BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
PHAN HỒNG SẮC
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DƢ LƢỢNG TETRMETHRIN,
PERMETHRIN, PHENOTHRIN VÀ FENVALERATE TRONG
NƢỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Ở HUYỆN CHÂU PHÚ –
AN GIANG BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ GHÉP
KHỐI PHỔ (GC/MS)
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
NGHỆ AN, 2014
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
PHAN HỒNG SẮC
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH DƢ LƢỢNG TETRMETHRIN,
PERMETHRIN, PHENOTHRIN VÀ FENVALERATE TRONG
PHAN HỒNG SẮC
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các kí hiệu, các chữ cái viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Mục tiêu nghiên cứu 2
4. Nội dung nghiên cứu 3
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 4
1.1. SƠ LƢỢC VỀ THUỐC BVTV HỌ PYRETHROID. 4
1.1.1 Đặc điểm chung 4
1.1.2 Cơ chế tác động 4
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT CẦN NGHIÊN CỨU 5
1.2.1 Cấu tạo và tính chất của tetramethrin 5
1.2.2 Cấu tạo và tính chất của phenothrin 5
1.2.3 Cấu tạo và tính chất của permethrin 6
1.2.4 Cấu tạo và tính chất của fenvalerate 7
1.3 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÁC CHẤT BVTV NHÓM PYRETHROID TRONG
NÔNG NGHIỆP VÀ NTTS 8
1.3.1 Sử dụng các pyrethroid trong nông nghiệp 8
1.3.2 Sử dụng các pyrethroid trong NTTS 8
1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ PHÂN TÍCH DƢ LƢỢNG BVTV 9
1.4.1 Đại cƣơng về phƣơng pháp phân tích sắc ký 9
2.3.2 Khảo sát và tối ƣu hóa điều kiện phân tích mẫu trên thiết bị GC-MS 33
2.3.3 Chƣơng trình nhiệt độ 34
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35
3.1 Khảo sát dung môi rửa giải 35
3.2 Khảo sát tỉ lệ etylacetate: hexan trong hỗn hợp dung môi rửa giải 37
3.3 Khảo sát thể tích dung môi sử dụng để rửa giải 38
3.4 Khảo sát sự ảnh hƣởng của dung môi rửa tạp 39
3.5 Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ tải mẫu lên cột 41
3.6 XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC THUỐC TRỪ
SÂU BẰNG PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ 42
3.6.1 Định danh các chất trên sắc ký đồ 42
3.6.2 Khảo sát độ lặp lại của phép đo 44
3.6.3 Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đƣờng chuẩn xác định thuốc trừ
sâu 46
3.6.4 Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) 50
3.6.5 Khảo sát hiệu suất thu hồi 53
3.7 Phân tích thuốc trừ sâu trong mẫu thực 58
KẾT LUẬN 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
PHỤ LỤC 64
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BVTV Bảo vệ thực vật
ppb Parts per billion
ppm Parts per million
GC Gas Chromatography (Sắc ký khí)
GC-MS Gas chromatography mass spectrometry
(Sắc ký khí khối phổ)
HPLC High performance liquid chromatography
( Sắc ký lỏng hiệu năng cao)
LD
39
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi khi thay đổi tỉ lệ
methanol:nƣớc.
40
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi khi thay đổi tốc độ tải mẫu
qua cột
41
Hình 3.7: Sắc đồ xác định thời gian lƣu các chất cần phân tích
42
Hình 3.8: Sắc đồ xác định ion định lƣợng và ion so sánh của tetramethrin
43
Hình 3.9: Sắc đồ xác định ion định lƣợng và ion so sánh của permethrin
43
Hình 3.10: Sắc đồ xác định ion định lƣợng và ion so sánh của phenothrin
43
Hình 3.11: Sắc đồ xác định ion định lƣợng và ion so sánh của phenothrin
44
Hình 3.12: Đồ thị đƣờng chuẩn của tetramethrin
47
Hình 3.13: Đồ thị đƣờng chuẩn của permethrin
48
Hình 3.14: Đồ thị đƣờng chuẩn của phenothrin
49
Hình 3.15: Đồ thị đƣờng chuẩn của fenvalerate
50
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Phƣơng pháp phân tích để xác định Pyrethrins và pyrethroid
trong mẫu môi trƣờng
47
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của phenothrin
48
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của fenvalerate
49
Bảng 3.16: Giá trị LOD và LOQ của tetramethrin
51
Bảng 3.17: Giá trị LOD và LOQ của permethrin
52
Bảng 3.18: Giá trị LOD và LOQ của phenothrin
52
Bảng 3.19: Giá trị LOD và LOQ của fenvalerate
53
Bảng 3.20: Hiệu suất thu hồi của tetramethrin ở nồng độ 0.25 mg/L
54
Bảng 3.21: Hiệu suất thu hồi của tetrmethrin ở nồng độ 1.25 mg/L
55
Bảng 3.22: Hiệu suất thu hồi của permethrin ở nồng độ 0.25 mg/L
55
Bảng 3.23: Hiệu suất thu hồi của permethrin ở nồng độ 1.25 mg/L
56
Bảng 3.24: Hiệu suất thu hồi của phenothrin ở nồng độ 0.25 mg/L
56
Bảng 3.25: Hiệu suất thu hồi của phenothrin ở nồng độ 1.25 mg/L
57
Bảng 3.26: Hiệu suất thu hồi của fenvalerate ở nồng độ 0.25 mg/L
57
Bảng 3.27: Hiệu suất thu hồi của fenvalerate ở nồng độ 1.25 mg/L
58
Bảng 3.28. Kết quả phân tích mẫu nƣớc ao nuôi thủy sản
Việt Nam là một trong những nƣớc có ngành nuôi trồng thủy sản phát triển
nhanh và có thị phần xuất khẩu khá lớn. Song nhiều năm gần đây, những thị
trƣờng nhập khẩu thủy sản Việt Nam luôn đặt vấn đề về an toàn đối với thủy sản
Việt Nam do lo ngại có tồn dƣ các chất độc hại từ việc canh tác, nuôi trồng và từ
ô nhiễm môi trƣờng.
Vì vậy, để bảo đảm sản phẩm thủy sản an toàn thực phẩm cho ngƣời tiêu
dùng và phù hợp thị trƣờng xuất khẩu, việc nghiên cứu, theo dõi dƣ lƣợng các
chất độc hại trong môi trƣờng thủy sản và đề ra biện pháp nuôi thủy sản an toàn
chất lƣợng là cần thiết.
Từ tình hình nêu trên, đề tài "Nghiên cứu xác định dư lượng tetramethrin,
permethrin, phenothrin và fenvalerate trong nước nuôi trồng thủy sản ở huyện
Châu Phú - An Giang bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS)"
đƣợc tôi lựa chọn làm đề tài nghiên cứu của luận văn tốt nghiệp cao học chuyên
ngành Hóa phân tích.
2. Mục đích nghiên cứu:
Xây dựng phƣơng pháp phân tích đồng thời và có số liệu đánh giá tình
hình tồn dƣ một số thuốc BVTV nhóm pyrethroid trong các vực nƣớc nuôi trồng
thủy sản ở vùng Châu Phú tỉnh An Giang.
3. Mục tiêu nghiên cứu:
+ Xây dựng đƣợc kế hoạch khảo sát và lấy mẫu đúng kỹ thuật, thỏa mãn
các yêu cầu.
+ Thiết lập đƣợc phƣơng pháp phân tích đảm bảo độ chính xác, độ hội tụ,
độ nhạy cao, xác định đƣợc LOD và LOQ của phƣơng pháp.
+ Đƣa ra đƣợc quy trình xử lý mẫu đảm bảo yêu cầu phân tích.
3
+ Xác định đƣợc dƣ lƣợng các chất tetramethrin, permethrin, phenothrin
và fenvalerate trong các mẫu nƣớc.
+ Đánh giá đƣợc tình hình tồn dƣ các chất tetramethrin, permethrin,
phenothrin và fenvalerate trong các mẫu nƣớc nuôi trồng thủy sản.
của các cơ làm côn trùng mất khả năng giữ thăng bằng, gây thiếu ôxy cho các tế
bào thần kinh.
5
Trong cơ thể động vật máu nóng, cúc tổng hợp bị phân huỷ và thải ra bên
ngoài nên không gây tích luỹ trong cơ thể.
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỢP CHẤT NGHIÊN CỨU [1], [3]
1.2.1. Cấu tạo và tính chất của tetramethrin
Các tên tƣơng ứng: 2,2-Dimethyl-3-(2-methyl-1 propenyl) cyclopropane
carboxylic acid (1,3,4,5,6,7-hexahydro-1,3-dioxo-2H-isoindol-2-yl)methyl ester;
hoặc N-(3,4,5,6-tetrahydrophthalimide) methylcis,trans-chrysanthemate; N-
(chrysanthemoxymethyl)-1-cyclohexene-1,2- dicarboximide; phthalthrin.
Công thức cấu tạo:
Công thức phân tử: C
19
H
25
NO
4
;
khối lƣợng phân tử: 331.41; nhiệt độ nóng chảy: 56
0
- 80
0
C.
Tính chất: là chất lỏng không màu. LD
50
đối với chuột tiếp xúc qua đƣờng
miệng là 1000mg/kg.
21
H
20
Cl
2
O
3
;
7
khối lƣợng phân tử: 391.29; nhiệt độ nóng chảy: 63 - 65
0
C; nhiệt độ sôi:
220
0
C.
Tính chất: permethrin tinh khiết là những tinh thể không màu ở nhiệt độ
phòng có thể chuyển sang dạng sệt màu vàng nhạt. LD
50
đối với chuột tiếp xúc
qua đƣờng miệng là 430-470mg/kg.
1.2.4. Cấu tạo và tính chất của fenvalerate
Các tên tƣơng ứng: 4-Chloro-α-(1-methylethyl)benzeneacetic acid cyano
(3-phenoxyphenyl) methyl ester; hoặc α-cyano-3-phenoxybenzyl- α-(4-
chlorophenyl) isovalerate; cyano (3-phenoxyphenyl) methyl 4-chloro-α-(1-
methylethyl)benzeneacetate; α-cyano-3-phenoxybenzyl-2-(4-chlorophenyl)-3-
methylbutyrate; phenvalerate.
Công thức cấu tạo:
Công thức phân tử: C
các thuốc trừ sâu thuộc gốc chlor hữu cơ và lân hữu cơ, tuy nhiên xu hƣớng sử
dụng nhóm cúc tổng hợp ngày càng gia tăng. Một vài loại thuốc đã cấm sử dụng
tuy nhiên vẫn còn phát hiện.
1.3.2. Sử dụng các pyrethroid trong NTTS
Theo Tổng cục Thủy sản, trong năm 2011, nhiều vùng nuôi trồng thủy sản
trong cả nƣớc, đặc biệt các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long đã xảy ra
dịch bệnh, gây tổn thất kinh tế nghiêm trọng. Kết quả nghiên cứu xác định một
trong những nguyên nhân chính gây hội chứng hoại tử gan tụy, gây tôm chết
hàng loạt là so sử dụng thuốc bảo vệ thực vật có thành phần hoạt chất nhóm cúc
tổng hợp để diệt cá tạp, giáp xác trong vùng nuôi tôm [10].
9
Theo kết quả nghiên cứu, các thuốc bảo vệ thực vật có các hoạt chất thuộc
nhóm Pyrethroid rất độc với cá, tôm và các loài thủy sinh vật khác. Để vụ nuôi
trồng thủy sản tiếp theo có hiệu quả, Tổng cục Thủy sản đề nghị Sở Nông nghiệp
và Phát triển nông thôn các tỉnh, thành phố thực hiện các giải pháp sau: Nghiêm
cấm sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật trong nuôi trồng thủy sản, Tổng cục
Thủy sản đã trình lên Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn văn bản cấm sử
dụng các sản phẩm diệt giáp xác dùng trong nuôi trồng thủy sản có chứa thành
phần thuốc trừ sâu nhóm cúc.
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ PHÂN TÍCH DƢ LƢỢNG BVTV [2],
[4], [5], [9]
1.4.1. Đại cƣơng về phƣơng pháp phân tích sắc ký
Sắc ký là phƣơng pháp tách các chất dựa vào sự phân bố khác nhau của
chúng giữa hai pha động và tĩnh. Mức độ tƣơng tác với các pha phụ thuộc vào
tính chất của chất phân tích tƣơng ứng với tính chất của chúng. Các loại lực
tƣơng tác bao gồm tƣơng tác van der Waals, lƣỡng cực- lƣỡng cực, lƣỡng cực-
lƣỡng cực cảm ứng, tĩnh điện. Chất phân tích tƣơng tác càng mạnh với pha tĩnh
thì càng di chuyển chậm và sẽ bị rửa giải ra sau. Trong quá trình chuyển động
dọc theo cột sắc ký chất phân tích sẽ gặp hết lớp pha tĩnh này đến lớp pha tĩnh
Phƣơng pháp sắc ký khí thƣờng dùng để phân tích các chất tƣơng đối dễ
bay hơi (có nhiệt độ sôi nhỏ hơn 500
0
C) và bền nhiệt. Pha động là các khí trơ
nhƣ H
2
, N
2
, He, Ar; pha tĩnh là chất lỏng hoặc rắn bền nhiệt, các pha tĩnh phổ
biến nhất hiện nay có nguồn gốc là polysiloxane với các nhóm thế khác nhau để
11
tạo ra một loạt các pha tĩnh có độ phân cực thay đổi từ không phân cực
(polymethylsiloxane), ít phân cực (polymethylphenylsiloxane) đến phân cực
(polycyanopropylsiloxane). Với khả năng tách và độ nhạy rất cao cùng với
những detector có tính chọn lọc cao, phƣơng pháp GC là một phƣơng pháp phân
tích đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực phân tích môi trƣờng và an toàn
thực phẩm.
1.4.2.1. Cấu tạo máy sắc ký khí.
Gồm có những thành phần chính sau: bình chứa khí mang (carrier gas), bộ
phận tiêm mẫu (syringe hoặc Auto sample), buồng tiêm (injector), lò cột (column
oven), cột sắc ký (column), đầu dò (detector), và máy vi tính.
Buồng tiêm mẫu- Injector
Tại buồng tiêm, mẫu đƣợc hoá hơi và theo dòng khí mang vào đầu cột sắc
ký. Để đƣa mẫu vào buồng tiêm có 2 cách là dùng kim tiêm (syringe) để tiêm tay
hoặc bộ tiêm mẫu tự động (auto sampler). Nếu sử dụng cột nhồi, kim tiêm sẽ đƣa
mẫu trực tiếp vào cột, trong khi ở cột mao quản mẫu phải đƣợc hoá hơi trƣớc.
một phần hay toàn thể lƣợng hơi mẫu đƣợc đƣa vào cột tƣơng ứng với 2 cách
tiêm chia dòng và không chia dòng.
● Phƣơng pháp tiêm chia dòng (split injection)
bền về mặt vật lý rất cao và trơ về mặt hoá học.
- Chiều dài thông thƣờng từ 10- 30m trong những trƣờng hợp cần tăng hiệu
năng tách ngƣời ta có thể chế tạo các cột có chiều dài trên 100m.
- Đƣờng kính cột thƣờng trong khoảng 0.1- 0.53mm.
- Cột mao quản đƣợc chia làm hai loại chính là: PLOT (porous layer open
tubular), WCOT (wall coated open tubular).
13
● Cột PLOT
- Thành ống mao quản đƣợc phủ một lớp hạt xốp, đồng thời là pha tĩnh. Bề
dày lớp xốp trong khoảng 5- 50µm.
- Đây là loại cột trung gian giữa cột mao quản và cột nhồi.
- Thƣờng đƣợc dung thay thế cột nhồi do pha tĩnh giống cột nhồi.
● Cột WCOT
Thành ống mao quản thạch anh đƣợc phủ trực tiếp một lớp mỏng pha tĩnh,
lớp pha tĩnh thƣờng ở dạng lỏng trong điều kiện phân tích nên đây là dạng sắc ký
lỏng- khí. Hệ số lƣu giữ và dung lƣợng mẫu của cột tăng khi tăng bề dày của lớp
phim pha tĩnh, tuy nhiên hiệu năng cột lại giảm.
* Pha tĩnh của sắc ký khí
Một số tính chất cần có của pha tĩnh dùng trong sắc ký khí: pha tĩnh cần ít
bay hơi, bền nhiệt và trơ về mặt hoá học.
Lựa chọn pha tĩnh: thƣờng pha tĩnh đƣợc chọn lựa trên sự tƣơng thích về độ
phân cực với chất phân tích. Nói cách khác pha tĩnh phân cực dùng để phân tích
các chất phân cực và ngƣợc lại. Tuy nhiên do hiệu năng tách của cột sắc ký rất
cao nên việc chọn lựa pha tĩnh không khắt khe nhƣ trong sắc ký lỏng, thí dụ pha
tĩnh hơi phân cực nhƣ polyphenylmethylsilosane (5% phenyl) đƣợc dùng để
phân tích rất nhiều chất từ không phân cực đến phân cực trung bình. Bên cạnh
một số ít pha tĩnh dạng rắn các pha tĩnh chủ yếu ở dạng lỏng, loại pha tĩnh này
rất phổ biến trong sắc ký khí vì chúng có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng, khả
năng hoà tan nhiều loại hợp chất khác nhau và dễ hình thành lớp phim mỏng liên
Spectrometry) là một trong những phƣơng pháp sắc ký hiện đại nhất hiện nay
với độ nhạy cao và đƣợc sử dụng trong các nghiên cứu và phân tích kết hợp.
Thiết bị GC/MS đƣợc cấu thành hai phần: phần sắc ký (GC) dùng để tách phân
tích hỗn hợp và tìm ra các chất cần phân tích, phần khối phổ (MS) mô tả các hợp
phần riêng lẻ bằng cách mô tả số khối. Bằng sự kết hợp hai kỹ thuật này
(GC/MS) các nhà khoa học có thể đánh giá, phân tích định tính và định lƣợng
đối với một số hóa chất.
1.4.4. Phƣơng pháp sắc kỷ lỏng hiệu năng cao (HPLC)
1.4.4.1. Cơ sở lý thuyết
HPLC là chữ viết tắt của 04 chữ cái đầu bằng tiếng Anh của phƣơng pháp
sắc ký lỏng hiệu năng cao (High Performance Liquid Chromatography), trƣớc
kia gọi là phƣơng pháp sắc ký lỏng cao áp (High Pressure Liquid
Chromatography).
Phƣơng pháp này ra đời từ năm 1967-1968 trên cơ sở phát triển và cải
tiến từ phƣơng pháp sắc ký cột cổ điển. Hiện nay phƣơng pháp HPLC ngày càng
phát triển và hiện đại hóa cao nhờ sự phát triển nhanh chóng của ngành chế tạo
máy phân tích. Hiện nay nó áp dụng rất lớn trong nhiều ngành kiểm nghiệm đặc
biệt là ứng dụng cho ngành kiểm nghiệm thuốc. Và nó hiện là công cụ đắc lực
trong phân tích các thuốc đa thành phần cho phép định tính và định lƣợng.
Theo cơ chế chia tách một hỗn hợp phụ thuộc vào tính chất động học của
chất hấp phụ của sắc ký, ngƣời ta phân ra các loại sau đây:
- Sắc ký hấp phụ (NP-HPLC và RP-HPLC).
Copyright: Tài liệu đại học ©