-TCDD đã được tạo ra và theo các tác giả, hàm lượng 2,3,7,8-TCDD có trong 2,4,5-T vào khoảng từ 0,07 tới 6,2 ppm. 2,4,5-T là loại thuốc diệt cỏ được sử dụng rộng rãi cho tới khi chúng bị rút khỏi thị trường vào cuối thập niên 1970. 1.2.2. Ảnh hưởng của 2,4-D và 2,4,5-T đến môi trường và con người  Ảnh hƣởng của 2,4,5-T và 2,4-D tới môi trƣờng Ô nhiễm 2,4,5-T và 2,4-D ở Việt Nam còn từ các nguồn khác. Tuy nhiên, trong khuôn khổ luận văn này chúng tôi chỉ nghiên cứu về có nguồn gốc từ nguồn ô nhiễm chất diệt cỏ do chiến tranh. Quân đội Mỹ đã rải chất diệt cỏ chứa 2,4,5-T, 2,4-D và tạp chất dioxin lên khoảng 27% tổng diện tích Việt Nam. Khoảng hơn 2 triệu ha rừng đã bị tác động của chất diệt cỏ [5], [10].Tác dụng tức thời của chất diệt cỏ là làm cho các loài cây rừng bị trụi hết lá, rất nhiều loài cây bị chết, môi trường và sinh cảnh bị thay đổi nhanh chóng [7]. Tại các vùng rừng bị rải lặp đi lặp lại nhiều lần, hệ sinh thái rừng 5 bị phá hủy hoàn toàn và cho đến nay tại những nơi này chưa có cây mọc tự nhiên như khu rừng Mã Đà (Đồng Nai), thung lũng A Lưới (Thừa Thiên Huế) v.v. [7]. Chất diệt cỏ sau khi được phun xuống có thể tích tụ không những trong đất mà còn phân tán trong lớp nước mặt, nước ngầm, không khí, tích tụ trong thực vật, gây nhiều sự cố và hiểm họa cho môi trường và từ đó tác động dây chuyền đến con người, động thực vật và các vi sinh vật. Hậu quả là làm suy thoái hệ sinh thái tự nhiên. Các chất này giết chết các động vật, thực vật, vi sinh vật và nhiều loại sinh vật khác làm cho chúng không thể phục hồi lại được, làm thay đổi hoàn toàn cấu trúc quần xã và chủng loại động vật, thực vật [7]. Chất độc hóa học ngấm vào trong đất, tích tụ lại trong cơ thể thực vật nên ít bị phân hủy bởi một số yếu tố như ánh sáng mặt trời, tia cực tím, nhiệt độ. Các chất này tồn tại dưới dạng hỗn hợp và các yếu tố môi trường nhiều khi chưa thuận lợi cho các quá trình phân hủy sinh học tự nhiên. Chiến tranh kết thúc đã hơn 30 năm, lượng chất độc hóa học còn lại trong đất rất lớn, đặc biệt là 2,4,5-T, 2,4-D, dioxin tại các điểm nóng. Tại các căn cứ quân sự cũ của Mỹ ở sân bay Đà Nẵng, Biên hòa và Phù Cát bị ô nhiễm 2,4,5-T ; 2,4-D ; dioxin ở mức độ cao. Nghiên cứu chọn lựa và áp dụng các phương pháp thích hợp để tấy độc ngay các “Điểm nóng” là nhiệm vụ rất cần thiết đặt ra cho các nhà khoa học và công nghệ cần quan tâm giải quyết.  Ảnh hƣởng của 2,4,5-T, 2,4-D đến con ngƣời Ước tính có 3181 ngôi làng Việt Nam bị rải trực tiếp, với khoảng 4,8 triệu người đã tiếp xúc với chất độc hóa học do Mỹ rải xuống [7]. Theo báo cáo mới nhất của Viện Y khoa Hoa Kỳ năm 2002, có 37 bệnh ở người liên quan đến dioxin ở các cấp độ khác nhau như ban clo, ung thư mô mềm, ung thư dạng Hodkin, ung thư dạng không Hodkin, một số bệnh thần kinh cấp tính, gai đốt cột sống, sẩy thai, dị tật bẩm sinh v v. Trong số những người đã tiếp xúc với các chất độc hóa học này. Nhiều người bị phơi nhiễm đã mắc phải những căn bệnh nguy hiểm và một số bệnh di truyền cả sang các thế hệ sau. 6 1.3. Một số phƣơng pháp đã đƣợc sử dụng để phân tích 2,4-D và 2,4,5-T Trên thực tế các nhóm chất diệt cỏ phenoxyaxetic axit và các dẫn xuất của nó được phân tích định lượng bằng hai phương pháp chính đó là sắc kí lỏng hiệu năng cao hoặc sắc kí khí sử dụng các detector tử ngoại (UV), nhiệt phun (TS), khối phổ (MS), hoặc là cộng kết điện tử (ECD). Phân tích được các chất trong nhóm chất này có quy trình khá phức tạp. Chất định phân thường phải được chiết từ nền mẫu đất bằng các phương pháp như soxhlet, chiết siêu âm, chiết lắc…. Sau đó được loại tạp chất bằng chiết lỏng – lỏng hoặc chiết pha rắn, rồi cô về thể tích nhỏ và đưa vào phân tích [31], [32]. Chất diệt cỏ 2,4-D trong đất đã được phân tích bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao theo TCVN 6134 : 1996 với LOD là 0,01 ppm và hiệu suất thu hồi từ 90-96% và độ lệch chuẩn với n bằng 5 là 6,0 %. Phương pháp này còn dùng để phân tích các chất khác trong nhóm trừ cỏ phenoxyaxetic axit [2]. Ngoài ra các nhóm chất phenoxyaxetic axit trong cả hai đối tượng đất và nước cũng được phân tích bằng phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao sử dụng detector tử ngoại (UV) hoặc nhiệt phun, hoặc khối phổ theo TCVN 6134 : 2009 [3]. Phương pháp này hoàn toàn tương đương với method 8321A của cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) [32]. Ở phương pháp này, mẫu đất được chiết bằng dung môi dietyl ete sau đó đưa về dung môi acetonnitril trước khi chạy máy. Phương pháp có độ thu hồi từ 90 đến 103%. Độ chụm tốt với 2,4-D là 9-22%; 2,4,5-T là 2328%. Giới hạn phát hiện xác định được đối với 2,4-T là 0,29 µg/l; 2,4,5-T là 0,65 µg/l. Trong nghiên cứu công bố năm 2005, tác giả Sanjay M. Kashyap và các đồng nghiệp [19] đã phân tích nhanh 2,4-D trong đất bằng phương pháp HPLC/UV sau khi chiết ra khỏi đất bằng phương pháp chiết Soxhlet. Phương pháp có độ thu hồi tốt nằm trong khoảng 85-100%. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ước lượng được là 0,003 ppm và 0,006 ppm. Các chất diệt cỏ nhóm phenoxyaxetic axit và các dẫn xuất còn được phân tích bằng phương pháp sắc ký lỏng ghép nối trực tiếp với chiết pha rắn. Mẫu đất được chiết bằng hỗn hợp dung môi Metanol/nước trong lò vi sóng để tách lấy chất 7 định phân. Phương pháp cho độ thu hồi cao trên 80%. Giới hạn phát hiện là 20-40 ng/g. Giới hạn định lượng từ 30-50 ng/g [17]. Các tác giả Lê Văn Nam, Lê Xuân Sinh [9] đã sử nghiên cứu phân tích hàm lượng 2,4,5-T trong mẫu nước và trầm tích. Phương pháp cho độ thu hồi với mất đất khá cao 75,67%, giới hạn phát hiện (MDL) của phương pháp tính toán được là 1,378 µg/kg, giới hạn định lượng (LOQ) là 4,587 µg/kg. Tác giả Trương Thị Tố Oanh [11] đã sử dụng phương pháp sắc kí lỏng ghép nối hai lần khối phổ (LC-MS/MS) với kỹ thuật chiết QuEChERS để khảo sát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong gạo. Theo tác giả phương pháp phân tích được trình bày trong nghiên cứu này có ưu điểm vượt trội là xác định được đồng thời dư lượng nhiều thuốc Bảo vệ thực vật đang được sử dụng phổ biến hiện nay tại Việt Nam. Nghiên cứu này tập trung xác định sự tồn lưu các chất diệt cỏ họ Phenoxy acid có trong gạo bằng kỹ thuật xử lý mẫu QuEChERS với phương pháp phân tích LC-MS/MS. Ưu điểm của kỷ thuật này là có thể xác định được cả hai dạng tồn tại: acid và methyl ester của các thuốc diệt cỏ. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, ứng với dạng acid tự do, phương pháp cho phép định lượng tốt các hợp chất trên với giới hạn phát hiện (LOD) thấp từ 0.75 – 1.5 μg.kg-1 và hiệu suất thu hồi từ 88.14-107%. Với dạng methyl ester, phương pháp cho giới hạn phát hiện từ 1.1 – 3.0 μg.Kg-1 và hiệu suất thu hồi từ 41.74 – 87.5%. Rana Jit Purkayastha [18] đã sử dụng phương pháp phương pháp sắc ký khí với detector bắt điện tử để xác định đồng thời 2,4-D, 2,4,5-T, trong đất và nước đạt độ thu hồi cao, độ nhạy từ 0,03 – 0,05 ppm. In Suk Kim, Fassil I. Sasinos [16] và các đồng nghiệp đã phân tích hàm lượng các thuốc trừ cỏ nhóm phenoxy dạng axít và ester trong mẫu đất và nước với độ tin cậy cao. Hiệu suất thu hồi của các chất phân tích đều lớn hơn78%. Ngoài ra dư lượng 2,4-D trong rau quả đã được xác định trong TCVN 8322 : 2010 [4]. 2,4-D trong mẫu thử đã được chiết bằng dung môi metanol, được ester hóa và được phân tích bằng phương pháp sắc kí khí sử dụng detector ECD. Phương pháp này cho giới hạn định lượng là 0,01 mg/kg. Độ thu hồi từ 70-110%. 8 Tác giả Smith AE [22] đã phân tích hàm lượng 2,4-D trong lúa mì bằng phương pháp sắc ký khí sử dụng detector ECD đạt hiệu quả cao, khi thử nghiệm mẫu liên phòng cho độ chụm từ 83 – 88%. Siltanen H, Rosenberg C [21] đã phân tích hàm lượng 2,4-D trong một số loại thực vật bằng phương pháp sắc kí khí. Mẫu được chiết bằng diethyl ether, thủy phân bằng kiềm, loại tạp chất bằng sắc ký cột, methyl hóa của các axit tự do. Giới hạn phát hiện là 0,05 ppm 2,4-D và 0,02 ppm cho 2,4,5-T cho một mẫu 20 g, độ thù hồi đạt từ 75% 111%. Trường đại học Cape Town - Cộng hòa Nam phi đã đưa ra quy trình phân tích một số thuốc trừ cỏ thuộc nhóm phenoxy clo hóa [23]. Chất phân tích sau khi được tách chiết khỏi nền mẫu, làm sạch qua cột pha đảo C18 rồi phân tích bằng phương pháp sắc kí lỏng với detector MS-MS. Phương pháp được chứng minh có độ lặp lại tốt. Độ thu hồi của cả 2,4-D và 2,4,5-T ở hai cấp hàm lượng 10 ppb và 100 ppb đều trong khoảng từ 87 -102%. Độ tái lặp đều dưới 4%. 1.4. Một số phƣơng pháp xử lý mẫu đất thƣờng đƣợc sử dụng để phân tích chất da cam Nguyên tắc chung của việc phân tích thuốc bảo vệ thực vật và một số nhóm chất hữu cơ khó phân hủy trong đất là sau khi chuẩn bị mẫu sơ bộ, chất định phân được chiết ra khỏi nền mẫu bằng các phương pháp như chiết soxhlet, chiết lắc, chiết siêu âm [24], [25], [26]. Quá trình chiết có thể sử dụng các dung môi hữu cơ như diclometan, n-hexan, toluen, axeton, heptan hoặc hỗn hợp các dung môi này theo tỷ lệ thích hợp. Chất phân tích sau khi được tách khỏi nền mẫu sẽ phải làm sạch trước khi đi vào phân tích bằng các phương pháp như chiết lỏng – lỏng, chiết pha rắn với các vật liệu khác nhau như florisil, silicagel, nhôm ô xít v v. Trong method 3600 US.EPA [28] đã đưa ra hướng dẫn chung về việc lựa chọn thích hợp các phương pháp làm sạch cho các nhóm chất khác nhau. Trong việc phân tích lượng vết các chất hữu cơ, sản phẩm sau chiết chứa rất nhiều tạp chất cần loại bỏ, vì vậy việc sử dụng phương pháp chiết, loại dung môi và 9 lượng dung môi chiết, thời gian tách chiết, phương pháp làm sạch, còn tùy thuộc vào bản chất của chất phân tích, thiết bị phân tích, điều kiện của phòng thí nghiệm. Theo TCVN 6134:1996 [2] hướng dẫn: dư lượng các loại chất trừ cỏ thuộc nhóm phenoxyaxetic axit được chiết soxhlet bằng dung môi axeton, sau đó dịch chiết được thủy phân bằng kiềm, sau đó axit hóa dung dịch thủy phân để chuyển về dạng axit. Chiết dạng axit sang pha hữu cơ bẳng dung môi etyl axetat. Làm sạch pha hữu cơ bẳng cột sắc kí chứa silicagel trước khi đưa vào phân tích trên thiết bị HPLC với detector UV. Phương pháp có độ thu hồi khá tốt từ 90% - 96%. Độ lệch chuẩn xấp xỉ từ 7 – 6% (n = 5) ở cấp hàm lượng 0,1 ppm và 1 ppm. Theo method 8321A [32] và method 8151A [31] được ban hành bởi Cơ quan Bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ hướng dẫn: chất phân tích được tách ra khỏi nền mẫu bằng phương pháp chiết tách thông thường bằng dung môi dietyl ete và axeton trong vòng 20 phút. Sau đó dịch chiết được axit hóa đến pH nhỏ hơn 2, chuyển chất phân tích sang pha hữu cơ bằng dung môi dietyl ete, chưng cất quay đến khô và hòa tan cặn bằng dung môi axetonitril trước khi phân tích trên hệ sắc kí. Ngoài các phương pháp như chiết lỏng – lỏng, chiết soxhlet để tách chất phân tích ra khỏi nền mẫu thì phương pháp chiết siêu âm cũng được sử dụng rất phổ biến [3], [12], [31]. Ưu điểm của phương pháp này là nhanh, hiệu quả chiết cao nhưng đòi hỏi phòng thí nghiệm phải trang bị thiết bị ly tâm đắt tiền. Trong vài năm gần đây một phương pháp xử lý mẫu được coi là có ưu điểm vượt trội được sử dụng để tách được đồng thời dư lượng nhiều thuốc bảo vệ thực vật đang được sử dụng phổ biến đó là kỹ thuật xử lý mẫu QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged, safe) [11], [20], [23]. Chất phân tích được tách ra khỏi nền mẫu bằng cách ly tâm, sau đó dịch chiết được axit hóa, và tiếp tục ly tâm để chuyển chất phân tích sang dung môi hữu cơ phù hợp. Dịch dung môi hữu cơ chứa chất phân tích được làm sạch qua cột C18 và lọc qua phin lọc trước khi đưa vào hệ sắc kí. Phương pháp đã được thẩm định là có ổn định (độ lệch chuẩn tương đối từ 3 – 15% [20], và có độ thu hồi khá cao (độ thu hồi trong khoảng 70-92% [20]). Trong luận văn này, chúng tôi lựa chọn phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detector UV để xác định hàm lượng độc chất da cam trong các 10 mẫu đất nhiễm tại sân bay Biên Hòa. Quy trình phân tích mẫu đất do chúng tôi tham khảo trong các quy trình chuẩn của US-EPA và Tiêu chuẩn Việt Nam. Lý do lựa chọn phương pháp này vì đơn giản, ít tốn kém so với phương pháp sắc kí khí, trang bị về máy móc sẵn có trong phòng thí nghiệm. Phương pháp tuy có độ nhạy không cao như một số phương pháp khác nhưng phù hợp để phân tích mẫu đất có hàm lượng chất định phân lớn, không cần phải làm giàu mẫu. Thay vào đó chúng tôi chú trọng khảo sát đến quá trình làm sạch mẫu bằng cách chiết pha rắn sử dụng vật liệu nhồi cột là silicagel. 11 CHƢƠNG II. THỰC NGHIỆM 2.1. Mục tiêu nghiên cứu và nội dung nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của đề tài đó là xây dựng được phương pháp xác định hàm lượng chất diệt cỏ trên đối tượng là một số mẫu đất lấy tại khu vực sân bay Biên Hòa trước khi đưa vào nghiên cứu xử lý bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao. 2.1.2. Nội dung nghiên cứu Với mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, một số vấn đề được đưa ra giải quyết bao gồm: - Nghiên cứu để tìm và chọn được những điều kiện tối ưu sau: Bước sóng hấp thụ cực đại, nhiệt độ cột tách, thành phần pha động, tốc độ pha động và thẩm định phương pháp dựa vào việc đánh giá độ lặp lại, độ đúng, tính toán giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phép đo để xác định 2,4-D và 2,4,5-T bằng kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao. - Nghiên cứu tìm được điều kiện làm sạch mẫu bằng cột silicagel đơn lớp và xác định độ thu hồi của toàn bộ quá trình xử lý mẫu ở các cấp hàm lượng khác nhau. - Áp dụng phương pháp đã xây dựng để phân tích 5 mẫu đất nhiễm lấy từ sân bay Biên Hòa. 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu Sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) là quá trình tách chất xảy ra trên cột tách với pha tĩnh là chất rắn, pha động là chất lỏng (sắc ký lỏng- rắn). Mẫu phân tích được chuyển lên cột tách ở dạng dung dịch. Khi tiến hành chạy sắc ký, các chất phân tích được phân bố liên tục giữa pha động và pha tĩnh. Trong hỗn hợp các chất, do cấu trúc phân tử và tính chất lí hoá của các chất khác nhau, nên khả năng tương tác của chúng với pha tĩnh và pha động khác nhau. Do vậy, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau. Cấu tạo của hệ thống HPLC: 12