Xác định hợp chất polybiphenyl clorua (PCB) trong mẫu môi trường bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC MS)

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ELISA: Xét nghiệm miễn dịch liên kết với enzym EPA: Cục bảo vệ môi trường Mỹ GC-ECD: Sắc ký khí detector bắt điện tử GC-MS Sắc ký khí ghép nối khối phổ HPLC: Sắc k

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-NGÔ THỊ NGỌC THÚY

XÁC ĐỊNH HỢP CHẤT POLYBIPHENYL CLORUA (PCB) TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ GHÉP NỐI KHỐI PHỔ (GC/MS)

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60 44 29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM LUẬN

Hà Nội - 2014

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Luận - Trường ĐH Khoa học Tự nhiên đã tận tình hướng dẫn về chuyên môn, phương pháp nghiên cứu, luôn tận tình,thông cảm với hoàn cảnh của em giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Hóa học, Trường ĐH Khoa học

Tự nhiên đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn em trong quá trình học tập và động viên, giúp đỡ em thực hiện đề tài

Em cũng xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo và cán bộ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội đặc biệt là Phòng thí nghiệm nghiên cứu và triển khai Công nghệ Môi trường - Vilas 406HH đã ta ̣o điều kiê ̣n v ề phương tiện nghiên cứu, cơ sở vật chất và thời gian để em triển khai thí nghiệm để hoàn thành thực nghiệm của luận văn này

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè lớp Cao học khóa 2009

- 2011 đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2014

Ngô Thị Ngọc Thúy

Trang 4

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1 Tổng quan về Polyclo biphenyl (PCBs) Error! Bookmark not defined

1.1.1 Giới thiệu chung Error! Bookmark not defined 1.1.2 Tính chất hóa lý của các chất PCBs Error! Bookmark not defined 1.1.3 Ứng dụng của PCBs Error! Bookmark not defined 1.1.4 Tình hình sử dụng PCBs tại Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.1.5 Sự ô nhiễm PCBs Error! Bookmark not defined

1.1.5.1 PCBs trong không khí Error! Bookmark not defined 1.1.5.2 PCBs trong đối tượng sinh học Error! Bookmark not defined 1.1.5.3 PCBs trong trầm tích Error! Bookmark not defined

1.1.6 Độc tính của các hợp chất PCBs Error! Bookmark not defined

1.1.6.1 Ảnh hưởng của PCBs đối với động vật Error! Bookmark not defined

defined

1.2 Phương pháp xử lí mẫu để phân tích PCBs Error! Bookmark not defined

1.2.1 Chiết lỏng - lỏng Error! Bookmark not defined 1.2.2 Phương pháp chiết rắn - lỏng SLE (solid - liquid extraction) Error!

Bookmark not defined

1.2.2.1 Chiết rắn - lỏng bằng kỹ thuật lắc Error! Bookmark not defined 1.2.2.2 Chiết rắn - lỏng bằng kỹ thuật siêu âm Error! Bookmark not defined 1.2.2.3 Chiết rắn - lỏng bằng kỹ thuật Soxhlet Error! Bookmark not defined 1.2.2.4 Chiết rắn - lỏng bằng kỹ thuật vi sóng Error! Bookmark not defined

1.2.3 Phương pháp chiết pha rắn SPE (solid phase extraction) Error!

1.2.4 Phương pháp vi chiết pha rắn SPME (solid phase microextraction) Error! Bookmark not defined

Trang 5

1.2.5 Phương pháp chiết lỏng siêu tới hạn (Supercritical fluid extractionP: SFE) Error! Bookmark not defined 1.2.6 Phương pháp chiết lỏng có hỗ trợ áp suất (Pressurized liquid extraction: PLE) Error! Bookmark not defined

1.3 Các phương pháp phân tích PCBs Error! Bookmark not defined

1.3.1 Phương pháp phân tích nhanh Error! Bookmark not defined 1.3.2 Phương pháp sắc kí khí Error! Bookmark not defined 1.3.3 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao Error! Bookmark not defined 1.3.4 Các phương pháp khác Error! Bookmark not defined 1.3.5 Các phương pháp phân tích PCBs áp dụng ở PTN tại Việt Nam Error!

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Error!

Bookmark not defined

2.1 Đối tượng và nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined

2.2 Thiết bị , dụng cụ, hóa chất Error! Bookmark not defined

2.2.1 Thiết bị phân tích mẫu Error! Bookmark not defined 2.2.2 Thiết bị chuẩn bị mẫu Error! Bookmark not defined 2.2.3 Dụng cụ Error! Bookmark not defined 2.2.4 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.2.5 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3.6 Phương pháp lấy mẫu Error! Bookmark not defined 2.3.7 Phương pháp xử lý mẫu Error! Bookmark not defined 2.3.8 Phân tích định lượng Error! Bookmark not defined

2.4 Tiến hành thực nghiệm Error! Bookmark not defined

2.4.1 Thí nghiệm tìm điều kiện tối ưu phân tích 6 PCBs bằng GC-MS Error!

2.4.2 Thí nghiệm tìm điều kiện xử lý mẫu Error! Bookmark not defined

2.4.2.1 Đối với mẫu đất Error! Bookmark not defined 2.4.2.2 Đối với mẫu dầu biến thế Error! Bookmark not defined

Trang 6

2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Tối ưu hóa các điều kiện phân tích PCBs bằng GC-MSError! Bookmark not defined

defined

3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khí mang Heli tới thời gian lưu, diện tích pic Error! Bookmark not defined 3.1.3 Khảo sát nhiệt độ của bộ phận ghép giữa máy sắc ký và khối phổ (interface) tới độ nhạy Error! Bookmark not defined 3.1.4 Lựa chọn chương trình nhiệt độ Error! Bookmark not defined 3.1.5 Chế độ chạy chọn lọc ion (Selected Ion Monitoring-SIM) Error!

3.2 Xây dựng đường chuẩn và đánh giá phương phápError! Bookmark not

defined

3.2.1 Khảo sát để xây dựng đường chuẩn Error! Bookmark not defined 3.2.2 Giới hạn phát hiện và định lượng Error! Bookmark not defined

3.2.2.1 Giới hạn phát hiện (LOD) Error! Bookmark not defined 3.2.2.2 Giới hạn định lượng (LOQ) Error! Bookmark not defined

3.2.3 Đánh giá độ lặp lại của thiết bị Error! Bookmark not defined

3.3 Khảo sát điều kiện xử lý mẫu đất Error! Bookmark not defined

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng dung môi đến hiệu suất chiếtError! Bookmark not

defined

3.3.2 Khảo sát tối ưu quá trình làm sạch và rửa giải.Error! Bookmark not

defined

3.4 Khảo sát điều kiện xử lý mẫu dầu biến thế Error! Bookmark not defined

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích dung môi tới hiệu quả làm sạch Error!

not defined

3.5 Quy trình phân tích mẫu Error! Bookmark not defined

Trang 7

3.5.1 Quy trình phân tích mẫu đất Error! Bookmark not defined 3.5.2 Quy trình phân tích mẫu dầu biến thế Error! Bookmark not defined

3.6 Tính toán kết quả Error! Bookmark not defined

3.6.1 Tính nồng độ các cấu tử PCB trong mẫu phân tíchError! Bookmark not

defined

3.6.2 Tính hiệu suất thu hồi Error! Bookmark not defined 3.6.3 Tính độ lệch, độ lệch chuẩn tương đối Error! Bookmark not defined

3.7 Đánh giá quy trình phân tích Error! Bookmark not defined

3.7.1 Mẫu trắng phương pháp Error! Bookmark not defined 3.7.2 Mẫu thêm, mẫu lặp Error! Bookmark not defined 3.7.3 Phân tích mẫu thực Error! Bookmark not defined

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 1

Trang 8

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ELISA: Xét nghiệm miễn dịch liên kết với enzym

EPA: Cục bảo vệ môi trường Mỹ

GC-ECD: Sắc ký khí detector bắt điện tử

GC-MS Sắc ký khí ghép nối khối phổ

HPLC: Sắc ký lỏng hiệu năng cao

HRGC-HRMS: Sắc ký khí phân giải cao ghép nối với khối phổ phân giải cao IUPAC: Liên minh Quốc tề về Hóa học thuần túy và Hóa học ứng dụng LOD: Giới hạn phát hiện

LOQ: Giới hạn định lượng

MAE: Chiết kỹ thuật lò vi sóng

PCBs: Polyclo biphenyl

PLE: Chiết hỗ trợ áp suất

PTN: Phòng thí nghiệm

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

R%: Độ thu hồi

RSD: Độ lệch chuẩn tương đối

SD: Độ lệch chuẩn

SFE: Chiết siêu tới hạn

SIM: Chế độ chọn lọc ion

SLE: Chiết rắn lỏng

SPE: Chiết pha rắn

SPME: Vi chiết pha rắn

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TEF: Hệ số độc tương đương

WHO: Tổ chức y tế thế giới

Trang 9

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của PCBs Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Biểu đồ thống kê lượng PCBs đã sản xuất trên thế giới.Error! Bookmark

not defined

Hình 1.3 Sơ đồ miêu tả sự vận chuyển và tồn tại của các hợp chất PCBs trong môi

trường Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Công thức cấu tạo của 12 PCBs giống dioxin.Error! Bookmark not defined

Hình 1.5 Mô hình chiết lỏng - lỏng Error! Bookmark not defined Hình 1.6 Mô hình chiết hỗ trợ sóng siêu âm Error! Bookmark not defined Hình 1.7 Mô hình chiết Soxlhet Error! Bookmark not defined Hình 1.8 Mô hình chiết lò vi sóng Error! Bookmark not defined Hình 1.9 Các bước thực hiện của phương pháp SPEError! Bookmark not defined

Hình 1.10 Ví dụ hai bộ kim chiết loại SPME Error! Bookmark not defined Hình 1.11 Mô hình phương pháp chiết PLE Error! Bookmark not defined Hình 1.12 Sơ đồ thiết bị sắc kí khí Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Thiết bị phân tích sắc kí ghép nối khối phổGC 6980-MS 5975 Error!

Bookmark not defined

Hình 2.2 Một số thiết bị xử lí mẫu Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Ảnh hưởng của tốc độ khí mang Heli đến diện tích picError! Bookmark

not defined

Hình 3.2 Ảnh hưởng của tốc độ khí mang Heli tới thời gian lưu của các cấu tử

Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ bộ phận ghép nối GC-MS tới độ nhạy Error!

Hình 3.4 Sắc ký đồ khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ bộ phận ghép nối GC-MS Error!

Trang 10

Hình 3.5 Sắc ký đồ hỗn hợp 6 cấu tử PCBs nồng độ 10µg/LError! Bookmark not

defined

Hình 3.6 Sắc ký đồ hỗn hợp 6 cấu tử PCBs nồng độ 20µg/LError! Bookmark not

defined

Hình3.7 Sắc ký đồ hỗn hợp 6 cấu tử PCBs nồng độ 50µg/LError! Bookmark not

defined

Hình 3.8 Sắc ký đồ hỗn hợp 6 cấu tử PCBs nồng độ 100µg/LError! Bookmark not defined

Hình 3.9 Sắc ký đồ hỗn hợp 6 cấu tử PCBs nồng độ 200µg/LError! Bookmark not defined

Hình 3.10 Sắc ký đồ hỗn hợp 6 cấu tử PCBs nồng độ 500µg/LError! Bookmark

not defined

Hình 3.11 Đường chuẩn của PCB 28 Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Đường chuẩn của PCB 52 Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Đường chuẩn của PCB 101 Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Đường chuẩn của PCB 138 Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Đường chuẩn của PCB 153 Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Đường chuẩn của PCB 180 Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi và dung môi chiếtError! Bookmark

not defined

Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi và dung môi chiết - chiết siêu âm

Error! Bookmark not defined Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn hiệu suất chiết và khối FlorisilError! Bookmark not

defined

Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi và dung môi rửa giải Error!

Hình 3.21 Độ thu hồi PCBs trong mẫu dầu biến thế vào thể tích n-hexan Error!

Hình 3.23 Sơ đồ phân tích mẫu đất Error! Bookmark not defined

Trang 11

Hình 3.24 Sơ đồ phân tích mẫu dầu biến thế Error! Bookmark not defined

Trang 12

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Cách đánh số thứ tự PCBs theo IUPAC Error! Bookmark not defined Bảng 1.2 Các nhóm (họ) PCBs và số các đồng phân trong mỗi nhóm Error!

Bookmark not defined.

Bảng 1.3 Một số tính chất vật lí của các hợp chất PCBs[28 ]Error! Bookmark not

defined.

Bảng 1.4 Hệ số độc TEF theo qui ước của WHO Error! Bookmark not defined Bảng 2.1 Tên gọi của các chất chuẩn PCBs Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Chương trình nhiệt độ lò Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Thời gian lưu của chất phân tích Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Tổng hợp các điều kiện định lượng PCBs trên GC-MS.Error! Bookmark

not defined.

Bảng 3.4 Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ các cấu tửError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.5 Giới hạn định lượng và phát hiện của thiết bị phân tíchError! Bookmark

not defined.

Bảng 3.6 Diện tích pic đo lặp lại tại nồng độ 20 µg/LError! Bookmark not defined.

Bảng 3.9 Kết quả khảo sát độ thu hồi khi thay đổi dung môi chiết Error!

Bảng 3.10 Khảo sát độ thu hồi khi thay đổi dung môi - chiết siêu âm Error!

Bảng 3.11 Kết quả hiệu suất thu hồi và khối lượng FlorisilError! Bookmark not

defined.

Trang 13

Bảng 3.12 Hiệu suất thu hồi và phân đoạn rửa giải Error! Bookmark not defined Bảng 3.13 Hiệu suất thu hồi mẫu dầu biến thế và thể tích n-hexan Error!

Bảng 3.14 Hiệu suất thu hồi dầu biến thế và từng phân đoạn rửa giải Error!

Bảng 3.15 Kết quả phân tích mẫu đất thêm chuẩn Error! Bookmark not defined Bảng 3.16 Kết quả phân tích mẫu dầu biến thế thêm chuẩnError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.17 Kết quả phân tích mẫu thực lặp và thêm chuẩnError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.18 Kết quả phân tích mẫu đất thực Error! Bookmark not defined Bảng 3.19 Kết quả phân tích mẫu mẫu dầu biến thế lặp và thêm chuẩn Error!

Bảng 3.20 Kết quả phân tích mẫu dầu biến thế thựcError! Bookmark not defined.

Trang 14

1

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

1 Dương Hồng Anh (2011), Bài giảng 4: “Tính tổng polyclobiphenyl (PCBs) trong dầu biến thế, mẫu đất”, Hội thảo tập huấn phân tích PCBs trong mẫu dầu biến thế

2 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2003), “Hóa học phân tích”, ĐHKHTN-ĐHQGHN,

3 Từ Minh Hiệu (2009), “Tập huấn sử dụng thiết bị phân tích nhanh L2000DX”,Dự

án PCB-MEPV

4 Lê Bảo Hưng, (2012), “Nghiên cứu các điều kiện để phân tích các hợp chất cơ clo PCB trong mẫu môi trường bằng GC-MS”, luận văn thạc sĩ khoa học Hóa Học, ĐHKHTN-ĐHQGHN, Hà Nội

5 Quy trình phân tích PCBs trong mẫu dầu biến thế, CETASD, tài liệu tập huấn tại Hội thảo tập huấn phân tích PCBs năm 2011 tại Hà Nội

6 Qui trình phân tích PCBs trong mẫu đất và trầm tích bằng phương pháp chiết siêu âm/lắc, rửa axit, loại lưu huỳnh, qua cột florisil và định tính, định lượng bằng sắc ký khối phổ(GCMS), CETASD, tài liệu tập huấn tại Hội thảo tập huấn phân tích PCBs năm 2011 tại Hà Nội

7 Qui trình phân tích PCBs trong mẫu đất và trầm tích bằng phương pháp chiết Soxhlet, rửa axit, loại lưu huỳnh, qua cột florisil và định tính, định lượng bằng sắc

ký khối phổ, tài liệu tập huấn tại Hội thảo tập huấn phân tích PCBs năm 2011 tại Hà Nội

8 Tạ Thị Thảo (2006), “Bài giảng thống kê trong hóa phân tích”, khoa Hóa học-ĐHKHTN-ĐHQGHN, Hà Nội

9 Phan Thị Thủy Tiên (2012), Tập đoàn điện lực Việt Nam với vấn đề quản lý PCBs, Báo cáo tại “Hội thảo truyền thông về các hợp chất hữu cơ khó phân hủy và PCBs”

10 TCVN 8061 : 2009 (ISO 10382 : 2002)- Chất lượng đất – Xác định hóa chất bảo vệ thực vật clo hữu cơ và polyclorin biphenyl - Phương pháp sắc ký khí với detector bẫy electron

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	424,12 KB