Header Page 1 of 126.

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN THỊ THU PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ
PAHs TRONG NƯỚC VÀ BÙN ĐẤT Ở THÔN
TRUNG SƠN, XÃ HÒA LIÊN, HÒA VANG, ĐÀ NẴNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ LỎNG CAO ÁP

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60.44.27

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng, Năm 2011
Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.

2

Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG


Một trong những chất ô nhiễm ñất cần ñược quan tâm là
PAHs. PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) là hợp chất hữu
cơ có 2 hay nhiều vòng hydrocarbon thơm liên kết nhau tạo thành
những hợp chất rất bền vững trong môi trường.
Hiện nay, tình trạng nước thải ở KCN Hòa Khánh, thuộc thôn
Trung Sơn, xã Hòa Liên (Hòa Vang, Đà Nẵng) ñã gây ô nhiễm
nghiêm trọng ñến cuộc sống của hàng trăm hộ dân nơi ñây. Nhưng
hiện nay các ñiều tra nghiên cứu về hàm lượng các chất thải ñộc hại
là PAHs từ KCN Hòa Khánh vẫn chưa có số liệu chính xác. Chính vì
lý do trên nên chúng tôi chọn ñề tài: Nghiên cứu xác ñịnh hàm
lượng một số Hydrocacbon thơm ña vòng (PAHs) trong nước và
bùn ñất ở thôn Trung Sơn, xã Hòa Liên, Hòa Vang, Đà Nẵng
bằng phương pháp sắc khi lỏng cao áp (HPLC).
2. Mục ñích nghiên cứu
- Xây dựng quy trình chiết tách PAHs trong nước và trong ñất.
- Xác ñịnh PAHs tại một số vị trên ñịa bàn thành phố Đà nẵng.
3. Đối tượng nghiên cứu
+ Một số ñất và bùn ñất lấy tại các ruộng lúa, ruộng rau, mẫu
ñất gần khu công nghiệp Hòa Khánh.

Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.

4

+ Một số nguồn nước bao gồm nước giếng, nước mương, nước
thải công nghiệp ở Thôn Trung Sơn, Xã Hòa Vang, Hòa Liên, Đà
Nẵng

1.1. Tổng quan về PAHs
1.1.1. Giới thiệu PAHs
1.1.2. Tính chất vật lý và hóa học của PAHs
1.1.3. Giới thiệu một số hợp chất thơm ña vòng quan trọng trong
PAHs
1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm PAHs trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.5. Mức ñộ nhiễm hydrocacbon ña vòng của các hàng hóa thực
phẩm
1.1.6. Nguồn gốc phát sinh
1.2. Phương pháp sắc ký phân tích PAHs
1.2.1. Một số vấn ñề chung sắc ký
1.2.2. Phương pháp sắc ký lỏng cao áp
1.2.3. Phương pháp sắc ký khí
1.3. Phương pháp lấy mẫu
1.3.1. Phương pháp lấy mẫu ñất
1.3.2. Phương pháp lấy mẫu nước
1.4. Phương pháp bảo quản
1.5. Phương pháp chiết
1.5.1. Giới thiệu phương pháp chiết
1.5.2. Chiết lỏng – lỏng
1.5.3. Chiết lỏng- rắn
1.6. Phương pháp làm giàu và làm sạch mẫu
1.6.1. Khái niệm
1.6.2. Cấu tạo cột SPE
1.6.3. Các bước tiến hành trong quá trình chiết pha rắn
1.6.4. Chọn cơ chế SPE theo mẫu phân tích

Footer Page 5 of 126.





Header Page 8 of 126.

8

2.3. Xây dựng phương pháp phân tích
2.3.1. Chuẩn bị mẫu giả
2.3.2. Khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC
2.3.3. Lập ñường chuẩn của các chất chuẩn
2.3.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết soxhlet

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.

9

2.3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết siêu âm
2.3.6. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình chiết lỏng lỏng
2.3.7. Làm giàu và làm sạch mẫu bằng cột chiết SPE
2.4. Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp
2.5. Đánh giá sai số thống kê của phương pháp
2.6. Phân tích mẫu thật
2.6.1. Tính kết quả trong mẫu ñất
2.6.2. Tính kết quả trong mẫu nước
2.6.3. Khẳng ñịnh kết quả bằng phương pháp GC/MS
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát ñiều kiện phân tích mẫu trên máy HPLC

234; 290

5

Fluoranthene

234; 283

6

Naphthalene

254; 234; 290

7

Pyrene

254; 234; 316

Kết luận: Dựa vào kết quả trên, chúng tôi tiến hành khảo sát ñiều
kiện phân tích mẫu trên máy HPLC với detecto DAD dò tìm trên 2
bước sóng: 254; 234 và 285.
3.1.2. Điều kiện chạy máy HPLC

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.


20

Detector DAD: 254, 234, 285 nm
Detector FLD:
Bảng 3.3. Bước sóng dùng cho detector FLD ñối với các PAH
PAH
Naphthalene
Acenaphthlene
Fluorene
Phenanthrene
Anthracene
Fluoranthene
Pyrene

Bước sóng kích
thích (nm)
280
280
280
280
250
250
250

Bước sóng phát xạ
(nm)
355
355
355
355


8.784

3

Phenanthrene

Phe

8.948

Footer Page 10 of 126.


Header Page 11 of 126.

11

4

Fluorene

Flu

8.418

5

Fluoranthene



80

200

400

600

Anthracene

2592.54

5262.6

13272.4

26622.5

39972

Acenaphthlene

5092.8

12004

32740.8

67300.8


428.896

899.716

1370.536

Pyrene

1356.98

3339.86

9288.5

19202.9

29117.3

Naphthalene

463.74

962.94

2460.5

4956.54

7452.5


1

3

Fluorene

Y = 89.65x - 2818

0.983

4

Fluoranthene

Y = 15.714x – 168.22

0.990

5

Phenanthrene

Y = 2.354x – 41.92

1

6

Pyrene

Pyr

Naph

5:1
Co=40.00
C= 11.35
H= 54.27
Co=40.00
C= 15.48
H= 58.70
Co=40.00
C= 14.33
H= 55.83
Co=40.00
C= 13.32
H= 53.30
Co=40.00
C= 13.78
H= 54.45
Co=40.00
C= 14.57
H= 66.12
Co=40.00
C= 13.88
H= 54.70

Footer Page 12 of 126.

Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14

H= 52.27
Co=40.00
C= 11.93
H= 69.83
Co=40.00
C= 11.46
H= 68.65
Co=40.00
C= 14.53
H= 56.33
Co=40.00
C= 11.95
H= 49.87
Co=40.00
C= 12.09
H= 60.23

Co=40.00
C= 15.32
H= 68.30
Co=40.00
C= 15.93
H= 79.82
Co=40.00
C= 14.49
H= 56.23
Co=40.00
C= 12.76
H= 61.90
Co=40.00

H= 61.47


Header Page 13 of 126.

13

(Trong ñó. H: hiệu suất thu hồi, Co: nồng ñộ chuẩn thêm vào, C:
nồng ñộ mẫu thu hồi.)
Kết luận: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:4 cho hiệu suất
thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết soxhlet
3.2.2. Khảo sát thời gian chiết
Bảng 3.8. Khảo sát tỷ lệ thời gian chiết soxhlet
Thời gian chiết (giờ)
PAH

Anth

Ace

Flu

Fl

Phe

Pyr

Naph


H= 56.20

Co=40.00
C= 14.59
H= 56.47
Co=40.00
C= 12.74
H= 61.85
Co=40.00
C= 13.54
H= 53.85
Co=40.00
C= 12.73
H= 61.83
Co=40.00
C= 12.66
H= 61.65
Co=40.00
C= 12.38
H= 60.95
Co=40.00
C= 12.47
H= 61.17

Co=40.00
C= 17.64
H= 64.10
Co=40.00
C= 15.38
H= 68.45

H= 52.10
Co=40.00
C= 12.93
H= 52.33
Co=40.00
C= 14.84
H= 54.89

Co=40.00
C= 17.63
H= 54.09
Co=40.00
C= 15.33
H= 58.34
Co=40.00
C= 15.02
H= 67.56
Co=40.00
C= 13.82
H= 54.57
Co=40.00
C= 12.90
H=52.25
Co=40.00
C= 12.34
H= 50.85
Co=40.00
C= 11.33
H= 58.32


Bảng 3.9. Khảo sát tỷ lệ dung môi chiết siêu âm
Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14
PAH

Anth

Ace

Flu

Fl

Phe

Pyr

Naph

5:1

5:2

5:3

5:4

5:5

Co=40.00
C= 20.22

C= 16.55
H= 61.37
Co=40.00
C= 15.44
H= 68.60
Co=40.00
C= 15.90
H= 59.75
Co=40.00
C= 18.52
H= 66.30

Co=40.00
C= 19.31
H= 58.27
Co=40.00
C= 20.00
H= 70.00
Co=40.00
C= 19.33
H= 58.33
Co=40.00
C= 19.23
H= 68.08
Co=40.00
C= 17.56
H= 63.90
Co=40.00
C= 14.89
H=67.23

C= 20.99
H= 62.47
Co=40.00
C= 20.15
H= 70.37
Co=40.00
C= 18.67
H= 66.67
Co=40.00
C= 14.25
H= 65.63
Co=40.00
C= 14.66
H= 66.65
Co=40.00
C=21.80
H= 74.5

Kết luận: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:5 cho hiệu suất
thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết siêu âm

Footer Page 14 of 126.


Header Page 15 of 126.

15

3.3.2. Khảo sát thời gian chiết
Bảng 3.10. Khảo sát thời gian chiết siêu âm


Co=40.00
C= 14.55
H= 36.38

Ace

Co=40.00
C= 14.90
H= 37.25

Co=40.00
C= 15.07
H= 37.67

Co=40.00
C= 16.77
H= 41.93

Co=40.00
C= 17.99
H= 44.98

Co=40.00
C= 13.43
H= 33.57

Flu

Co=40.00

C= 12.56
H= 31.40

Co=40.00
C= 13.78
H= 34.45

Co=40.00
C= 12.90
H= 32.33

Phe

Co=40.00
C= 11.45
H= 28.63

Co=40.00
C= 12.00
H= 30.00

Co=40.00
C= 12.12
H= 30.30

Co=40.00
C= 12.32
H=30.80

Co=40.00


Co=40.00
C= 17.67
H= 44.17

Co=40.00
C= 18.02
H= 45.05

Co=40.00
C= 18.14
H= 45.35

Co=40.00
C= 19.65
H= 49.13

Kết luận: Sau khi khảo sát các ñiều kiện chiết siêu âm, chúng tôi ñưa
ra giá trị tối ưu cho phép chiết như sau
-

Chiết siêu âm với 5 gam mẫu ñất

-

Thể tích dung môi là 50 ml với tỷ lệ dung môi là 5:4 ñối với
diclometan và n - hexan

-



Naph

5:1
Co=40.00
C= 23.90
H= 59.75
Co=40.00
C= 20.45
H=
Co=40.00
C= 18.22
H= 45.55
Co=40.00
C= 24.67
H= 61.67
Co=40.00
C= 21.10
H= 52.75
Co=40.00
C= 16.09
H= 40.23
Co=40.00
C= 18.34
H= 45.85

5:2
Co=40.00
C= 23.98
H= 59.95

C= 25.47
H= 63.67
Co=40.00
C= 22.66
H= 56.65
Co=40.00
C= 17.35
H= 43.38
Co=40.00
C= 19.54
H= 48.85

5:4
Co=40.00
C= 24.22
H=60.55
Co=40.00
C= 14.23
H= 35.58
Co=40.00
C= 19.01
H= 47.53
Co=40.00
C= 26.13
H= 65.33
Co=40.00
C= 23.22
H=58.05
Co=40.00
C= 17.89


Footer Page 16 of 126.


Header Page 17 of 126.

17

Bảng 3.13. Kết quả khảo sát chiết bằng hệ dung môi diclometan và
n-hexan
Tỷ lệ dung môi CH2Cl2 : n - C6H14
PAH

Anth

Ace

Flu

Fl

Phe

Pyr

Naph

5:1
Co=40.00
C= 22.56

Co=40.00
C= 22.64
H= 56.60

Co=40.00
C= 25.89
H= 64.73
Co=40.00
C= 23.22
H= 58.05

Co=40.00
C= 26.90
H=67.25
Co=40.00
C= 33.59
H= 83.97

Co=40.00
C= 19.78
H= 49.45

Co=40.00
C= 25.56
H= 63.90

Co=40.00
C= 28.90
H= 72.25


C= 27.38
H=68.45
Co=40.00
C= 25.76
H= 64.40
Co=40.00
C= 24.95
H= 62.37

Nhận xét: Hệ dung môi diclometan : hexan với tỷ lệ 5:4 cho hiệu
suất thu hồi tối ưu ñối với phương pháp chiết lỏng lỏng
3.5. Đánh giá sai số thống kê của phương pháp
3.5.1. Sai số thống kê của phương pháp chiết soxhlet
Để ñánh giá sai số thống kê của phương pháp, chúng tôi tiến
hành 5 lần thí nghiệm lặp lại trên 5 mẫu phân tích. Tiêm chuẩn 40
ppb cho mỗi mẫu thử và tiến hành chiết soxhlet, thu kết quả trung
bình.

Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.

18

Bảng 3.13. Hiệu suất thu hồi của 5 lần chiết soxhlet
Lần

thí


58.59

72.86

67.48

74.69

73.93

68.42

3

58.40

87.37

77.49

73.09

68.69

71.59

70.52

58.48


58.02

70.24

78.37

70.80

69.50

72.68

70.58

nghiệm

Fl

Naph

4

70.027

Htb 7
PAHs

Bảng 3.14. Đánh giá một số sai số thống kê của phương pháp soxhlet
PAH


23.37

10.63

3.25

1.45

1.80

7.70

Ace

25.84

46.68

6.97

3.11

3.86

14.94

Flu

19.15


2.62

1.17

1.45

9.47

Pyr

19.83

28.33

5.32

2.37

2.94

14.83

Naph

30.72

99.92

9.99



1

47.29

45.38

78.48

89.39

63.68

74.28

78.49

2

55.39

67.49

68.46

84.22

89.48

72.83


83.69

83.56

5

84.03

90.38

85.90

90.23

91.54

86.49

89.59

Htb

69.77

73.09

79.17

87.00

chuẩn

23.45

0.60

0.77

0.34

0.42

1.79

17.94

2.87

1.69

0.75

0.93

5.19

15.166

3.30


2.89

21.25

1.17

1.08

0.48

0.60

2.80

24.16

0.94

0.96

0.43

0.53

2.20

Nồng ñộ
trung bình

X

3.5.3. Sai số thống kê của phương pháp chiết lỏng lỏng
Bảng 3.17. Hiệu suất thu hồi của 5 lần chiết lỏng lỏng
Lần thí

Anth

Ace

Flu

Fl

Phe

Pyr

Naph

1

64.37

56.84

78.43

81.32

67.12


89.23

82.56

78.58

4

85.84

66.89

86.48

90.38

88.57

83.00

84.91

5

90.48

75.32

89.59



Bảng 3.18. Đánh giá một số sai số thống kê của phương pháp chiết
lỏng lỏng
Phương
sai
S2

Độ lệch
chuẩn
S

Độ sai
chuẩn

SX

Biên
giới
tin cậy ε

20.25

16.04

4.00

1.78

4.96


0.61

0.27

0.75

3.14

21.47

0.07

0.26

0.12

0.33

1.5

23.35

4.81

2.19

0.98

2.72


ñối

∆%

Nhận xét: Qua phân tích sai số thống kê của các phương pháp chiết.
Chúng tôi nhận thấy, ñối với mẫu ñất thì phương pháp chiết siêu âm

Footer Page 20 of 126.


Header Page 21 of 126.

21

cho hiệu suất chiết cao hơn so với phương pháp chiết soxhlet. Ngoài
ra phương pháp này tốn ít thời gian tiến hành, dụng cụ ñơn giản. Tuy
nhiên chúng tôi cũng nhận thấy, phương pháp này dùng tốt cho việc
phân tích mẫu có khối lượng tương ñối thấp, cần ít dung môi. Nếu
khối lượng mẫu lớn (lớn hơn 5 gam) thì nên tiến hành phương pháp
soxhlet. Vì nếu dùng phương pháp chiết siêu âm cho sự chiết này sẽ
gây ra tốn nhiều dung môi. Dung môi rất dễ bay hơi trong quá trình
rung siêu âm.
Mẫu nước có hiệu suất thu hồi cao hơn hẳn so với mẫu ñất ñồng thời
quy trình tiến hành thí nghiệm ñơn giản.
3.5.4. Giới hạn dò tìm của phương pháp (MDL)
Bảng 3.19. Kết quả tính toán giới hạn phát hiện của phương pháp
(ĐVT : ppb)
Chỉ
tiêu
MD

8ng/l

0.008
ppb
8ng/l

0.005
ppb
5ng/l

0.006
ppb
6ng/l

Nhận xét: Kết quả trên bảng 3.19 cho thấy giới hạn phát hiện thấp
nhất của phương pháp trong 7 chất trên ñều nhỏ hơn 0,06 ppb, tương
ñương với 0,06µ/l. Điều này cho phép chúng ta yên tâm về kiểm soát
chất lượng số liệu phân tích trong phương pháp xác ñịnh lượng vết
hợp chất trong nước, trong ñất mà ñề tài nghiên cứu.
3.6. Phân tích mẫu thực tế
3.6.1. Quy trình phân tích hàm lượng PAHs trong ñất
Trên cơ sở nghiên cứu các ñiều kiện tối ưu của phương pháp
phân tích, các kết quả khảo sát ñược chúng tôi ñề xuất quy trình phân
tích (hình 3.1) như sau:

Footer Page 21 of 126.


Header Page 22 of 126.



Fl

Phe

Pyr

Naph


Header Page 24 of 126.

24

Mẫu Đ1

02/01/09

-

-

-

-

-

-


-

2.3

-

-

Mẫu NR

02/01/09

-

-

-

-

-

-

-

Mẫu NM

02/01/09



-

-

-

-

-

-

-

NCN
Mẫu NG

02/01/09

Trong ñó:
Mẫu Đ1 là mẫu ñất rau muống
Mẫu Đ2 là mẫu ñất rau ruộng
Mẫu Đ3 là mẫu ñất gần mương nước thải ra từ khi công nghiệp Hòa
Khánh.
Mẫu NR là mẫu nước ruộng
Mẫu NM là mẫu nước mương
Mẫu NCN là mẫu nước thải công nghiệp từ khu công nghiệp Hòa
Khánh
Mẫu NG là mẫu nước giếng lấy từ các giếng sinh hoạt của hộ dân