Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích nitrit trong nước theo TCVN 6178:1996 ISO 6777:1984 tại Phòng thí nghiệm Môi trường – Trung tâm Nghiên cứu Môi trường – Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu

MỞ ĐẦU Ngày nay tốc độ thị hóa ở Việt Nam rất nhanh cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp. Tỷ lệ dân số tại khu vực thành thì tăng cùng với tốc độ đô thị hóa. Lượng nước thải từ các khu dân cư, khu công nghiệp cũng tăng theo mức độ dân số với lượng các chất thải lớn, đặc biệt là nước thải. Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là có hàm lượng chất hưu cơ cao, chứa nhiều vi sinh vật trong đó có các vi sinh vật gây bệnh. Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải thường vượt gấp nhiều lần so với quy chuẩn như BOD, COD, hàm lượng nitrit. Trong môi trường nitrit là hợp chất của Nito được hình thành trong quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ. Trong nước, nitrit là sản phẩm trung gian của phản ứng oxy hóa dưới tác động của vi khuẩn từ amoniac thành nitrite và cuối cùng là nitrat. Thời gian tồn tại của nitrit trong nước rất ngắn vì khi gặp oxy không khí sẽ chuyển thành nitrat.Nitirt là chất có tính độc hại tới sinh vật và con người vì sản phẩm nó chuyển hóa thành có thể gây độc cho cá, tôm, v.v, gây ung thư cho con người. Do vậy, việc xác định lượng nitrit có trong nước là rất quan trọng để từ đó có thể đưa ra các biện pháp xử lí phù hợp. Hiện nay, đã có rất nhiều phương pháp định lượng nitrit như phương pháp trắc quang, điện hóa và sắc ký. Tuy vậy, tại hầu hết phòng thí nghiệm môi trường ở Việt Nam thì phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp có nhiều ưu thế vì tính đơn giản, dễ thực hiện và tính kinh tế. Một phương pháp trước khi được đưa vào áp dụng thì cần có các chứng minh rằng phương pháp đó có đáp ứng các yêu cầu đặt ra, tức là phương pháp đó phải được thẩm định. Kết quả của thẩm định phương pháp có thể sử dụng để đánh giá chất lượng , độ tin cậy của kết quả phân tích. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp là một trong những yêu cầu về mặt kỹ thuật trong tiêu chuẩn ISOIEC 17025:2005, cung cấp bằng chứng khách quang rằng các yêu cầu xác định cho việc lựa chọn và sử dụng phương pháp thử được đáp ứng. Từ những lý do trên, em chọn đề tài “Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích nitrit trong nước theo TCVN 6178:1996 ISO 6777:1984 tại Phòng thí nghiệm Môi trường – Trung tâm Nghiên cứu Môi trường – Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu”

MỞ ĐẦU

Ngày nay tốc độ thị hóa ở Việt Nam rất nhanh cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp Tỷ lệ dân số tại khu vực thành thì tăng cùng với tốc độ đô thị hóa Lượng nước thải từ các khu dân cư, khu công nghiệp cũng tăng theo mức độ dân số với lượng các chất thải lớn, đặc biệt là nước thải Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là có hàm lượng chất hưu cơ cao, chứa nhiều vi sinh vật trong đó có các

vi sinh vật gây bệnh Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải thường vượt gấp nhiều lần so với quy chuẩn như BOD, COD, hàm lượng nitrit.

Trong môi trường nitrit là hợp chất của Nito được hình thành trong quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ Trong nước, nitrit là sản phẩm trung gian của phản ứng oxy hóa dưới tác động của vi khuẩn từ amoniac thành nitrite và cuối cùng là nitrat Thời gian tồn tại của nitrit trong nước rất ngắn vì khi gặp oxy không khí sẽ chuyển thành nitrat Nitirt là chất có tính độc hại tới sinh vật và con người vì sản phẩm nó chuyển hóa thành có thể gây độc cho cá, tôm, v.v, gây ung thư cho con người Do vậy, việc xác định lượng nitrit có trong nước là rất quan trọng để từ đó

có thể đưa ra các biện pháp xử lí phù hợp.

Hiện nay, đã có rất nhiều phương pháp định lượng nitrit như phương pháp trắc quang, điện hóa và sắc ký Tuy vậy, tại hầu hết phòng thí nghiệm môi trường ở Việt Nam thì phương pháp trắc quang là một trong những phương pháp có nhiều

ưu thế vì tính đơn giản, dễ thực hiện và tính kinh tế.

Một phương pháp trước khi được đưa vào áp dụng thì cần có các chứng minh rằng phương pháp đó có đáp ứng các yêu cầu đặt ra, tức là phương pháp đó phải được thẩm định Kết quả của thẩm định phương pháp có thể sử dụng để đánh giá chất lượng , độ tin cậy của kết quả phân tích Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp là một trong những yêu cầu về mặt kỹ thuật trong tiêu chuẩn

ISO/IEC 17025:2005, cung cấp bằng chứng khách quang rằng các yêu cầu xác định cho việc lựa chọn và sử dụng phương pháp thử được đáp ứng.

Từ những lý do trên, em chọn đề tài “Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích nitrit trong nước theo TCVN 6178:1996/ ISO 6777:1984 tại Phòng thí nghiệm Môi trường – Trung tâm Nghiên cứu Môi trường – Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu”

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005 và phòng thí nghiệm

1.1.1 Tổng quan về tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005 [1]

ISO/IEC 17025:2005 là tiêu chuẩn thể hiện năng lực đối với phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn, là kết quả hợp tác giữa tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) với Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) để chứng nhận khả năng của phòg thử nghiệm và hiệu chuẩn Tiêu chuẩn có vai trò quan trọng trong thương mại, phát triển sản xuất, sản phẩm và trong việc bảo vệ khách hàng Từ ngày 12/5/2007 các phòng thử nghiệm, hiệu chuẩn được công nhận bắt buộc phải thực hiện các yêu cầu của phiên bản tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005.

TCVN ISO/IEC 17025:2005 tăng cường mối quan hệ hợp tác giữa các phòng thử nghiệm với các tổ chức khác nhằm hỗ trợ quá trình trao đổi thông tin, kinh nghiệm, sự hòa hợp của các tiêu chuẩn và mụ

c tiêu đã định Tiêu chuẩn này phản ánh xu hướng chung trong một lĩnh vực hợp nhất tạo nên một bộ mặt mới cho luật pháp, thương mại, kinh tế và kỹ thuật quốc tế.

Trên thế giới có khoảng 25000 phòng thử nghiệm được công nhận ISO/IEC 17025:2005 Tại Việt Nam có khoảng 400 đơn vị thực hiện TCVN ISO/IEC 17025:2005 đã được cấp chứng chỉ công nhận BOA/VILAS.

Cấu trúc của tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005 bao gồm 5 thành phần, trong

đó phòng thử nghiệm cần phải đáp ứng các yêu cầu trong phần 4 và phần 5 của tiêu chuẩn này:

- Phạm vi

- Tiêu chuẩn trích dẫn

- Thuật ngữ và định nghĩa

- Các yêu cầu về quản lý (bắt buộc)

- Các yêu cầu về kỹ thuật (bắt buộc)

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả thử nghiệm/hiệu chuẩn bao gồm:

- Yếu tố con người

- Điều kiện môi trường

1.1.2 Tổng quan về phòng thí nghiệm

1.2 Tổng quan về xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp

1.2.1 Ý nghĩa và vai trò của xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp

a) Ý nghĩa và vai trò [7]

Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp là sự khẳng định bằng việc kiểm tra và cung cấp bằng chứng khách quan chứng minh rằng phương pháp đó đáp ứng

được các yêu cầu đặt ra Kết quả của xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng, độ tin cậy của kết quả phân tích Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp là một phần không thể thiếu nếu muốn có một kết quả đáng tin cậy.

Các thuật ngữ khác nhau được sử dụng để chỉ khái niệm trên như định trị phương pháp, đánh giá phương pháp, phê duyệt phương pháp, thẩm định phương pháp Tất cả các thuật ngữ này là tên gọi khác nhau của xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp.

Phòng thử nghiệm thường sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Dựa vào nguồn gốc có thể phân loại các phương pháp thành hai nhóm.

- Các phương pháp tiêu chuẩn: các phương pháp thử theo tiêu chuẩn quốc gia, quốc tế, hiệp hội khoa học được chấp nhận rộng rãi trên thế giới như TCVN, ISO, AOAC,…

- Các phương pháp không tiêu chuẩn hay phương pháp nội bộ (non -standard/ alternative/in-house method): là các phương pháp do phòng thử nghiệm tự xây dựng, phương pháp theo hướng dẫn của các nhà sản xuất thiết bị, phương pháp theo các tạp chí, tài liệu chuyên ngành…

b) Các yêu cầu của xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp [7]

Theo yêu cầu của ISO/IEC 17025:2005, phương pháp phân tích phải được xác nhận giá trị sử dụng khi:

- Phương pháp áp dụng không phải là phương pháp tiêu chuẩn (non-standard methord).

- Phương pháp do phòng thử nghiệm tự xây dựng mới trước khi đưa vào sử dụng thành thường quy.

- Có sự thay đổi về đối tượng áp dụng nằm ngoài đối tượng áp dụng của phương pháp đã thẩm định hoặc phương pháp tiêu chuẩn.

- Có sự thay đổi các điều kiện thực hiện phương pháp đã được xác nhận (như thiết bị với các đặc tính khác biệt, nền mẫu, người phân tích…)

- Để chứng tỏ sự tương đương giữa hai phương pháp.

Theo quy định của AOAC đối với các chỉ tiêu hóa học thì phải xác định các thông số cần xác nhận giá trị sử dụng như bảng 1.1:

Bảng 1.1 Các thông số cần xác định khi tiến hành XNGTSD phương pháp tiêu

Phương pháp bán định lượng

Phương pháp định

lượng Định

lượng sử dụng đường chuẩn

Định lượng không sử dụng đường chuẩn

*: Không phải tính đối với chỉ tiêu đa lượng

(1): Không cần xác định khi sử dụng phương pháp tiêu chuẩn

(2): Tùy chọn

Việc lựa chọn các thông số xác nhận giá trị sử dụng tùy thuộc vào kỹ thuật

áp dụng trong phương pháp, yêu cầu của phương pháp, điều kiện và nguồn lực của phòng thử nghiệm…Từng trường hợp cụ thể các thông số xác nhận có thể có sự khác nhau.

1.2.2 Khái niệm các thông số cần xác định khi XNGTSD [1]

a) Khoảng tuyến tính và đường chuẩn

Khoảng tuyến tính của một phương pháp phân tích là khoảng nồng độ ở đó có

sự phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đo được và nồng độ chất phân tích

Sau khi xác định khoảng tuyến tính cần xây dựng đường chuẩn và xác định

hệ số hồi quy tương quan Trong phân tích thực tế, có thể xây dựng các đường chuẩn ngắn, trùm lên vùng nồng độ trong mẫu, không nhất thiết phải lập đường chuẩn toàn bộ khoảng tuyến tính Nồng độ trong mẫu không được vượt ra ngoài

giới hạn cao nhất và thấp nhất của đường chuẩn và tốt nhất phải nằm ở vùng giữa đường chuẩn.

b) Giới hạn phát hiện (LOD)

Giới hạn phát hiện là nồng độ mà tại đó giá trị xác định được lớn hơn độ không đảm bảo đo của phương pháp Là nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong mẫu có thể phát hiện được nhưng không nhất thiết xác định hàm lượng trong điều kiện thí nghiệm Có giới hạn phát hiện của thiết bị (IDL) và giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) Là thông số đặc trưng cho độ nhạy của phương pháp phân tích.

c) Giới hạn xác định ( LOQ)

Là nồng độ nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong mẫu có thể định lượng được với độ chụm và độ đúng chấp nhận được trong điều kiện tiến hành phân tích Có giới hạn định lượng của thiết bị (IQL) và giới hạn định lượng của phương pháp (MQL).

f) Độ đúng

Độ đúng của phương pháp là khái niệm chỉ mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của kết quả thực nghiệm và giá trị thực hoặc giá trị được chấp nhận là đúng.

Đối với đa số mẫu phân tích, giá trị thực không thể biết một cách chính xác, tuy nhiên nó có thể có một giá trị quy chiếu được chấp nhận là đúng Giống như độ chụm, độ đúng là một khái niệm định tính và được lượng hóa bằng độ thu hồi khi phân tích mẫu thêm chuẩn.

g) Độ lặp lại

Cho cùng một nhân viên thực hiện việc phân tích một chỉ tiêu, xác định trên cùng một mẫu thử đồng nhất, trên cùng một thiết bị, cùng phương pháp trong một khoảng thời gian tương đối ngắn và đánh giá mức độ lặp lại các kết quả kiểm tra.

h) Độ tái lặp

Cho các nhân viên khác nhau thực hiện cùng một phép thử nghiệm, cùng một phương pháp cùng một thiết bị và đánh giá mức độ tái lặp các kết quả kiểm tra.

i) Độ không đảm bảo đo

Độ không đảm bảo đo của phép đo là thông số gắn với kết quả của phép đo, thông số này đặc trưng cho mức độ phân tán của các giá trị có thể chấp nhận được quy cho đại lượng đo của phép đo.

1.2.3 Quy trình thực hiện xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp [5]

Quy trình thực hiện xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp được thể hiện trong hình 1.1

Bước 1: Lựa chọn phương pháp áp dụng

Phương pháp tiêu chuẩn hay phương pháp nội bộ.

Bước 2: Xác định các thông số của phương pháp cần xác nhận

Việc lựa chọn các thông số cần xác nhận phụ thuộc vào kỹ thuật phân tích áp dụng trong

phương pháp, điều kiện kỹ thuật cụ thể của PTN.

Bước 3: Lập kế hoạch xác nhận

Kế hoạch xác nhận bao gồm thời gian, người thực hiện, chất cần phân tích, xác định mục đích

cần phải đạt (LOD, LOQ, độ đúng…), xác định các thí nghiệm phải thực hiện

Hình 1.1 Quy trình thực hiện xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp

1.3 Tổng quan về nitrat và phương pháp phân tích nitrat trong nước

1.3.1 Sự tồn tại của nitrat trong môi trường

a) Nitrat trong môi trường đất

b) Nitrat trong môi trường nước

c) Nitrat trong sản phẩm từ động vật

1.3.2 Ảnh hưởng của nitrat tới hệ sinh thái và sức khỏe con người

1.3.3 Phương pháp định lượng nitrit

Nguyên tắc:

NO2- trong nước ngầm có được xác định thông qua hợp chất phức màu tím hồng ở pH= 2,0 – 2,5 bởi liên kết diazo của Sunlfanilamide với N-(1-naphthyl)-etylenendiamine

Bước 3: Lập kế hoạch xác nhận

Kế hoạch xác nhận bao gồm thời gian, người thực hiện, chất cần phân tích, xác định mục đích

cần phải đạt (LOD, LOQ, độ đúng…), xác định các thí nghiệm phải thực hiện

Bước 4: Tiến hành các phép thí nghiệm để xác nhận

Bước 5: Báo cáo kết quả xác nhận

Trong báo cáo cần có các thông tin về tên người thực hiện, thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, tóm tắt các phương pháp (nguyên lý, thiết bị, hóa chất, quy trình), các kết quả (có diễn giải và

nhận xét).

Nếu tất cả các tiêu chí yêu cầu đều đạt, các thông số cần xác định đều xác định được thì kết

luận phương pháp phù hợp áp dụng và trình lãnh đạo phê duyệt.

dihydrochloride Đo mật độ hấp thụ quang của phức màu ở bước sóng 540nm Phương pháp này chỉ áp dụng để xác định hàm lượng nitrit trong khoảng từ 0.01-1.0 mgN/lPhạm vi áp dụng

Phân tích NO2- trong mẫu nước ngầm, nước mặt, nước biển, và nước thải có hàm lượng nitrit từ 0,01-0,1 mgN/l Khi nồng độ cao hơn thì có thể xác định bằng cách pha loãng mẫu

Khoảng tuyến tính của phương pháp là từ 0.005 – 0.050 mgN/l khi độ rộng khe sáng là 5cm và ánh sáng màu xanh đã bị loại bỏ

Yếu tố ảnh hưởng:

Dầu mỡ và chất lơ lửng

Các loại trừ:

Lọc và loại bỏ dầu mỡ bằng cách chiết mẫu trước khi phân tích bằng n-hexan

Mẫu có độ đục cao thì cần loại bỏ bằng phương pháp keo tụ ZnSO4

Hóa chất, dụng cụ:

Dung dịch N-(1-naphtyl)- etylendiamin hiroclorua 0.5g/l (C7H10NH(CH 2)2NH2.HCL)Dung dịch axit sunfanilic (C6H4SO3HNH2)

Dung dịch axit axetic

Dung dich Nitrit chuẩn gốc: 1000mg/l

Dung dịch chuẩn Nitrit làm việc: 1mg/l; 2mg/l; 5mg/l

1.3.4 Phương pháp xử lý số liệu [5]

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hồi quy và phân tích tương quan để xác định mối liên quan hệ số tương quan R2 bằng cách sử dụng phần mềm trợ giúp Excel, lập bảng tính để xác định phương trình hồi quy và hệ số tương quan.

Phương pháp xử lý số liệu thống kê được dùng để đánh giá độ lặp, độ tin cậy của phép đo.

Một số đại lượng thống kê được sử dụng trong xử lý số liệu:

Ctb : Là nồng độ trung bình của các mẫu, đơn vị : mgSO42-/l

Ci : Là giá trị nồng độ của từng mẫu, đơn vị : mgSO42-/l

n : Số lần thử nghiệm

- Giới hạn phát hiện (LOD):

Tính trên mẫu thực: LOD = 3 x SD (1.3)

- Giới hạn định lượng (LOQ):

Trong đó:

Cm+c: Nồng độ chất phân tích trong mẫu đã thêm chuẩn

Cm: Nồng độ phân tích trong mẫu thực

Cc: Nồng độ chuẩn thêm (lý thuyết)

- Độ không đảm bảo đo chuẩn loại A:

Phương pháp này đánh giá độ không đảm bảo đo bằng cách tiến hành phân tích thống kê dãy giá trị, với số lần lặp lại ≥ 6 lần (phân phối chuẩn) Độ không đảm bảo

đo chuẩn có thể được biểu thị bằng độ lệch chuẩn hoặc độ lệch chuẩn tương đối:

- Hay tính độ không đảm bảo đo trên mẫu cùng nồng độ

Phân tích mẫu chuẩn đã biết hàm lượng, hoặc phân tích một mẫu đồng nhất có hàm lượng xác định.

Phân tích mẫu lặp lại tối thiểu 20 lần, tính kết quả các lần phân tích (các lần phân tích nên được bố trí các ngày khác nhau)

Tính giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của các kết quả phân tích

Độ không đảm bảo đo được tính theo theo công thức sau:

Trong đó:

U: Độ không đảm bảo đo tổng (%)

CV: Hệ số biến thiên của kết quả đo (%)

tα,k: Giá trị t tra bảng với mức ý nghĩa α = 0,05; bậc tự do k = n – 1 (Phụ lục 3) n: Số lần phân tích lặp lại

- Xác định hệ số R:

R=

C tb LOD

(1.11)

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Đánh giá điều kiện phòng thí nghiệm

Tên phương pháp: Phương pháp xác định Nitrit trong nước bằng phương pháp phổhấp thụ phân tử

Phương pháp tiêu chuẩn  Số hiệu phương pháp: TCVN 6178:1996/ ISO6777:1984

Phương pháp không tiêu chuẩn 

Tiêu chuẩn tham chiếu: Xác định Nitrit trong nước bằng phương pháp phổ hấp thụ phântử

Bảng 2.1 Đánh giá điều kiện cơ bản của phương pháp phân tích Sunfat trong nước.

TT Nội

dung Yêu cầu của phương pháp

Phù hợp/

sẵn có

Chưa phù hợp/cần

bổ sung

Chi phí

Ghi chú

1 Nhân

lực

Có kỹ năng chuyên môn, nắm vững các nội quy, quy trình thí nghiệm, quy trình thao tác thiết bị

Phòng thử nghiệm đảm bảo hệ thống điện, nước, có hệ thống cảnh báo cháy nổ…

x

Phòng thử nghiệm chia thành các khu vực ngăn cách thích hợp x

Máy cất nước hai lần x

Tủ bảo quản mẫuMáy quang phổ UV-VIS (HP

2.2 Hóa chất

Dung dịch N-(1-naphtyl)- etylendiamin hiroclorua 0.5g/l (C7H10NH(CH 2)2NH2.HCL)Dung dịch axit sunfanilic (C6H4SO3HNH2)

Dung dịch axit axetic

Dung dich Nitrit chuẩn gốc: 1000mg/l

Dung dịch chuẩn Nitrit làm việc: 1mg/l; 2mg/l; 5mg/l

2.3 Dụng cụ và thiết bị

- Pipet loại thẳng loại: 1ml, 5ml,10ml

- Pipet loại bầu: 20 ml, 50ml,

- Tủ hút khí độc.

2.4 Quy trình xác định Nitrit trong nước

- Các mẫu nước thực nghiệm được tiến hành đo nồng độ NO2- được kí hiệu nhưsau:

- Tiến hành: Hút 25ml mẫu + 1 ml dung thuốc thử, lắc đều rồi so màu ở bước sóng

2.5 Quy trình xác định khoảng tuyến tính của phương pháp

Điểm 3

Điểm 4

Điểm 5

Điểm 6

Dải đường chuẩn

Thêm 1 ml thuốc thử

Đo trên máy quang phổ UV-VISBước 3: Dựng đường chuẩn Vẽ đường phụ thuộc giữa tín hiệu đo và nồng độ, sau

đó quan sát sự phụ thuộc cho đến khi không còn tuyến tính

Xác định các giá trị đo được y theo nồng độ x Nếu sự phụ thuộc tuyến tính, ta cókhoảng khảo sát đường biểu diễn là một phương trình:

y = ax + b