ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------------------------

PHẠM HỒNG CHUYÊN

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
MỘT SỐ DẠNG As, Se
TRONG MỘT SỐ ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG

CHUYÊN NGÀNH: HÓA HỌC PHÂN TÍCH
MÃ SỐ: 62 44 01 18

LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. TẠ THỊ THẢO

HÀ NỘI - 2015


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

PHẠM HỒNG CHUYÊN


LỜI CÁM ƠN

Luận án được hoàn thành tại Phòng thí nghiệm Hóa Phân tích, Bộ môn Hóa
Phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia
Hà Nội. Luận án được hỗ trợ kinh phí đề tài đặc biệt cấp Đại học Quốc gia Hà Nội,
mã số QG – 13 – 06.
Với lòng biết ơn chân thành, tôi xin cảm ơn PGS. TS. Tạ Thị Thảo đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình làm luận án.
Tôi xin chân thành cám ơn Quý Thầy Cô trong Bộ môn Hóa Phân tích, Khoa
Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; Ban
Giám hiệu, Khoa Khoa học Cơ bản và Bộ môn Hóa trường Đại học Công nghệ
Giao thông Vận tải đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành bản luận án này.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thành viên trong gia đình, bạn bè,
đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án.


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ............................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................. viii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1.1. Phân tích dạng các nguyên tố và vai trò của phân tích dạng trong đánh giá
ô nhiễm môi trƣờng ...................................................................................................6
1.1.1. Khái niệm về dạng nguyên tố và phân tích dạng nguyên tố .....................6
1.1.2. Vai trò của phân tích dạng trong nghiên cứu môi trƣờng .........................7
1.1.3. Ý nghĩa của phân tích dạng As, Se trong các đối tƣợng môi trƣờng ........8
1.2. Các phƣơng pháp phân tích dạng As, Se .......................................................13
1.2.1. Nhóm các phƣơng pháp tách riêng từng dạng trƣớc khi phân tích ........13
1.2.2. Nhóm các phƣơng pháp sử dụng sắc ký ghép nối với các detector khác nhau ........18

1.2.3. Phân tích dạng dựa vào phản ứng xúc tác ..............................................23
1.2.4. Phân tích dạng sử dụng Chemometrics ..................................................24
1.3. Sơ lƣợc về các thuật toán hồi quy đa biến dùng trong phân tích dạng .......26
1.3.1. Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo - ILS ..........................28
1.3.2. Phƣơng pháp hồi qui cấu tử chính – PCR .............................................30
1.4. Xử lý và bảo quản mẫu trong phân tích dạng nguyên tố .............................32
1.4.1. Dụng cụ chứa mẫu và cách bảo quản mẫu .............................................32
1.4.2. Các kỹ thuật tách chiết mẫu trong phân tích dạng ..................................35
CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................40
2.1. Hóa chất và thiết bị ..........................................................................................40
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ .....................................................................................40
2.1.2. Hóa chất ..................................................................................................40
2.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu..........................................................41
2.2.1. Mẫu phân tích .........................................................................................41

i


2.2.2. Phƣơng pháp lấy mẫu và xử lý sơ bộ......................................................41
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích ...........................................................................42
2.2.4. Đánh giá phƣơng pháp phân tích dạng As và Se ....................................47
2.2.5. So sánh phƣơng pháp phân tích dạng .....................................................49
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................50
3.1. Nghiên cứu xác lập điều kiện phân tích đồng thời các dạng của từng
nguyên tố As, Se .................................................................................................... 50
3.1.1. Khảo sát hiệu suất khử các dạng As, Se thành hợp chất hiđrua .............50
3.1.2. Khảo sát điều kiện khử các dạng As, Se thành As(III), Se(IV) ..............51
3.1.3. Khảo sát điều kiện khử trực tiếp các dạng As, Se thành hợp chất hiđrua
trong các môi trƣờng khác nhau ................................................................................56
3.1.4. Khảo sát ảnh hƣởng của các ion có thể có trong dung dịch mẫu đến tín

hiệu đo phổ AAS của As, Se .....................................................................................57
3.2. Nghiên cứu xây dựng các mô hình hồi quy đa biến xác định đồng thời các
dạng của từng nguyên tố As, Se .............................................................................60
3.2.1. Khảo sát khoảng tuyến tính của từng dạng As, Se .................................61
3.2.2. Khảo sát tính cộng tính của các dạng .....................................................61
3.2.3. Xây dựng mô hình hồi quy đa biến và đánh giá khả năng ứng dụng .....63
3.3. Đánh giá phƣơng pháp phân tích dạng As và Se trong mẫu tự tạo ............69
3.3.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp ................69
3.3.2. So sánh phƣơng pháp HG – AAS - PCR với phƣơng pháp HPLC – HG - AAS ...69
3.3.3. Ảnh hƣởng của dạng khác đến phép xác định đồng thời ........................70
3.3.4. Đánh giá độ thu hồi của phƣơng pháp HG – AAS - PCR ......................71
3.3.5. Độ chụm và độ đúng của phƣơng pháp HG – AAS - PCR ....................72
3.4. Nghiên cứu các điều kiện bảo quản mẫu phân tích ......................................73
3.4.1. Ảnh hƣởng của vật liệu bình chứa ..........................................................73
3.4.2. Ảnh hƣởng của pH ..................................................................................75
3.4.3. Ảnh hƣởng khi để dung dịch trong không khí ........................................76
3.4.4. Ảnh hƣởng của ion Fe3+ ..........................................................................77

ii


3.5. Nghiên cứu quá trình xử lý mẫu phân tích dạng ..........................................79
3.5.1. Khảo sát quá trình chiết rút As, Se với mẫu đất, bùn .............................79
3.5.2. Khảo sát quá trình chiết rút As, Se với mẫu thực vật .............................82
3.5.3. Đánh giá độ thu hồi của quá trình xử lý mẫu .........................................85
3.6. Xây dựng quy trình phân tích các mẫu thực tế .............................................86
3.6.1. Quy trình phân tích xác định tổng hàm lƣợng As, Se.............................86
3.6.2. Quy trình phân tích dạng As, Se .............................................................87
3.6.3. Kết quả phân tích mẫu thực tế ................................................................ 88
KẾT LUẬN ..............................................................................................................92

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN .......................................................................................................94
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................95
PHẦN PHỤ LỤC...................................................................................................105

iii


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

AAS

Atomic Absorption Spectrophotometry

Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

AES

Atomic Emission Spectrophotometry

Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử

As(III)

Arsenite (AsO33-)


Asen (III) vô cơ

As(V)

Arsenate (AsO43-)

Asen (V) vô cơ

CZE

Capillary Zone Electrophoresis

Điện di mao quản vùng

CLS

Classical least square

Bình phƣơng tối thiểu thông thƣờng

CV

Coefficient variation

Hệ số biến động

DMA

Dimethylarsonic (CH3)2AsO(OH)


Axit đimetylasonic

DMDSe

Dimetyldiselenite CH3 – Se – Se – CH3

Đimetyl điselenit

GC

Gas Chromatography

Sắc ký khí

GC – MS

Gas Chomatography Mass Spectrometer

Phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ

HCL

Hollow Cathode Lamp

Đèn catot rỗng

HVG

Hydride Vapor Generator


Bộ hyđrua hóa

HVG – AAS

Hydride Vapor Generator
Spectrophotometry

HPLC

High Performance Liquid Chomatography

Atomic

Absorption Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng
kỹ thuật hiđrua hóa
Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao
iv


Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ICP

Inductively Coupled Plasma


Plasma cao tần cảm ứng

ICP – MS

Inductively Coupled Plasma Mass Spectropetry

Phƣơng pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng

ILS

Inverse Least Squares

Bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo

LOD

Limit Of Detection

Giới hạn phát hiện

LOQ

Limit Of Quantity

Giới hạn định lƣợng

MMA

Monomethylarsonic acid CH3AsO(OH)2


Axit monometylasonic

ppb

Part Per Billion

Phần tỷ

ppm

Part Per Million

Phần triệu

PCR

Principal component regression

Hồi quy cấu tử chính

PC

Principal component

Cấu tử chính

PLS

Partial least square


Bình phƣơng tối thiểu từng phần

IUPAC

International Union of Pure and Applied Chemistry

Hiệp hội hóa học ứng dụng quốc tế

Se(IV)

Selenite

(SeO32-)

Selen (IV) vô cơ

Se(VI)

Selenate

(SeO43-)

Selen(VI) vô cơ

SeMet

Selenomethionine CH3 – Se – (CH2 )2 – CH(NH2)-COO-

v


Selenmethionin


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1. 1 Một số dạng As trong các đối tƣợng sinh học và môi trƣờng ....................9
Bảng 1. 2. Một số dạng tồn tại của selen đã đƣợc tìm thấy ......................................11
Bảng 1. 3. Dụng cụ chứa dung dịch mẫu và điều kiện bảo quản ..............................33
Bảng 2. 1. Các điều kiện đo phổ AAS của As, Se bằng kỹ thuật hiđrua hóa ...........44
Bảng 2. 2. Các thông số của máy HPLC trong phƣơng pháp HPLC- HVG - AAS .49
Bảng 3. 1 Hiệu suất khử các dạng As, Se trong môi trƣờng HCl 6M bằng NaBH4 .51
Bảng 3. 2. Hiệu suất (%) khử các dạng As bằng KI ................................................51
Bảng 3. 3. Hiệu suất (%) khử các dạng As thành As(III) bằng hệ khử KI/Ascobic .52
Bảng 3. 4. Hiệu suất (%) khử các dạng As thành As(III) bằng NaHSO3 ................53
Bảng 3. 5. Hiệu suất (%) khử các dạng As thành As(III) bằng L-Cystein ..............53
Bảng 3. 6. Hiệu suất khử các dạng Se bằng HCl ......................................................54
Bảng 3. 7. Hiệu suất khử các dạng Se thành Se(IV) bằng KBr/HCl 4M ..................55
Bảng 3. 8. Hiệu suất khử các dạng Se thành Se(IV) bằng Thioure ..........................55
Bảng 3. 9 Hiệu suất khử trực tiếp các dạng As, Se thành khí hiđrua trong các môi
trƣờng phản ứng bằng NaBH4 ..................................................................................57
Bảng 3. 10. Ảnh hƣởng của các ion đến tín hiệu đo của As, Se ...............................58
Bảng 3. 11. Khảo sát khả năng sử dụng L-Cystein làm chất loại ảnh hƣởng của
cation đến tín hiệu đo của As ....................................................................................59
Bảng 3. 12. Khả năng loại trừ ảnh hƣởng của Sb(III) đến tín hiệu đo As(III)
bằng tactrat ..............................................................................................................60
Bảng 3. 13. Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định riêng các dạng As, Se ...61
Bảng 3. 14. Kết quả kiểm tra tính cộng tính của các dạng As, Se ............................62
Bảng 3. 15. Ma trận nồng độ các mẫu tự tạo ............................................................64
Bảng 3. 16. Ma trận hệ số hồi qui (P) tính theo thuật toán ILS ................................ 64
Bảng 3. 17. Kết quả phân tích mẫu tự tạo theo mô hình ILS ....................................65


vi


Bảng 3. 18. Ma trận hệ số hồi qui (Fj) tính theo thuật toán PCR ..............................66
Bảng 3. 19. Hệ số của các PC tính theo hàm SVD ..................................................66
Bảng 3.20. Phƣơng sai của các PC...........................................................................66
Bảng 3. 21. Kết quả phân tích mẫu tự tạo theo mô hình PCR ..................................68
Bảng 3. 22. Kết quả xác định giá trị LOD và LOQ theo mô hình hồi quy đa biến .69
Bảng 3. 23. Kết quả phân tích mẫu tự tạo theo phƣơng pháp HPLC – HG – AAS và
HG – AAS - PCR ......................................................................................................70
Bảng 3. 24. So sánh kết quả phân tích mẫu tự tạo khi có dạng As khác ..................71
Bảng 3. 25. Kết quả phân tích mẫu thực tế thêm chuẩn .........................................72
Bảng 3. 26. Kết quả tính độ đúng của phƣơng pháp HVG – AAS – PCR ...............72
Bảng 3. 38. Độ thu hồi của quá trình xử lý mẫu .......................................................85
Bảng 3. 39. Hàm lƣợng As trong các mẫu thực tế ....................................................89
Bảng 3. 40. Hàm lƣợng Se trong một số mẫu rau xanh ............................................90

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1. 1 Sơ đồ chuyển hóa các dạng As trong cơ thể ngƣời ...................................10
Hình 1. 2. Sơ đồ phân tích dạng nhờ các quá trình phân tách ..................................13
Hình 1. 3. Các phƣơng pháp tách riêng rẽ các chất phân tích ..................................14
Hình 1. 4. Sơ đồ phân tách các dạng Se trong mẫu hải sản bằng phƣơng pháp chiết
lỏng- lỏng ..................................................................................................................15
Hình 1. 5. Sơ đồ phân tích dạng nhờ các thiết bị ghép nối .......................................18
Hình 1. 6. Hệ thống ghép nối HPLC - MS ................................................................ 19

Hình 1. 7. Sơ đồ xác định các dạng As bằng hệ ghép nối HPLC – UV – HG – AAS........21
Hình 2. 1. Sơ đồ đo độ hấp thụ quang của As, Se bằng phƣơng pháp HG – AAS ...44
Hình 2. 2. Sơ đồ mô tả quá trình tính toán trong mô hình hồi quy đa biến ..............45
Hình 3. 1. Hiệu suất khử As(V) thành As(III) bằng các hệ khử khác nhau ..............54
Hình 3. 2. Hiệu suất khử Se(VI) thành Se(IV) bằng các chất khử khác nhau ..........56
Hình 3. 3. Ảnh hƣởng của vật liệu bình chứa đến hàm lƣợng các dạng As, Se .......74
Hình 3. 4. Ảnh hƣởng của pH đến sự tồn tại các dạng As, Se ..................................75
Hình 3. 6. Ảnh hƣởng của không khí đến sự tồn tại các dạng As, Se.......................76
Hình 3. 7. Ảnh hƣởng của ion Fe3+ đến sự chuyển dạng của các nguyên tố As, Se .77
Hình 3. 8. Độ thu hồi khi sử dụng EDTA loại trừ ảnh hƣởng của ion Fe3+ ..............78
Hình 3. 9. Khả năng chiết các dạng As ra khỏi mẫu bùn đất bằng H3PO4 ...............80
Hình 3. 10. Khả năng chiết các dạng Se ra khỏi mẫu bùn đất bằng H3PO4 ..............81
Hình 3. 11. Khả năng chiết các dạng As ra khỏi mẫu thực vật .................................83
Hình 3. 12. Khả năng chiết các dạng Se ra khỏi mẫu thực vật .................................84
Hình 3. 13. Sơ đồ xác định tổng hàm lƣợng As, Se trong mẫu thực tế ....................87
Hình 3. 14. Sơ đồ quy trình phân tích dạng As, Se cho mẫu thực tế ........................88

viii


MỞ ĐẦU
Hiện nay, vấn đề phân tích dạng các nguyên tố đang là nhu cầu rất cấp thiết
trong đánh giá ô nhiễm môi trƣờng, trong nghiên cứu các quá trình chuyển hóa và
tích lũy sinh học, trong nghiên cứu các quá trình địa hóa... Tuy nhiên các phép xác
định thông thƣờng chỉ cho biết tổng hàm lƣợng các nguyên tố chứ chƣa cho biết
hàm lƣợng các nguyên tố ở các dạng cụ thể, trong khi đó để đánh giá tính độc, các
quá trình chuyển hóa chất trong cơ thể sinh vật, các chất tồn tại trong các tầng địa
chất, sự tồn tại của nguyên tố trong môi trƣờng lại cần đến thông tin về hàm lƣợng
và số lƣợng của các dạng nguyên tố [20, 37].
Có thể đề cập đến một nguyên tố gây ô nhiễm mang độc tính cao nhƣ As,

nguyên tố này đƣợc coi là chất độc bảng A vì nó gây ra bệnh ung thƣ nguy hiểm
cho con ngƣời [13, 65], nó có khả năng xâm nhập và tích lũy cao trong cơ thể,
chính vì vậy hàm lƣợng As trong nƣớc sinh hoạt theo tiêu chuẩn quy định khá thấp
(≤10µg/lít). Trong tự nhiên As đã đƣợc tìm thấy dƣới nhiều dạng hợp chất khác
nhau nhƣ As(III), As(V), MMA, DMA…trong đó dạng As(III) độc hơn dạng
As(V); các dạng As vô cơ có độc tính cao hơn các dạng As hữu cơ, các dạng lại có
thể chuyển hóa qua lại với nhau nhờ tác động của các yếu tố trong môi trƣờng sống
[13, 84, 94].
Một nguyên tố khác nữa nhƣ Se, nguyên tố này có nhiều mức oxy hóa khác
nhau là + 4, +6 và – 2, đây là nguyên tố vừa có thể đóng vai trò là nguyên tố vi
lƣợng vừa có thể là độc tố khi ở hàm lƣợng cao, khoảng nồng độ Se đƣợc phép có
trong cơ thể ngƣời mà không gây độc hại là rất hẹp và tùy thuộc vào dạng tồn tại
của Se, lƣợng Se nên đƣa vào cơ thể ngƣời hàng ngày khoảng 50-200μg/ngày [3].
Các dạng hợp chất có độc tính của selen thƣờng gặp là selen đioxit (SeO2), axit
selenơ (H2SeO3), muối selenit (SeO32-), axit selenic (H2SeO4), muối selenat (SeO42-)
hoặc dạng selenua (Se2-) [72, 75]. Các hợp chất selen đáng chú ý trong dinh dƣỡng
và

sức

khỏe

là

(CH3)2Se,

(CH3)2Se+,

selenomethionin…[3].


1

selennocystein,

selennocystin,


Nhƣ vậy, mỗi dạng tồn tại của một nguyên tố có những tính chất khác nhau
nếu chỉ phân tích tổng hàm lƣợng các nguyên tố thì chƣa chỉ ra đƣợc độc tính hoặc
ứng dụng của nó, chính vì vậy việc định lƣợng các dạng của các nguyên tố là cần
thiết.
Để phân tích dạng các nguyên tố, phƣơng pháp chủ yếu hiện nay hầu hết đều
dựa trên nguyên tắc tách các dạng ra khỏi nhau rồi xác định hàm lƣợng của chúng
bằng các phƣơng pháp phân tích thông thƣờng hoặc sử dụng các phƣơng pháp ghép
nối các thiết bị phân tích, quy trình phân tích có thể tách thành các giai đoạn khi áp
dụng kỹ thuật phân tích không ghép nối hoặc khép kín khi xử dụng kỹ thuật ghép
nối. Có thể kể đến là nhóm các phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối
với phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (HPLC – AAS), hoặc ghép nối với phép đo phổ
khối (HPLC – ICP – MS)…[20, 37]. Tuy nhiên, nhƣợc điểm lớn nhất của các
phƣơng pháp tách là qua nhiều công đoạn phức tạp, dễ làm nhiễm bẩn, mất chất
phân tích hoặc chất phân tích bị chuyển hóa. Trong thực tế tại Việt Nam, mặc dù đã
có rất nhiều phòng thí nghiệm đƣợc trang bị các thiết bị nhƣ HPLC, AAS, ICP –
MS, LC – MS, GC – MS…nhƣng hầu hết các thiết bị này hoạt động độc lập, việc
ghép nối các thiết bị với nhau đòi hỏi kỹ thuật tiên tiến và khó thực hiện đƣợc.
Với sự phát triển mạnh của công nghệ thông tin đặc biệt là ứng dụng tin học
trong hóa học (Chemometrics) sử dụng các thuật toán hồi qui đa biến, việc xác định
riêng rẽ từng cấu tử trong cùng một hỗn hợp không cần tách loại chúng dựa trên các
tính chất đặc trƣng của từng cấu tử có thể tiến hành một cách đơn giản mà vẫn cho
kết quả định lƣợng có độ chính xác cao. Quá trình phân tích dạng các nguyên tố
trong các đối tƣợng môi trƣờng có thể triển khai đƣợc ở tất cả các phòng thí nghiệm

sử dụng các thiết bị hiện có mà không cần ghép nối chúng với nhau. Trên thế giới
đã có rất nhiều công trình nghiên cứu xác định đồng thời hàm lƣợng các chất trong
cùng một hỗn hợp sử dụng thuật toán hồi qui đa biến, ví dụ nhƣ ứng dụng mạng
nơron nhân tạo để xác định hàm lƣợng các axit amin hoặc áp dụng các thuật toán
bình phƣơng tối thiểu từng phần, toàn phần để định lƣợng đồng thời các cấu tử tạo
phức chất với các ion kim loại [22, 79, 93]. Tuy nhiên số công trình sử dụng thuật

2


toán hồi qui đa biến để định lƣợng các dạng nguyên tố còn ít, đặc biệt là ở Việt
Nam đến thời điểm hiện tại hầu nhƣ chƣa có công trình nào nghiên cứu xác định
đồng thời các dạng nguyên tố dựa vào Chemometrics.
Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp phân
tích một số dạng As, Se trong một số đối tượng môi trường”
Mục tiêu nghiên cứu:
Xây dựng quy trình xác định đồng thời các dạng As vô cơ (As(III), As(V)), As
hữu cơ (MMA, DMA); Se vô cơ (Se(IV), Se(VI)), Se hữu cơ (DMDSe, SeMet)
trong mẫu môi trƣờng bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ
thuật hidrua hóa (HG – AAS) kết hợp với thuật toán hồi qui đa biến.
Nội dung nghiên cứu:
Để đạt đƣợc mục tiêu đề ra, luận án tập trung vào các nội dung chính sau:
1. Xác lập lại các điều kiện đo As(III) bằng HG – AAS và đánh giá hiệu suất
khử riêng rẽ các dạng As(III), As(V), MMA, DMA, Se(IV), Se(VI), DMDSe,
SeMet thành hợp chất hiđrua trên cơ sở tối ƣu hóa các điều kiện đo tổng hàm lƣợng
các dạng trên hệ đo HG – AAS.
2. Khảo sát các điều kiện và xây dựng mô hình hồi qui đa biến xác định đồng
thời các dạng của As: As(III), As(V), DMA, MMA; của Se: Se(IV), Se(VI),
DMDSe, SeMet trong cùng một dung dịch, đồng thời kiểm tra khả năng áp dụng
vào phân tích mẫu thực tế.

3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố đến sự biến đổi hàm lƣợng các dạng
As, Se trong quá trình bảo quản mẫu phân tích và phƣơng pháp chiết rút các dạng ra
khỏi nền mẫu môi trƣờng.
4. Đánh giá phƣơng pháp phân tích đồng thời các dạng As(III), As(V), DMA,
MMA, Se(IV), Se(VI), DMDSe, SeMet và áp dụng phân tích mẫu thực tế.
Điểm mới, những đóng góp mới về mặt khoa học và thực tiễn của luận án:
 Về mặt khoa học:
- Dựa vào sự khác biệt hiệu suất khử các dạng As(III), As(V), DMA, MMA
hoặc các dạng Se(IV), Se(VI), DMDSe, SeMet thành hợp chất hiđrua bằng chất khử

3


NaBH4 trong môi trƣờng axit có nồng độ khác nhau, đã tìm ra khả năng xác định
đồng thời các dạng As, Se bằng phƣơng pháp HG – AAS kết hợp với
chemometrics.
- Đã xây dựng đƣợc mô hình hồi quy đa biến tuyến tính dựa vào dữ liệu đo
phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật hiđrua hóa của 40 dung dịch chuẩn chứa
đồng thời 4 dạng As(III), As(V), DMA, MMA hoặc 4 dạng Se(IV), Se(VI),
DMDSe, SeMet ở các môi trƣờng axit HCl 6M, 1M, đệm tactric/tactrat có pH = 2,
3, 4 (với As) hoặc ở các môi trƣờng axit HCl 6M, 4M, 2M, 1M, 0,01M (với Se).
Qua phân tích các mẫu tự tạo, mẫu thực tế thêm chuẩn và so sánh với phƣơng pháp
HPLC – HG – AAS cho thấy mô hình hồi quy sử dụng thuật toán phân tích cấu tử
chính (PCR) có độ đúng, độ nhạy, độ chụm và độ tin cậy cao.
- Đã xây dựng đƣợc các quy trình phân tích dạng hoàn chỉnh và ứng dụng để
phân tích đồng thời các dạng As(III), As(V), DMA, MMA hoặc Se(IV), Se(VI),
DMDSe, SeMet trong một số mẫu môi trƣờng nhƣ mẫu nƣớc, mẫu bùn đất, mẫu
thực vật thân thảo.
 Về mặt thực tiễn:
- Đã tiến hành xác định hàm lƣợng các dạng As(III), As(V), DMA, MMA

hoặc Se(IV), Se(VI), DMDSe, SeMet trong các mẫu nƣớc mặt, mẫu bùn đất, mẫu
thực vật thân thảo ở khu vực Định Công – Hoàng Mai – Hà Nội bằng phƣơng pháp
HG – AAS - PCR. Kết quả nhƣ sau:
+ Trong các mẫu rau, hàm lƣợng As(V) rất thấp (nhỏ hơn LOD của phƣơng
pháp) coi nhƣ không có, dạng As(III), DMA, MMA là chủ yếu với tổng hàm lƣợng
của chúng chiếm xấp xỉ 70% hàm lƣợng As có mẫu.
+ Trong các mẫu cây dƣơng xỉ, thủy trúc đều tìm thấy cả As(III), As(V),
DMA, MMA với hàm lƣợng cao, trên 100µg/kg mỗi dạng. Tổng hàm lƣợng các
dạng này chiếm trên 90% lƣợng As trong mẫu, trong đó dạng As hữu cơ trong cây
thủy trúc chiếm gần 70% nhƣng trong cây dƣơng xỉ chỉ chiếm 30%.
+ Trong các mẫu bùn ao, đất ruộng các dạng As vô cơ chiếm gần 100% trong
đó dạng As(V) chiếm phần lớn (60 – 80%).

4


+ Trong mẫu nƣớc ao khảo sát có cả dạng As hữu cơ và As vô cơ nhƣng As vô
cơ chiếm phần lớn (trên 70%), trong đó dạng As(V) là chủ yếu (>50% As vô cơ).
+ Kết quả phân tích các dạng Se trong các mẫu rau bắp cải, rau muống, rau
má, súp lơ đều có 4 dạng Se(IV), Se(VI), DMDSe, SeMet với hàm lƣợng trung bình
7 – 80 µg/kg, trong đó hàm lƣợng các dạng Se hữu cơ chiếm trên 60%. Tổng hàm
lƣợng 4 dạng Se chiếm trên 95% lƣợng Se có trong mẫu.
- Quy trình phân tích của luận án có thể áp dụng để phân tích các dạng As(III),
As(V), DMA, MMA hoặc Se(IV), Se(VI), DMDSe, SeMet trong các mẫu nƣớc,
mẫu thực vật thân thảo, mẫu bùn đất tại các phòng thí nghiệm hiện chỉ có thiết bị
AAS mà không cần trang bị thêm thiết bị ghép nối.

5



CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Phân tích dạng các nguyên tố và vai trò của phân tích dạng trong đánh giá
ô nhiễm môi trƣờng
1.1.1. Khái niệm về dạng nguyên tố và phân tích dạng nguyên tố
Theo tài liệu của hiệp hội hóa học cơ bản và ứng dụng quốc tế (IUPAC) đã
công bố [20, 37], một số khái niệm trong hóa học phân tích dạng nguyên tố đƣợc
diễn giải nhƣ sau:
+ Dạng hóa học của một nguyên tố (Chemical species): hình thái đặc trƣng
của một nguyên tố nhƣ đồng vị hóa học; trạng thái oxi hóa - khử; trạng thái hóa trị;
hợp chất hoặc cấu tạo phân tử.
+ Phân tích dạng (Speciation analysis): các hoạt động phân tích nhằm định
tính hoặc định lƣợng một hay nhiều dạng hóa học riêng biệt trong một mẫu phân
tích.
+ Quá trình phân tách dạng nguyên tố (Fractionation): quá trình tách rời dạng
cụ thể của một nguyên tố ở giữa những dạng hóa học khác có trong một hệ.
Cũng theo tài liệu này, quá trình phân tích dạng thƣờng không có khả năng
xác định đƣợc nồng độ của tất cả các dạng hóa học khác nhau của nguyên tố có
trong mẫu phân tích, đồng thời không xác định đƣợc tổng hàm lƣợng của nguyên tố
trong mẫu nếu chỉ dựa vào các dạng hóa học đã xác định đƣợc. Các dạng hóa học
của nguyên tố có trong mẫu cũng không tồn tại lâu dài, chúng thƣờng chuyển hóa
lẫn nhau, hoặc thành các dạng hóa học khác trong quá trình phân tích. Chính vì vậy,
vấn đề giữ nguyên hoặc hạn chế sự biến đổi của các dạng của nguyên tố cần xác
định trong quy trình phân tích dạng là rất cần thiết và phải đƣợc duy trì trƣớc khi áp
dụng phƣơng pháp phân tích cụ thể.
Hiện nay phân tích dạng nguyên tố trong các đối tƣợng môi trƣờng thƣờng tập
trung vào xác định các dạng sau:
+ Dạng hóa trị hoặc số oxi hóa cụ thể của một nguyên tố trong mẫu phân tích
(ví dụ nhƣ xác định hàm lƣợng Cr(III) hoặc Cr(VI) có trong nƣớc).

6



+ Dạng liên kết (nhƣ dạng hòa tan và dạng lơ lửng trong nƣớc, dạng liên kết
trong đất và trầm tích…)
+ Dạng hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ (ví dụ xác định hàm lƣợng
monometylarsenate - MMA trong các mẫu hải sản)
1.1.2. Vai trò của phân tích dạng trong nghiên cứu môi trƣờng
Trong thực tế, một nguyên tố tồn trong môi trƣờng ở nhiều trạng thái oxi hóa
khác nhau, khi thay đổi trạng thái oxi hóa sẽ tạo nên sự ảnh hƣởng mạnh đến hoạt
tính sinh học và độ độc tố của chúng, ví dụ nguyên tố Cr khi tồn tại ở trạng thái
Cr(III) có độc tính thấp hơn là ở trạng thái Cr(VI) [87]. Phép phân tích tổng hàm
lƣợng Cr là không đủ để đánh giá mức độ độc hại, nếu chúng ta biết đƣợc trong
mẫu phân tích hàm lƣợng Cr tồn tại ở trạng thái hóa trị nào cao hơn sẽ đánh giá
đƣợc mức độ độc hại của mẫu phân tích đó.
Độc tính của nguyên tố liên quan mật thiết với dạng tồn tại của chúng trong
các đối tƣợng mẫu khác nhau, có thể ở dạng này nó không hoặc ít độc nhƣng ở dạng
khác độc tính của nó lại rất cao. Ví dụ, nhìn chung các dạng As(III) và As(V) đều
độc, nhƣng nếu ở dạng hữu cơ thì lại ít độc hơn, nhƣ dạng arsenocholine (AC)
chẳng hạn [81]. Hoặc nhƣ với thủy ngân, tất cả các dạng đều độc, tuy nhiên nếu ở
dạng metyl thủy ngân thì lại độc hơn nhiều lần so với Hg2+ hay thủy ngân kim loại.
Metyl thủy ngân có xu hƣớng tích lũy sinh học, do đó nó gây nhiễm độc trầm trọng,
đặc biệt là với cá [26]. Trong khi đó việc xác định tổng hàm lƣợng nguyên tố trong
một mẫu nghiên cứu không cho biết đầy đủ các thông tin của nguyên tố cần phân
tích.
Mặt khác, phép phân tích dạng liên kết vết nguyên tố còn dùng để đánh giá
đặc trƣng liên kết và dung lƣợng liên kết của vết nguyên tố hóa học trong mẫu,
những thông số rất cần trong nghiên cứu sinh học, độc học, địa hóa, môi trƣờng.
Trong sinh học, để hiểu đƣợc cơ chế của các quá trình tích lũy sinh học, vận chuyển
và trao đổi, chuyển hóa sinh học của các nguyên tố dạng vết, thì việc nghiên cứu về
phân tích dạng là hết sức cần thiết. Trên cơ sở nghiên cứu dạng của các nguyên tố

vết cho phép nghiên cứu sự tích lũy sinh học của các độc chất. Ví dụ trong nƣớc

7


biển nồng độ As chỉ khoảng 2 ng/kg nhƣng trong cá lƣợng As đã lên tới 100 mg/kg
[56, 76]. Điều này có nghĩa là từ những nồng độ rất nhỏ của một nguyên tố dạng vết
trong môi trƣờng nào đó có thể dẫn đến những vấn đề độc hại nghiêm trọng nếu sự
tích lũy sinh học đƣợc kết hợp với sự chuyển hóa sinh học thành các chất độc hại.
Nghiên cứu về dạng tồn tại của các nguyên tố còn cho phép nghiên cứu sự chuyển
hóa sinh học, sự biến chuyển độc tính cũng nhƣ về bản chất sinh học của các chất
độc.
Trong nghiên cứu địa chất, phân tích dạng giúp giải thích sự vận chuyển và
trao đổi chất, quá trình hình thành và phân bố các nguyên tố, đặc biệt các nguyên tố
hàm lƣợng nhỏ, tồn tại đa dạng trong mẫu. Trên cở sở phân tích dạng của nguyên
tố, nhà địa chất dễ dàng đánh giá trữ lƣợng cũng nhƣ sự phân chia, phân bố của các
nguyên tố.
Nhờ những ƣu điểm vƣợt trội nói trên mà trong vài thập niên gần đây, cùng
với sự phát triển ngày càng cao của khoa học và kỹ thuật phân tích, phép phân tích
dạng đã đƣợc nghiên cứu và phát triển mạnh và đã trở thành một lĩnh vực khoa học
quan trọng của phân tích học hiện đại. Do đó, việc nghiên cứu dạng hóa học cũng
nhƣ dạng hợp chất của các nguyên tố đang là vấn đề thu hút sự quan tâm của các
nhà khoa học ở mọi nơi trên thế giới.
1.1.3. Ý nghĩa của phân tích dạng As, Se trong các đối tƣợng môi trƣờng
1.1.3.1. Sự tồn tại của As trong môi trường và ý nghĩa của phân tích dạng As
As phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là trong nguồn nƣớc nhƣ nƣớc
ngầm, nƣớc biển, nguồn nƣớc khoáng, nƣớc sông suối. Việc sử dụng rộng rãi As
trong nhiều ngành công nghiệp nhƣ dƣợc, sản xuất kính, chất nhuộm, chất độc ăn
mòn, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuộc da, hoặc ngành công nghiệp sử dụng
nhiên liệu hóa thạch nhƣ công nghiệp xi măng, nhiệt điện, công nghệ đốt chất thải

rắn là nguồn gây ô nhiễm As. Các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các loại
quặng, nhất là quặng sunfua, luyện kim tạo ra nguồn ô nhiễm As do việc khai đào ở
các mỏ nguyên sinh đã phơi lộ các quặng sunfua, làm gia tăng quá trình phong hóa,
bào mòn và tạo ra khối lƣợng lớn đất đá thải có lẫn asenopyrit ở lân cận khu mỏ.

8


Bên cạnh đó, các quá trình tự nhiên nhƣ địa chất, địa hóa, sinh địa hóa, ... đã làm
cho As nguyên sinh có mặt trong một số thành tạo địa chất (các phân vị địa tầng,
các biến đổi nhiệt dịch và quặng hóa sunfua chứa As) tiếp tục phân tán hay tập
trung gây ô nhiễm môi trƣờng sống [29, 60, 82].
Sau khi phát tán vào môi trƣờng, As tồn tại ở nhiều dạng khác nhau tùy theo
bản chất của nguồn phát tán, điều kiện phát tán và điều kiện của môi trƣờng tồn tại.
Bảng 1.1 mô tả một số dạng thƣờng thấy của As [56, 70, 74].
Bảng 1. 1 Một số dạng As trong các đối tượng sinh học và môi trường

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11


Tên gọi

Công thức

Asin
Asenit
Asenat
Axit dimetylasonic, DMA
Axit monometylasonic, MMA
Trimetylasin
Oxit trimetylasin, TMAO
Ion tetrametylasoni
Trimetylasoniaxetat
Asenocholin
(2-trimetylasonietanol)
Dimetylasinoyletanol

AsH3
AsO33AsO43(CH3)2AsO2H
CH3AsO3H2
(CH3)3As
(CH3)3As+-O(CH3)4As+
(CH3)3As+CH2COO(CH3)3As+CH2CH2OH
(CH3)3As+(O-)CH2CH2OH

Đối với As, để đánh giá độc tính của nguyên tố này trƣớc hết phải xác định
dạng tồn tại của chúng. Các dạng chủ yếu của As trong môi trƣờng nƣớc – đối
tƣợng đƣợc quan tâm nhất trong phân tích môi trƣờng – là bốn dạng As(III), As(V),
DMA và MMA, trong đó hai dạng vô cơ có độc tính cao hơn [77, 84]. Hàm lƣợng
As trong nƣớc ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trƣờng địa hóa. As

vô cơ tồn tại trong nƣớc ngầm ở dạng H2AsO4- (trong môi trƣờng pH axit đến gần
trung tính), HAsO42- (trong môi trƣờng kiềm), hợp chất H3AsO3 đƣợc hình thành
chủ yếu trong môi trƣờng oxi hóa-khử yếu [65, 70, 74].
Nhƣ chúng ta đã biết, As là nguyên tố vi lƣợng, rất cần thiết cho sự sinh
trƣởng và phát triển của con ngƣời và sinh vật. Ở hàm lƣợng nhất định, As có vai
trò quan trọng trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Tuy
nhiên, khi xuất hiện ở hàm lƣợng cao hơn, As và các hợp chất của nó là tác nhân

9


gây 19 bệnh ung thƣ, đột biến và dị thai trong tự nhiên [81]. Theo khuyến cáo của
tổ chức y tế thế giới WHO hàm lƣợng As trong nƣớc uống ở mức an toàn là
0,01mg/lít (<10ppb), còn hàm lƣợng As cho phép có trong rau quả khô là ≤ 1mg/kg
[16]. Đối với thực vật, As cản trở quá trình trao đổi chất, làm giảm mạnh năng suất,
đặc biệt trong môi trƣờng thiếu photpho. Còn đối với cơ thể ngƣời bị nhiễm độc As
lâu ngày sẽ xuất hiện hiện tƣợng sừng hóa da, gây sạm và mất sắc tố da từ đó dẫn
đến hoại tử hay ung thƣ da, viêm răng, khớp, tim mạch... [13, 83]. Trong số các hợp
chất của As thì As(III) vô cơ độc hơn cả, As(III) có độc tính cao hơn As(V) khoảng
50 lần do As(V) và các hợp chất As hữu cơ đƣợc đào thải qua thận rất nhanh và hầu
nhƣ toàn bộ [83]. Có thể mô tả quá trình chuyển hóa các dạng asen trong cơ thể
ngƣời và động vật qua sơ đồ hình 1.1 [39, 74].

Hình 1. 1. Sơ đồ chuyển hóa các dạng As trong cơ thể người

Các công nghệ xử lý nƣớc ô nhiễm As hiện nay cũng cần phải xác định rõ hàm
lƣợng của từng dạng As. Chẳng hạn, khi dùng bể lọc cát sẽ loại bỏ phần lớn As(V)
nhƣng As(III) chỉ loại bỏ đƣợc rất ít [29], nguyên do As(V) đƣợc các hạt keo
hiđroxit sắt hấp thu còn As(III) thì không.
Từ những phân tích trên có thể nói nhu cầu phân tích dạng As là rất cần thiết.

Nếu chỉ căn cứ vào tổng hàm lƣợng As thì chƣa đủ để đƣa ra các giải pháp nhằm

10


đánh giá đúng tính độc hoặc đƣa ra các khuyến cáo về độ độc, hay đƣa ra các giải
pháp xử lý cụ thể nhằm hạn chế sự phát tán, sự chuyển hóa từ dạng không độc và ít
độc hơn sang dạng độc hơn. Trong đó, các dạng As đƣợc quan tâm nhiều nhất trong
phân tích môi trƣờng là As(III), As(V), DMA, MMA.
1.1.3.2. Sự tồn tại của Se trong môi trường và ý nghĩa của phân tích dạng Se
Selen ít phổ biến trong tự nhiên, tuy nhiên sự có mặt của selen trong sinh học
và môi trƣờng rất đa dạng, các dạng tồn tại chủ yếu của Selen đƣợc liệt kê trong
bảng 1.2 [72, 75, 89, 90].
Bảng 1. 2. Một số dạng tồn tại của selen đã được tìm thấy

Axit selenơ, selenit
Axit Selenic, selenat
Selencyanat
Ion monometylselenic
Ion monometylselenơ
Hidroselenua
Dimetylselenua
Dimetyldiselenua
Metylselenol
Ion trimetylselenua
Selencystein
Selencystin
Selenmethionin
Metylselencystein
γ - glutamin-metylselencystein

Selenhomocystein
Adenozylselenhomocystein

H2SeO3, SeO32H2SeO4,SeO42SeCNCH3Se(O)OCH3SeOH2Se
(CH3)2Se
(CH3)2Se2
CH3SeH
(CH3)3Se+
H3N+–CH(COO−)–CH2–she
H3N+–CH(COO-)–CH2–Se–Se–CH2CH(COO−)–NH3+

H3N+–CH(COO−)–CH2–CH2–Se - SeH
H3N+–CH(COO−)–CH2–Se–CH3
H3N+–CH(COO−)–(CH2)2–CO–NH–CH(COO−)CH2–SeCH3

H3N+–CH(COO−)–CH2–CH2–SeH
NH2CH(COOH)CH2CH2 SeCH2C4H5O3C5H4–NH2

Các dạng selen đã tìm thấy tồn tại chủ yếu ở ba trạng thái ôxy hóa: -2, +4, +6,
trong đó selen vô cơ tồn tại chủ yếu trong đất và nƣớc, tuy nhiên chúng cũng đƣợc
tìm thấy trong các cơ thể sống (động, thực vật và vi sinh vật). Các dạng selen hữu
cơ nhƣ dimetyl selenua (CH3)2Se, dimetyl diselenua (CH3)2Se2 và dimetylselenon
(CH3)2SeO2 đƣợc tạo ra từ nƣớc thải, bùn, đất đá; chúng cũng đƣợc tìm thấy trong
một số nƣớc tự nhiên và trong các cơ thể sống. Trong cơ thể sống, selen chủ yếu tồn
tại ở dạng aminoaxit nhƣ selencytin, selencystein, selenmethionin, selenglutathion,
... và các selen protein [21, 64, 82].

11



Những nghiên cứu gần đây cho thấy nhiều tác dụng của selen đối với con
ngƣời [89], cụ thể ở những ngƣời tiêu thụ 54-90µg selen hàng ngày sẽ giảm nguy
cơ mắc hen (suyễn) xuống một nửa so với những ngƣời tiêu thụ 23-30µg. Selen
có tác dụng làm ức chế các khối u gây ung thƣ tiền liệt tuyến, tăng cƣờng khả
năng chống phóng xạ và tia tử ngoại. Ngƣỡng có lợi của selen trong khoảng 50200µg/ngày cho mỗi ngƣời. Theo khuyến cáo, lƣợng selen nam giới nên dùng
hằng ngày là 80µg và nữ giới là 55µg. Nguồn dinh dƣỡng selen đến từ các loại
quả hạch, củ họ hành, tỏi, ngũ cốc, thịt, cá và trứng. Ngoài ra còn nhiều dạng
thực phẩm khác cung cấp nhiều selen nhƣ các loại hải sản [3, 76].
Tổ chức Y tế thế giới (WHO) tính toán, hàm lƣợng selen trong máu ngƣời
trung bình phải đạt trên 0,15 µg/ml thì mới đủ lƣợng cần thiết cho cơ thể. Những
kết quả nghiên cứu của WHO khẳng định nguyên tố selen có vai trò sinh học rất
lớn đối với sức khoẻ con ngƣời. Điều tra dịch tễ học tại Mỹ và Bắc Âu cho thấy
sự liên hệ giữa thiếu hụt selen và sự gia tăng mắc bệnh tim mạch, huyết áp cao,
não, dẫn đến tử vong đối với con ngƣời. Thiếu hụt selen có thể dẫn tới các bệnh
có liên quan tới chức năng tim mạch đƣợc gọi là bệnh Keshan [3].
Bên cạnh những tác dụng có lợi thì selen cũng là một độc tố khi ở nồng độ
cao. Selen nguyên tố và phần lớn các selenua kim loại có độc tính tƣơng đối thấp
do chúng có hiệu lực sinh học thấp. Ngƣợc lại, các selenat và selenit lại cực độc
hại. Các hợp chất hữu cơ chứa selen nhƣ dimetylselenua (DMSe),
dimetyldiselenua (DMDSe), selenmethionin (SeMet), selencystein (Se-Cyt),
selencystin và metylselencystein... tất cả các chất này đều có hiệu lực sinh học
cao và độc hại khi ở liều lƣợng lớn [3, 92].
Chính vì những ƣu điểm của selen và ranh giới giữa tác dụng tích cực và
tiêu cực của selen có liên quan chặt chẽ tới sức khoẻ con ngƣời, cho nên việc xác
định hàm lƣợng các dạng Se đặc biệt là các dạng Se(IV), Se(VI), DMDSe,
SeMet, DMSe, Se – Cyt trong các đối tƣợng môi trƣờng là rất cần thiết.

12



1.2. Các phƣơng pháp phân tích dạng As, Se
Trong mẫu phân tích, các nguyên tố không tồn tại ở một dạng cụ thể mà tồn
tại ít nhất là hai dạng trở lên. Để xác định đƣợc những dạng cần biết, tùy theo đặc
điểm của mỗi dạng chúng ta sẽ phải lựa chọn một quy trình phân tích phù hợp, tách
riêng chúng ra khỏi mẫu rồi xác định hoặc xác định chúng bên cạnh các dạng khác
mà không cần tách riêng từng dạng. Sau đây chúng tôi trình bày một số nhóm
phƣơng pháp đã đƣợc dùng để xác định các dạng của nguyên tố trong các đối tƣợng
môi trƣờng.
1.2.1. Nhóm các phƣơng pháp tách riêng từng dạng trƣớc khi phân tích
Đây là nhóm các phƣơng pháp thƣờng đƣợc áp dụng trong những giai đoạn
1980 – 1990, thời gian này các thiết bị phân tích ghép nối chƣa phát triển nên muốn
thực hiện quá trình phân tích dạng nguyên tố phải sử dụng kỹ thuật tách bằng các
phƣơng pháp chiết nhƣ chiết lỏng – lỏng hay chiết bằng phƣơng pháp sắc ký trao
đổi ion để tách riêng từng dạng sau đó xác định bằng thiết bị đo phù hợp.
Theo phƣơng pháp này, quá trình phân tích đƣợc thực hiện theo một quy trình
có thể mô tả theo hình 1.2. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là thiết bị tách chiết đơn
giản, các dạng đƣợc tách rời không ảnh hƣởng lẫn nhau trong quá trình đo tín hiệu,
các detector sử dụng để phát hiện chất là các detector thông dụng nhƣ các đầu dò
điện hóa, UV-VIS, AAS, AES, MS, AFS, MS…[15, 80]
dạng 1
Dung dịch
mẫu phân tích

Phân tách
dạng 2

dạng 3
….
Hình 1. 2. Sơ đồ phân tích dạng nhờ các quá trình phân tách


Một số kỹ thuật tách thƣờng đƣợc sử dụng nhƣ sau:

13

Detector


- Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng [45, 71, 73]: Nguyên tắc của kỹ thuật chiết này là
dựa trên cơ sở sự phân bố của chất phân tích vào hai pha lỏng (2 dung môi) không
trộn lẫn đƣợc vào nhau (trong hai dung môi này, có thể một dung môi có chứa chất
phân tích) đƣợc để trong một dụng cụ chiết, nhƣ phễu chiết, bình chiết (hình 1.3a).
Hệ số phân bố nhiệt động Kpb của cân bằng chiết là một yếu tố quyết định hiệu quả
của sự chiết, tiếp đến là sự ảnh hƣởng của nhiệt độ, môi trƣờng axit. Chiết theo kiểu
này có hai cách là chiết tĩnh và chiết theo dòng chảy liên tục. Trong phân tích, kiểu
tĩnh đƣợc ứng dụng nhiều hơn vì sự đơn giản của nó.

a. Chiết lỏng lỏng

b. Chiết pha rắn

c. Vi chiết pha rắn

Hình 1. 3. Các phương pháp tách riêng rẽ các chất phân tích

Đối với nguyên tố As có thể đề cập đến công trình của Bernhard [25] và cộng
sự, các tác giả đã chiết dạng As(III) vô cơ trong mẫu phân tích bằng cách cho
As(III) tác dụng với HCl tạo cặp ion [AsO+][Cl-], sau đó cặp ion này đƣợc chiết
bằng dung môi CCl4, hoặc CHCl3, hoặc hệ hỗn hợp dung môi hữu cơ. Kết quả cho
thấy 73% As(III) đƣợc chiết khi nồng độ axit HCl là 9M. Nếu tạo cặp ion
[AsO+][Br-] có thể chiết bằng CCl4 từ dung dịch chứa H2SO4 1,4 – 1,7M, kết quả

cho thấy dùng 200 mg KBr chiết đƣợc 100µg As(III) trong 25ml dung dịch mẫu.
Một phƣơng pháp khác [44], As(III) sau khi tạo phức với các thuốc thử hữu cơ nhƣ
dietyldithiocacbamat, pyrolidindithiocacbamat, thionanit…sau đó đƣợc chiết ra
khỏi dung dịch bởi CHCl3 ở nồng độ axit H2SO4 1 – 5M.
Đối với Se, ở Việt Nam có thể đề cập đến nghiên cứu của tác giả Lê Thị
Duyên và Lê Lan Anh [1, 6], các tác giả đã xác định hàm lƣợng các dạng Se trong
các mẫu hải sản bằng phƣơng pháp Von- Ampe hòa tan, quá trình phân tách thực

14