Header Page 1 of 126.

TRANG BÌA PHỤ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THIỆN THẢO

XÁC ĐỊNH CÁC CHẤT BẢO VỆ THỰC VẬT PHÂN CỰC
TRONG NƯỚC BỀ MẶT BẰNG UPLC–MS/MS
KẾT HỢP BỘ LẤY MẪU THỤ ĐỘNG POCIS

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số chuyên ngành: 604429
LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA PHÂN TÍCH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN THỊ NHƯ TRANG

Tp. Hồ Chí Minh, Năm 2015

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Thiện Thảo

Trang i
Footer Page 2 of 126.


Header Page 3 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô đã giảng dạy
trong chương trình Cao học Hóa Phân tích, người đã truyền đạt cho tôi những kiến
thức hữu ích làm cơ sở cho tôi thực hiện tốt luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn cô, TS.Trần Thị Như Trang đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Những kiến thức và
kinh nghiệm mà cô hướng dẫn, truyền đạt giúp ích tôi rất nhiều trong quá trình thực
hiện luận văn cũng như trong công việc của tôi sau này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Trương Lâm Sơn Hải, ThS. Đỗ Minh
Huy đã luôn hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài luận văn tốt
nghiệp.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các em sinh viên chuyên ngành Hóa phân
tích khóa 2010, 2011 đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong thời gian thực hiện đề tài.
Sau cùng tôi xin trân trọng cảm ơn đến gia đình của tôi, đã luôn tạo điều kiện
tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học cũng như thực hiện đề tài luận văn tốt
nghiệp.
Do thời gian có hạn, những khó khăn khách quan và những hạn chế về kinh
phí nên trong đề tài khó tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được ý kiến góp ý của
Thầy/Cô và các anh chị học viên.


Trang ii
Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ACN:

Acetonitrile

BVTV:

Bảo Vệ Thực Vật.

CTPT:

Công thức phân tử

GF/F:

Glass fiber filter

HPLC:

High Performance Liquid Chromatography

UPLC:


Ultra Performance Liquid Chromatography

HSTH:

Hiệu suất thu hồi

KLPT:

Khối lượng phân tử

MDL:

Method detection limit

MeOH:

Methanol

MS:

Mass spectroscopy

MQL:

Method quantitation limit

PES:

Polyethersulfone


POCIS:

Polar Organic Chemical Integrative Sampler

RS:

Tốc độ lấy mẫu

RSD:

Relative Standard Deviation

SPE:

Solid Phase Extraction

TWA:

Time weighted average

UV:

Ultraviolet

Trang iii
Footer Page 4 of 126.


Header Page 5 of 126.

POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tính chất của các chất nghiên cứu trong đề tài......................................... 3
Bảng 1.2: Vị trí lấy mẫu ........................................................................................ 16
Bảng 1.3: Địa điểm lấy mẫu của 2 đợt khảo sát ..................................................... 17
Bảng 2.1: Các thông số MS ................................................................................... 22
Bảng 2.2: Kiểu ion hóa, CV, CE của các chất BVTV ............................................ 22
Bảng 2.3: Chương trình dung môi phân tích nhóm hợp chất chạy ESI(+) .............. 24
Bảng 2.4: Chương trình dung môi phân tích cho nhóm hợp chất chạy mode ESI(-)24
Bảng 3.1: Các thông số cố định khi khảo sát tỉ lệ dung môi pha động cho UPLC .. 31
Bảng 3.2: Chương trình dung môi tối ưu cho UPLC .............................................. 32
Bảng 3.3: Thứ tự rửa giải của các chất chạy mode ESI(+) ..................................... 35
Bảng 3.4: Phương trình hồi quy và hệ số tương quan cuả các chất BVTV ............. 37
Bảng 3.6: HSTH cho 8 chất BVTV........................................................................ 38
Bảng 3.7: MDL và MQL cho các chất BVTV........................................................ 39
Bảng 3.8: Các thông số hóa lý của nước ................................................................ 40
Bảng 3.9: Kết quả phân tích mẫu nước với việc lấy mẫu chủ động ........................ 40
Bảng 3.10: Kết quả phân tích mẫu POCIS ............................................................. 42

Trang iv
Footer Page 5 of 126.


Header Page 6 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của các chất BVTV nghiên cứu................................... 5
Hình 1.2: Cấu tạo của Triple quadrupole ................................................................. 8

Hình 1.3: So sánh lấy mẫu chủ động và thụ động theo thời gian [2]....................... 11
Hình 1.4: Phân loại chất phân tích (logKow) theo thiết bị lấy mẫu thụ động [2] .... 12
Hình 1.5: Cấu trúc của POCIS ............................................................................... 13
Hình 1.6: Hình dạng bộ lấy mẫu tích hợp chất hữu cơ phân cực ............................ 13
Hình 1.7: Cấu trúc của pha hấp phụ Oasis HLB ..................................................... 14
Hình 1.8: Sự khuếch tán chất phân tích (chấm đỏ) từ nước vào pha hấp thụ .......... 14
Hình 1.9: Toàn cảnh vị trí các điểm lấy mẫu .......................................................... 18
Hình 1.10: Vị trí các điểm lấy mẫu P1, P2 ............................................................. 18
Hình 1.11: Vị trí các điểm lấy mẫu P3, P4 ............................................................. 19
Hình 2.1: Lắp POCIS vào giá treo để phơi nhiễm ngoài hiện trường ..................... 25
Hình 2.2: Quy trình xử lý mẫu nước ...................................................................... 26
Hình 3.1: Sắc ký đồ cho 7 chất BVTV chạy mode ESI(+) ..................................... 29
Hình 3.2: Sắc ký đồ các phân mảnh của pirimicarb, simazine, carbofuran, carbaryl.
.............................................................................................................................. 30
Hình 3.3: Sắc ký đồ của atrazine, isoprocard, diuron, 2,4-D. ................................. 30
Hình 3.4: Sắc ký đồ của các chất BVTV theo tỉ lệ dung môi phù hợp tại tốc độ dòng
0.3 mL.phút-1 và nhiệt độ lò cột 40 oC .................................................................. 33
Hình 3.5: Sắc ký đồ của các chất BVTV tại tốc độ dòng 0.4 mL.phút-1.................. 34
Hình 3.6: Sắc ký đồ của các chất BVTV tại nhiệt độ lò cột 35 oC .......................... 34
Hình 3.7: Sắc ký đồ của các chất BVTV tại nhiệt độ lò cột 45 oC .......................... 35
Hình 3.8: Đường chuẩn của các chất BVTV .......................................................... 36

Trang v
Footer Page 6 of 126.


Header Page 7 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Sắc ký đồ tổng của mẫu nước khoáng Evian
thêm chuẩn 0.1 µgL-1(ESI+).................................................................. 51
Phụ lục 2: Sắc ký đồ tổng của mẫu nước khoáng Evian
thêm chuẩn 0.1 µgL-1 (ESI-).................................................................. 52
Phụ lục 3: Sắc ký đồ tổng của mẫu nước sông thêm chuẩn 0.1 µgL-1(ESI+) .......... 52
Phụ lục 4: Sắc ký đồ tổng của mẫu nước sông thêm chuẩn 0.1 µgL-1(ESI-) ........... 53
Phụ lục 5: Sắc ký đồ tổng của mẫu nước sông (ESI+) ............................................ 53

Trang vi
Footer Page 7 of 126.


Header Page 8 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .........................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................. v
1.CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................ 1
1.1. GIỚI THIỆU ................................................................................................. 1
1.1.1. Tình hình nghiên cứu các chất BVTV phân cực trong nước và trên thế
giới

...................................................................................................... 1

1.1.2. Tình hình nghiên cứu của nhóm .............................................................. 1
1.1.3. Tình hình sử dụng các chất BVTV tại Trà Vinh ...................................... 2

1.2. CÁC THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI....... 2
1.2.1. Tính chất hóa lý ...................................................................................... 2
1.2.2. Tác dụng ................................................................................................. 5
1.3. PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG SIÊU HIỆU NĂNG GHÉP KHỐI PHỔ
BA TỨ CỰC (UPLC-MS/MS) XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG CÁC CHẤT BVTV
PHÂN CỰC TRONG NƯỚC .............................................................................. 7
1.3.1. Giới thiệu ............................................................................................... 7
1.3.2. Hiệu ứng nền [22-24] .............................................................................. 9
1.4. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU...................................................................... 10
1.4.1. Phương pháp lấy mẫu chủ động ............................................................ 11
1.4.2. Phương pháp lấy mẫu thụ động............................................................. 11
1.4.2.1. Cấu tạo POCIS ............................................................................... 12
1.4.2.2. Chất hấp thụ Oasis HLB................................................................. 13
Trang vii
Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

1.4.2.3. Nguyên tắc phương pháp lấy mẫu POCIS ...................................... 14
1.4.3. Địa điểm lấy mẫu.................................................................................. 16
1.5. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ........................................................................ 19
2.CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................... 21
2.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT ..................................................... 21
2.1.1. Thiết bị ................................................................................................. 21
2.1.2. Dụng cụ, hóa chất ................................................................................. 21
2.2. ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH KHỐI PHỔ ....................................................... 22
2.3. ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH SẮC KÝ LỎNG SIÊU HIỆU NĂNG ................ 23
2.3.1. Điều kiện phân tích cho nhóm hợp chất chạy ESI(+) ............................ 23

2.3.2. Điều kiện phân tích cho nhóm hợp chất chạy mode ESI(-) .................... 24
2.4. CÁCH THỨC LẤY MẪU .......................................................................... 25
2.4.1. Lắp POCIS ........................................................................................... 25
2.4.2. Gỡ POCIS ............................................................................................ 25
2.4.3. Chiết chất phân tích trong POCIS ......................................................... 26
2.5. QUY TRÌNH XỬ LÝ MẪU........................................................................ 26
2.5.1. Quy trình xử lý mẫu nước sông............................................................. 27
2.5.2. Quy trình xử lý mẫu POCIS .................................................................. 27
3.CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - BIỆN LUẬN............................................................. 28
3.1. KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
UPLC – MSMS ................................................................................................. 28
3.1.1. Khảo sát các thông số khối phổ............................................................. 28
3.1.2. Khảo sát các thông số sắc ký lỏng siêu hiệu năng ................................. 31
3.1.2.1. Khảo sát gradient ............................................................................... 31

Trang viii
Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

3.1.2.2. Khảo sát tốc độ dòng pha động .......................................................... 33
3.1.2.3. Khảo sát nhiệt độ lò cột ..................................................................... 34
3.1.3. Phương trình đường chuẩn .................................................................... 36
3.2. QUY TRÌNH XỬ LÝ MẪU........................................................................ 37
3.3. ĐÁNH GIÁ DƯ LƯỢNG CÁC CHẤT BVTV PHÂN CỰC
VỚI CÁCH THỨC LẤY MẪU CHỦ ĐỘNG VÀ THỤ ĐỘNG POCIS ............ 39
4.CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................... 45
4.1. KẾT LUẬN ................................................................................................ 45

4.2. KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 47
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 51

Trang ix
Footer Page 10 of 126.


Header Page 11 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

GIỚI THIỆU

1.1.1. Tình hình nghiên cứu các chất BVTV phân cực trong nước và trên thế
giới
Hiện nay trên thế giới, nhu cầu về lương thực ngày càng tăng, trong khi diện
tích đất canh tác gần như không thay đổi mà còn có khuynh hướng giảm do dân số
tăng nhanh và quá trình đô thị hóa. Trước thực trạng đó, người nông dân phải thâm
canh, tăng vụ để đảm bảo nhu cầu lương thực. Việc thâm canh tăng vụ kéo theo sự
phát triển ngày càng nhiều và đa dạng dịch bệnh. Để xử lý vấn đề này, người ta gia
tăng việc sử dụng các chất bảo vệ thực vật (BVTV), thậm chí sử dụng bừa bãi mất
kiểm soát và gây ra sự mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng đến sức khỏa con người,
đặc biệt là những người nông dân.
Thấu hiểu rõ những vấn đề trên, nên từ lâu trên thế giới, các nhà khoa học đã
tập trung nghiên cứu các phương pháp phân tích để đánh giá dư lượng các chất
BVTV trong các sản phẩm nông nghiệp cũng như môi trường, nhằm dự báo cũng
như cảnh báo về vấn nạn lạm dụng thuốc BVTV, cũng như quá trình tồn dư của các

chất BVTV trong môi trường. Từ những phương pháp có độ chính xác và độ nhạy
không cao dần tiến đến sử dụng những phương pháp phân tích tinh vi, hiện đại hơn
như sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS), sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép khối phổ
(HPLC-MS), sắc ký lỏng siêu hiệu năng ghép khối phổ (UPLC-MS),…
Ở nước ta, vấn đề nghiên cứu phân tích dư lượng các chất BVTV cũng đang
được quan tâm, đặc biệt là trên mẫu thực phẩm.Tuy nhiên, các phương pháp phân
tích có độ chính xác, độ nhạy và độ chọn lọc cao vẫn chưa được sử dụng phổ biến,
đặc biệt là với mẫu môi trường.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu của nhóm
Từ năm 2013, nhóm chúng tôi đã bắt đầu nghiên cứu phát triển phương pháp
lấy mẫu thụ động sử dụng POCIS để phân tích các hợp chất BVTV phân cực trong

Trang 1
Footer Page 11 of 126.


Header Page 12 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

nền mẫu nước sông và bùn lắng với kết quả khá tích cực, điển hình là luận văn cao
học “Phát triển phương pháp lấy mẫu thụ động sử dụng POCIS cho các chất bảo vệ
thực vật phân cực trong nước” của tác giả Phạm Thị Ty (2014).
1.1.3. Tình hình sử dụng các chất BVTV tại Trà Vinh
Trà Vinh là một tỉnh nằm ở vùng đồng bằng Sông Cửu Long, nằm giữa sông
Tiền và sông Hậu (hai nhánh của hạ nguồn sông Mê Kông), với khoảng 75% diện
tích đất (175,550.38 ha đất nông nghiệp trong tổng số 234,115.53 ha đất tự nhiên)
[1] sử dụng cho nông nghiệp, nền kinh tế tỉnh Trà Vinh chủ yếu dựa vào nông
nghiệp, đặc biệt là lúa nước.
Từ những đặc thù trên mà việc sử dụng các thuốc BVTV là một vấn đề thu
hút rất nhiều sự quan tâm của các cơ quan chức năng và người dân trong tỉnh. Do

hạn chế kiến thức về các thuốc BVTV và mong muốn nâng cao năng suất mà người
dân đã lạm dụng thuốc BVTV, sử dụng chúng một cách bừa bãi, thiếu kiểm soát,
gây nguy cơ mất cân bằng sinh thái, tiềm ẩn nhiều hiểm họa đối với sức khỏe của
chính người dân trong tỉnh và những vùng phụ cận.
Tuy nhiên, hiện nay trên địa bàn tỉnh Trà Vinh vẫn chưa có các nghiên cứu
chính thức nào về việc đánh giá dư lượng các chất BVTV phân cực trong nước.
Trước thực trạng đó đòi hỏi phải phát triển một phương pháp phân tích để đánh giá
chính xác dư lượng các chất BVTV phân cực trong nước để dự báo cũng như cảnh
báo về tình hình sử dụng các chất BVTV trên địa bàn tỉnh Trà vinh.
1.2.

CÁC THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT NGHIÊN CỨU TRONG ĐỀ TÀI

1.2.1. Tính chất hóa lý
Vì những ảnh hưởng nghiêm trọng của các chất BVTV hòa tan trong nước
nên chúng tôi chọn nghiên cứu trên các chất BVTV phân cực gồm nhóm triazine
(simazine và atrazine), nhóm phenylurea (diuron), nhóm carbamate (pirimicarb,
carbaryl, carbofuran, isoprocarb), và nhóm Phenoxyacetic Acid (2,4-D) với hằng số
logKow, độ tan và một số tính chất khác [2-4] được thể hiện trong bảng 1.1. và hình
1.1.
Trang 2
Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

Bảng 1.1: Tính chất của các chất nghiên cứu trong đề tài

CTPT,

Tên chất

Họ

KLPT
-1

(g mol )

Log
Kow
(25
o

C)

Độ tan
trong
nước
-1

(mg L ,
25 oC)

Thời

Độ độc

gian


LD50

bán hủy

(mg kg-1)

(ngày)

trên chuột
Qua da >

Simazine

C7H12ClN5

[2, 3, 5]

M = 201.69

2.1

570

91

2000
Qua miệng
>87

Triazine


Qua da >

Atrazine

C8H14ClN5

[2, 3, 6]

M = 215.68

2.7

70

>120

5000
Qua miệng
> 1075

Pirimicarb

C11H18N4O2

[7, 8]

M = 238.29

1.7


3
(20oC)

35

Qua miệng
>147
Qua da

Carbaryl

C12H15NO2

[9]

M = 201.2

Carbofuran

Carbamate

[10]

2.36

120
(20oC)

4-72


>4000
Qua miệng
>699

C12H15NO3
M =221.25

2.32

320

28

Qua miệng
7.8
Qua da

Isoprocarb

C11H15NO2

[11]

M = 193.24

2.3

265


1.13

>1000
Qua miệng
>485

Diuron

Phenyl

C9H10Cl2N2

2.85

Trang 3
Footer Page 13 of 126.

36

43

Qua da


Header Page 14 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

[2, 12, 13]

urea


O

>5000

M = 233.1

Qua miệng
>1017
pH 5:

2,4-D
[4, 14, 15]

Phenoxyac
etic
Acid

2.14
C8H6Cl2O3

pH 7:

M = 221.04

0.177
pH 9:
0.102

Trang 4

Footer Page 14 of 126.

900

>15

Qua miệng
>347


Header Page 15 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

CH3

O

O

CH3

O

NH
H3C

Pirimicard

Simazine


Carbofuran

(2-dimethylamino-5,6-

(6-Chloro-N,N'-diethyl-1,3,5-

(2,3-dihydro-2,2-

dimethylpyrimidin-4-yl

triazine-2,4-diamine)

dimethyl-7-

dimethylcarbamate)

benzofuranyl-Nmethylcarbamate )

Carbaryl

Atrazine

Isoprocarb

(1-naphthalenyl-

(6-chloro-4-N-ethyl-2-N-propan- (2-Isopropylphenyl

methylcarbamate)


2-yl-1,3,5-triazine-2,4-diamine)

Diuron

2,4-D

(N-(3,4-dichlorophenyl)

(2,4-dichlorophenoxyacetic acid)

N-methylcarbamate)

-N, N-dimethylurea)
Hình 1.1: Công thức cấu tạo của các chất BVTV nghiên cứu
1.2.2. Tác dụng[2]
Thuốc trừ sâu họ carbamate:
Trang 5
Footer Page 15 of 126.


Header Page 16 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

Phổ tác dụng hẹp hơn so với thuốc trừ sâu gốc lân và clor hữu cơ, tác dụng
chọn lọc (Selective) đối với nhóm côn trùng chích hút.
Tác động nhanh: tiếp xúc, vị độc, một số có tính xông hơi.
Không tồn tại lâu trong môi trường, hiệu lực diệt sâu nhanh.
Gây độc cấp tính khá cao, tác động hệ thần kinh, tích lũy nhanh.
Thải ra ngoài cơ thể qua đường nước tiểu, chất giải độc Atropine.
Tương đối ít độc đối với động vật máu nóng (thấp hơn nhóm lân hữu cơ).Ít

độc đối với thiên địch và cá.
Dễ phân hủy bởi acid và môi trường kiềm.
Ít tan trong nước, nhưng dễ tan trong dung môi hữu cơ
Thuốc diệt cỏ nhóm urea:
Đây là các loại thuốc trừ cỏ tiền nảy mầm có tính chọn lọc và hấp thụ mạnh
trong đất. Chúng được hấp thụ qua rễ và có hiệu quả trừ cỏ hàng năm rất tốt.Một số
thuốc có thể được sử dụng làm thuốc trừ cỏ hậu nảy mầm nếu cho thêm chất hoạt
động bề mặt vào hỗn hợp phun. Thuốc trừ cỏ theo cơ chế ức chế quang hợp, làm
cho lá úa vàng, cỏ ngừng phát triển dẫn đến chết. Thuốc có độc tính với động vật có
vú thấp.
Độ bền trong đất của thuốc kéo dài vài tuần, hiệu lực trừ cỏ của thuốc bị tác
động bởi các yếu tố sinh thái như đất, mưa, nhiệt độ. Điển hình nhóm này là
chlorbromuron,

chloroxunon,

chlortoluron,

diuron,

fenuron,

fluometuron,

isoproturon, linuron, methabenzthiazuron, metobromuron, metoxuron, monolinuron,
tebuthiuron, thiazafluron.
Thuốc diệt cỏ nhóm Triazines:
Những loại thuốc này có hiệu lực trừ cỏ hàng năm và cỏ lá rộng và có tính
chọn lọc cao. Tính chọn lọc phụ thuộc vào khả năng phân giải triazine khác nhau
của các loại cây. Thuốc triazines được đưa vào đất, được rễ hấp thụ và lưu chuyển

trong cây. Lúc cây và cỏ nảy mầm không bị tác động. Nhưng ngay khi xuất hiện lá
thì cây và cỏ bị tác động vì thuốc ức chế quá trình quang hợp gây úa vàng. Thuốc
tan ít trong nước nên ít ngấm xuống đất.

Trang 6
Footer Page 16 of 126.


Header Page 17 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

Tính độc của thuốc với động vật máu nóng thấp. Chlorotriazines và những
hợp chất azine như atrazine rất bền trong đất và có thể sử dụng để trừ cỏ cho cây lâu
năm và trừ cỏ các loại ở liều lượng cao hơn. Thuốc methylthiotriazines hay được
gọi là thuốc tryn như ametryn bị phân huỷ trong đất vài tuần và vì vậy có thể sử
dụng đối với rau màu và cây trồng ngắn ngày.
Thuốc diệt cỏ nhóm Phenoxy-acetic acid: tác động như là một chất kích
thích tố sinh trưởng, chúng làm cho tế bào phát triển quá mức bình thường, đồng
thời gây rối loạn sinh trưởng.
1.3.

PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG SIÊU HIỆU NĂNG GHÉP KHỐI

PHỔ BA TỨ CỰC (UPLC-MS/MS) XÁC ĐỊNH DƯ LƯỢNG CÁC CHẤT
BVTV PHÂN CỰC TRONG NƯỚC
1.3.1. Giới thiệu
Hệ thống UPLC-MS/MS nhóm chúng tôi sử dụng là hệ thống ACQUITY
UPLC kết hợp với hệ thống khối phổ Quattro Premier XE.
Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC): là một kỹ thuật nổi tiếng được
sử dụng trong nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới hơn 30 năm qua. Trong kỹ

thuật, bộ phận phân tách các hợp chất - yếu tố quan trọng trong kỹ thuật này luôn
được phát triển. Sắc ký lỏng siêu hiệu năng (UPLC) ra đời đã đánh dấu một sự thay
đổi căn bản, mở ra một cánh cửa mới cho các nhà phân tích với kỹ thuật phân tích
nhanh mà không làm mất đi những giá trị cao mà kỹ thuật HPLC đã mang lại trước
đó. Phương pháp phân tách của UPLC có rất nhiều ưu điểm như độ bền, dễ dàng sử
dụng, độ nhạy và độ chọn lọc đã được thay đổi. UPLC tương tự như HPLC nhưng
kích thước hạt nhồi trong cột giảm do đó hiệu năng và độ nhạy được nâng cao [1618].
Cột UPLC C18 dựa trên nguyên lý sử dụng pha tĩnh có kích thước hạt nhỏ
hơn 2 µm, trong khi HPLC thường sử dụng loại cột có kích thước hạt pha tĩnh từ 3
– 5 µm. Nguyên tắc của sự cải tiến này là sự điều chỉnh theo phương trình van
Deemter - biểu thức thực nghiệm mô tả mối quan hệ tuyến tính giữa tốc độ dòng và

Trang 7
Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

chiều cao đĩa lý thuyết. Chiều cao đĩa lý thuyết giảm đến một giá trị nhỏ nhất và sau
đó tăng với sự tăng tốc độ dòng. Tuy nhiên, với kích thước hạt pha tĩnh 1.7 µm sử
dụng trong UPLC, chiều cao đĩa lý thuyết thấp so với kích thước hạt lớn hơn và
không tăng khi tăng tốc độ dòng. Điều này cho phép quá trình phân tách nhanh hơn
được thực hiện trên cột ngắn hơn với tốc độ dòng cao hơn, dẫn tới tăng độ phân giải
giữa các cặp mũi đặc biệt và tăng cường độ mũi, điều này cho phép sự xuất hiện
nhiều mũi hơn trên khoảng thời gian lưu nhất định. Hiệu năng khi sử dụng cột có
kích thước hạt 1.7 µm tăng hơn 3 lần so với hạt 5 µm và hơn 2 lần đối với hạt kích
thước 3.5µm. Độ phân giải của cột có kích thước hạt 1.7 µm cao hơn 70% so với
cột có kích thước hạt 5µm và hơn 40% so với cột có kích thước hạt 3,5µm [16][19].
Bộ phân tích khối tứ cực (Quadrupole): bộ tách khối là sự ghép nối giữa ba tứ

cực (QQQ). Trong đó, Q0 được thêm vào để giảm xóc và hướng các ion vào giữa bộ
phát hiện Q1. Q1 dùng để chọn lọc những ion mẹ có m/z cần quan tâm. Q2 là buồng
va chạm tại đây các ion sẽ va chạm với các phân tử khí trơ (Ar hay N2) để tạo ra các
mảnh ion con và được Q3 chọn lọc một hay nhiều mảnh ion (tùy theo chế độ ghi
phổ) từ những mảnh ion con đó, từ đó tạo ra tín hiệu đặc trưng.

Hình 1.2: Cấu tạo của Triple quadrupole
Các kỹ thuật ghi phổ: Có 4 kiểu ghi phổ được dùng phồ biến hiện nay: Full
Scan, Selected Ion Monitoring (SIM), SRM (Selected Reaction Monitoring) và
MRM (Multiple Reaction Monitoring).
Full scan
Ở kĩ thuật này, đầu dò sẽ nhận được tất cả các mảnh ion để cho khối phổ
toàn ion đối với tất cả các chất trong suốt quá trình phân tích. Thường dùng để nhận

Trang 8
Footer Page 18 of 126.


Header Page 19 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

danh hay phân tích khi chất phân tích có nồng độ đủ lớn[20].
Selected Ion Monitoring (SIM)
Trong chế độ SIM, đầu dò MS chỉ ghi nhận tín hiệu một số mảnh ion đặc
trưng cho chất cần xác định. Khối phổ SIM chỉ cho tín hiệu của các ion đã được lựa
chọn trước đó, do vậy không thể dùng để nhận danh hay so sánh với các thư viện có
sẵn [20].
SRM (Selected Reaction Monitoring) và MRM (Multiple Reaction
Monitoring)
SRM: cô lập ion cần chọn, sau đó phân mảnh ion cô lập đó, trong các mảnh

ion sinh ra, cô lập 1 mảnh ion con cần quan tâm và đưa vào đầu dò để phát hiện.
MRM: trên thực tế, do yêu cầu về mặt kỹ thuật đối với phân tích vi lượng nên các
ion con cần quan tâm thường từ 2 trở lên, do vậy kỹ thuật ghi phổ MRM thông dụng
hơn SRM. Đầu tiên, cô lập ion cần chọn (ion mẹ) ở tứ cực thứ nhất, phân mảnh ion
cô lập đó tại tứ cực thứ 2 (thực chất là buồng va chạm) thu được các ion con, cô lập
2 (hoặc nhiều) ion con cần quan tâm ở tứ cực thứ 3 và đưa vào đầu dò để phát hiện
[20].
UPLC sẽ tách các hợp chất bằng quá trình phân tách trên cột. Sau khi được
tách trong hệ thống sắc ký lỏng, mẫu cần phân tích sẽ đi qua một ống dẫn đến đầu
dò khối phổ. Tại đây diễn ra quá trình ion hóa trong buồng API với kiểu ESI, APCI
hoặc APPI. Ion sinh ra được tập trung và gia tốc để đưa vào bộ phân tích khối. Tại
bộ phân tích khối, tứ cực thứ nhất sẽ chọn ion mẹ có m/z xác định, các phân mảnh
của ion này được tạo ra tại buồng va chạm (collision cell) nhờ tương tác với khí trơ
và được phân tích nhờ tứ cực thứ ba, tạo ra tín hiệu đặc trưng tại bộ phận phát hiện
ion [16, 21].
1.3.2. Hiệu ứng nền [22-24]
Trong phân tích hóa học, nền mẫu có thể có ảnh hưởng đáng kể trên phương
pháp phân tích và chất lượng của các kết quả phân tích, ảnh hưởng này được gọi là
hiệu ứng nền. Hiệu ứng nền có thể được định nghĩa như sự thay đổi trong tín hiệu
phản hồi (tăng hoặc giảm tín hiệu) của UPLC-MS/MS đối với chất phân tích (bao
Trang 9
Footer Page 19 of 126.


Header Page 20 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

gồm cả kiểu ion hóa dương và âm) do các hợp chất nền đồng rửa giải.
Các nguyên nhân gây ra hiệu ứng nền: các hiện tượng ức chế hoặc tăng
cường ion trong LC-MS/MS phụ thuộc chính trên nền mẫu, quá trình xử lý mẫu,

hiệu năng tách sắc ký, các chất thêm vào pha động và loại ion hóa. Bộ phận ion hóa
ElectroSpray Ionization (ESI) bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng nền nhiều hơn là bộ ion
hóa atmospheric pressure chemical ionisation (APCI).
Biện pháp giảm hiệu ứng nền: các hiệu ứng làm tăng giảm ion gây bất lợi
thường phải được làm giảm đi. Trong kỹ thuật LC-MS/MS, có 2 cách để loại bỏ
hiệu ứng nền phổ biến là:
- Tối ưu hóa điều kiện sắc ký để tách mũi sắc ký của chất phân tích ra khỏi
mũi hợp chất đồng rửa giải trong nền mẫu.
- Làm sạch nền mẫu trước khi đưa vào hệ thống phân tích LC-MS/MS.
1.4.

PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU
Các phương pháp và kỹ thuật phân tích ngày càng được phát triển và hoàn

thiện để phục vụ cho phân tích định tính, phân tích định lượng và cả phân tích xác
định thành phần cấu trúc của các chất. Các giai đoạn được triển khai phân tích bao
gồm: lấy mẫu, phân tích và tính toán kết quả. Trong đó lấy mẫu chiếm vị trí cực kỳ
quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phân tích. Mục đích của việc lấy mẫu
phân tích là chọn một thể tích (hay khối lượng) nhỏ phù hợp và chỉ vừa đủ của đối
tượng cần nghiên cứu phân tích để làm phân tích ngay tại hiện trường hoặc đóng gói
để vận chuyển về phòng thí nghiệm để xử lý và xác định (định tính hay định lượng)
các chất chúng ta mong muốn của đối tượng nghiên cứu nhưng lại phải bảo đảm giữ
nguyên đúng thành phần của đối tượng thực tế lấy mẫu. Nếu lấy mẫu sai thì kết quả
phân tích không phản ánh đúng thực tế. Vì thế để có kết quả phân tích phản ánh
đúng thực tế, việc lấy mẫu phân tích phải đảm bảo được các yêu cầu sau đây:
- Đại diện đúng cho đối tượng cần nghiên cứu và phân tích
- Đáp ứng đúng yêu cầu phân tích hay nghiên cứu xem xét
- Lấy mẫu, không làm mất mẫu hay nhiễm bẩn mẫu

Trang 10

Footer Page 20 of 126.


Header Page 21 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

- Phù hợp với phương pháp lựa chọn phân tích
- Có khối lượng đủ để phân tích, không quá nhỏ và đúng yêu cầu
- Mẫu phải có lý lịch, các điều kiện lấy mẫu rõ ràng
1.4.1. Phương pháp lấy mẫu chủ động
Phương pháp lấy mẫu chủ động (active sampling): mẫu được lấy tại một vị
trí và thời gian nhất định, đơn giản, dễ tiến hành, ít tốn kém nhưng nồng độ chất
phân tích chỉ phản ánh tại thời điểm và vị trí lấy mẫu và nhiều khi không đủ phát
hiện [25, 26].
1.4.2. Phương pháp lấy mẫu thụ động
Phương pháp lấy mẫu thụ động phản ánh nồng độ trung bình theo từng thời
gian cụ thể vì thiết bị sẽ liên tục phơi nhiễm trong môi trường nước (hình 1. 9). Vì
vậy, phương pháp này có những ưu điểm nổi trội hơn hẳn so với phương pháp lấy
mẫu chủ động và tự động:
- Hạn chế những nhược điểm so với lấy mẫu chủ động và tự động.
- Hạ thấp giới hạn phát hiện do lấy mẫu trong thời gian dài.
- Tiết kiệm thời gian và nhân lực.
- Thiết bị đơn giản, không cần bảo trì.

Hình 1.3: So sánh lấy mẫu chủ động và thụ động theo thời gian [2]
Trang 11
Footer Page 21 of 126.


Header Page 22 of 126.

POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

Có nhiều loại thiết bị lấy mẫu thụ động được phát triển tùy thuộc vào giá trị
logKow (Octanol-water partition coefficient) của từng chất. Ví dụ như: thiết bị màng
bán thấm – SPMDs (áp dụng cho các hợp chất có logKOW> 3), chemcatcher,
Negligible depletion-solid-phase microextraction (nd-SPME), màng kín phủ lớp hấp
thụ, ceramic dosimeter, túi nhựa khuếch tán polyethylene, lấy mẫu tích hợp chất
hữu cơ phân cực – POCIS [27].

Hình 1.4: Phân loại chất phân tích (logKow) theo thiết bị lấy mẫu thụ động [2]
Do thuộc tính của các chất BVTV của chúng tôi nên bộ lấy mẫu thụ động
tích hợp các chất hữu cơ phân cực – POCIS (polar organic chemical integrative
sampler) được sử dụng.
Các POCIS được sử dụng để giám sát các chất ô nhiễm ưa nước như thuốc
BVTV, dược phẩm, steroid, hormon, kháng sinh và các sản phẩm chăm sóc cá
nhân. POCIS cho phép xác định nồng độ TWA trong nước trong thời gian dài (vài
tuần) [28].
1.4.2.1. Cấu tạo POCIS

Trang 12
Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

Hình 1.5: Cấu trúc của POCIS
POCIS được sắp xếp theo cấu trúc một chiếc bánh sandwich, hình 1. 6. Gồm
vòng thép không gỉ - màng (PES – polyethylenesulfone) - chất hấp thụ (Oasis HLB)
– màng (PES – polyethersulfone) [29]. POCIS được chuẩn bị theo những bước:

- Màng PES thứ nhất được đặt trên vòng thép không gỉ, có đường kính trong
5.1 cm, đường kính ngoài 8.9 cm.
- Chất hấp thụ được đặt vào trung tâm của màng PES.
- Đặt màng PES thứ hai trên chất hấp thụ và nén lại bằng vòng thép thứ 2.
Tổng diện tích bề mặt của màng PES chứa chất hấp thụ khoảng 41 cm2 và tỷ số giữa
diện tích bề mặt màng trên khối lượng chất hấp thụ khoảng 200 cm2.g-1.
- Vặn chặt bằng 3 ốc vít để giữ và ngăn chặn sự mất chất hấp thụ, hình 1. 7.

Hình 1.6: Hình dạng bộ lấy mẫu tích hợp chất hữu cơ phân cực
1.4.2.2. Chất hấp thụ Oasis HLB
Oasis HLB là một copolymer cân bằng ưa nước – ưa dầu (N-vinylpyrolidon
và divinylbenzen) rất thích hợp cho lấy mẫu đồng thời các chất hữu cơ phân cực
(hình 2. 8), nên Oasis HLB rất thích hợp để chiết lấy các chất BVTV phân cực [30].

Trang 13
Footer Page 23 of 126.


Header Page 24 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

Hình 1.7: Cấu trúc của pha hấp phụ Oasis HLB
1.4.2.3. Nguyên tắc phương pháp lấy mẫu POCIS
Lấy mẫu thụ động dựa trên dòng chảy tự do của chất phân tích từ môi trường
nước đi vào pha hấp thụ qua màng PES cho tới khi cân bằng được thiết lập hoặc cho
tới khi ngừng lấy mẫu như hình 1.9 [31].

Hình 1.8: Sự khuếch tán chất phân tích (chấm đỏ) từ nước vào pha hấp thụ
Sự hấp phụ chất phân tích lên bề mặt màng PES của bộ lấy mẫu POCIS tuân
theo định luật Langmuir [32] và hệ số nồng độ Cf được biểu diễn theo công thức:

C୤ ൌ

C୔୓େ୍ୗ k୳
ൌ
ൈ ൫1 െ eି୩౛ൈ୲ ൯
C୵ୟ୲ୣ୰ kୣ

Trong đó:
ku:

là hệ số tích lũy của chất phân tích từ môi trường vào POCIS, L g−1 d−1

ke:

là hệ số giải hấp của chất phân tích từ POCIS ra ngoài môi trường, d−1

t:

là thời gian phơi nhiễm (ngày)

CPOCIS: là nồng độ chất ô nhiễm trong POCIS sau thời gian phơi nhiễm, µg g-1
Trang 14
Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.
POCIS - UPLC - MSMS – xác định các chất BVTV phân cực trong nước bề mặt

Cwater: là nồng độ trung bình của chất ô nhiễm trong thời gian lấy mẫu, µg L-1
Cf:


là tỷ số nồng độ của chất phân tích có trong POCIS và trong môi trường

nước.
Sự tích hợp các chất hữu cơ phân cực vào POCIS diễn ra qua 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: - trạng thái động học: là thời gian mà các hợp chất tích hợp
một cách tuyến tính, lúc này hệ số nồng độ Cf sẽ phụ thuộc tuyến tính theo thời gian
tích hợp.
C୤ ൌ

C୔୓େ୍ୗ
ൌ k୳ ൈ t
C୵ୟ୲ୣ୰

Trong khoảng thời gian tích lũy tuyến tính, ta tính được tốc độ lấy mẫu (RS)
đặc trưng cho từng chất phân tích theo công thức:
Rୗ ൌ

C୔୓େ୍ୗ ൈ M୔୓େ୍ୗ
C୵ୟ୲ୣ୰ ൈ t

- Giai đoạn 2: sự tích lũy là đường cong do xuất hiện hiện tượng giải hấp (ke)
chất phân tích ra khỏi POCIS.
- Giai đoạn 3 - trạng thái cân bằng, tốc độ chất hấp thụ vào POCIS bằng tốc
độ giải hấp của các chất này từ POCIS ra môi trường nước.
C୤ ൌ

k୳
ൌ K ୱ୵
kୣ


Thời gian của mỗi giai đoạn tùy thuộc vào chất phân tích và điều kiện môi
trường nơi lấy mẫu. Để đánh giá nồng độ trung bình theo thời gian của chất ô
nhiễm, các POCIS sẽ được phơi nhiễm trong giai đoạn tích lũy tuyến tính (giai đoạn
1), nồng độ trung bình theo thời gian (time weighted average – TWA) được tính
như sau:
TWA ൌ C୵ୟ୲ୣ୰ ൌ

େౌోి౅౏ൈ୑ౌోి౅౏
ୖ౏ ൈ୲

(a)

Trong đó:
MPOCIS: khối lượng chất hấp thụ cho vào trong mỗi POCIS, g
RS:

tốc độ lấy mẫu, L.ngày-1

KSW: hằng số phân bố của chất phân tích giữa POCIS và môi trường nước

Trang 15
Footer Page 25 of 126.