Kết quả nghiên cứu KHCN

Nghiên cứu điều kiện xác định
Asen trong khơng khí khu vực làm
việc bằng phương pháp điện hóa

A

TĨM TẮT

Vũ Thị Thanh Phương, Đặng Thị Thu Hà, Thái Hà Vinh
Viện Khoa học An tồn và vệ sinh lao động

sen (As) là một trong
các ngun tố khá
phổ biến trong mơi
trường. Trong mơi trường
khơng khí As có nồng độ rất
thấp nên đòi hỏi phương pháp
phân tích có độ nhạy và độ
chọn lọc cao. Nghiên cứu đã
tiến hành khảo sát các điều
kiện phân tích As bằng phương
pháp điện hóa von-ampe hòa
tan catot với thế điện phân: 0,5V, thời gian điện phân 60
giây; dung dịch đo gồm 20ppm
Cu2+ , 1,5nM DDTC-Na,
Na2S2O4 2,10-4 M trong nền
axit HCl 0,5M; điều kiện khử
As(V) về As(III) bằng chất khử
Na2S2O3 10-4M trong 10ml dung

97


Kết quả nghiên cứu KHCN

Trong khơng khí, As tồn tại
cả As vơ cơ và As hữu cơ,
người ta đã phát hiện được sự
có mặt của As trong nước mưa
dưới dạng As vơ cơ là chủ yếu,
nó có nguồn gốc từ các hạt bụi
mang As2O3. As trong mơi
trường khơng khí chủ yếu tồn
tại ở dạng hạt hấp phụ lên bề
mặt của các hạt mịn có đường
kính nhỏ hơn 2mm.

Về mặt sinh học, As là một
chất độc có thể gây một số
bệnh trong đó có ung thư da
và phổi. Sự nhiễm độc As có
thể phân loại thành các dạng
nhiễm độc cấp tính và nhiễm
độc mãn tính với các biểu hiện
như sau [3],[8]: 1) Ngộ độc As
cấp tính: Nuốt phải với liều cao
giữa 1-2,5mg/kg có thể dẫn
đến hiệu ứng trong 30-60
phút, với các hiệu ứng chính
khát nước dữ dội, đau bụng,

khí được cơng bố. Trong
nghiên cứu này, việc xác định
As trong khơng khí được áp
dụng phương pháp điện hóa
sử dụng kỹ thuật Von-Ampe
hồ tan. Phương pháp này với
các ưu điểm như qui trình
phân tích đơn giản khi tìm
được chất xúc tác thích hợp,
độ nhạy và độ chọn lọc cao,
khơng có giai đoạn tách chiết
làm giầu nên tránh được
nhiễm bẩn hay mất mẫu do
vậy giảm thiểu được sai số,
mặt khác có thể giảm thiểu
được ảnh hưởng của các
ngun tố bằng cách chọn
được các điều kiện thí nghiệm
thích hợp như: thế điện phân,
thời gian làm giầu, thành phần
nền, pH
Với mục tiêu xác
định As nhanh hơn, cho độ
nhạy, độ chính xác cao hơn và
chi phí thí nghiệm thấp, trong
nghiên cứu này chúng tơi đã
tiến hành nghiên cứu xác định
As bằng phương pháp vonampe hồ tan catốt trong nền
điện li: Cu2+, Na-diethydithiocacbamate (DDTC-Na) và HCl
trên điện cực HMDE sau khi

Q trình thí nghiệm và phân
tích mẫu thực tế được thực hiện
trên máy điện hố VA 636 computrace (Metrohm, Thuỵ Sỹ). Hệ
đo là hệ 3 điện cực:
- Điện cực so sánh RE: Điện
cực bạc clorua Ag/AgCl(KCl 3M),

- Điện cực làm việc WE:
Điện cực giọt Thuỷ ngân treo.
- Điện cực phù trợ AE: Điện
cực Pt hoặc than thuỷ tinh và
bình điện phân trung gian.

Hệ điện cực được ngâm
trong dung dịch axit HNO3
0,01M trong vòng 12 đến 24
giờ.
Rửa điện cực bằng nước
cất 2 lần. Sau mỗi lần đo phun
mạnh nước cất hai lần vào hệ
điện cực sau đó đặt hệ điện

Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017


Kết quả nghiên cứu KHCN

cực và ống dẫn khí vào dung
dịch HNO3 0,01M, khuấy 60s,
cuối cùng rửa hệ điện cực với

hút cho phép hút một thể tích
khí 120L đến 240L trong thời
gian 2 giờ. Thiết bị lấy mẫu
được đặt cách mặt đất 1,5 m
(ngang với tầm thở của cơng
nhân). Chúng tơi tiến hành lấy
mẫu tại các vị trí có cơng nhân

thao tác và khu vực đi lại
thường xun của cơng nhân
trong 1 ca làm việc.
Sau thời gian lấy mẫu (2
giờ), giấy lọc MCE được lấy
ra khỏi thiết bị lấy mẫu và
được đựng trong casstte, bảo
quản trong hộp kín để chuyển
mẫu về phòng thí nghiệm. Ở
phòng thí nghiệm, mẫu được
bảo quản trong bình desicator
để phân tích. Trong nghiên
cứu này, chúng tơi tiến hành
lấy mẫu từ ngày 20 tháng 8
năm 2012 đến ngày 22 tháng
8 năm 2012. Tổng số lượng
mẫu được lấy trong 2 ngày,
lấy mẫu tại 11 vị trí trong nhà

Khu khai thác:

K1: Khu vực băng chuyền

việc 8 giờ và 5 mẫu trắng hiện
trường.

2.4. Xử lý mẫu

Nền mẫu khơng khí rất
phức tạp và nồng độ As trong
khơng khí rất thấp nên việc xử
lý mẫu là bước rất quan trọng
để xác định As. Chúng bao
gồm các bước vơ cơ hóa mẫu
bằng hỗn hợp axit trong lò vi
sóng hoặc trong bình Keldan,
q trình này các kim loại trong
giấy lọc được chuyển về dạng
ion hòa tan, đun đuổi axit.

Bảng 1. Chương trình đo trên máy VA636 computrace
(Metrohm, Thuỵ Sỹ)
Điện cực làm
việc

HMDE

Thế bắt đầu

-0,50V

Tốc độ khuấy



Thế điện phân

-0,50V

Đỉnh Pic Asen

-0,76V

Trong q trình này giấy lọc
được chuyển vào bình sạch
thêm 15ml HNO3 65% đun
nóng ở 1500C cho đến 1ml, sau
đó thêm 6ml H2O2 30% đun
mẫu đến khơ ẩm, định mức
25ml. [4].
2.5. Phương pháp phân tích

Mẫu As sau khi lấy trong
khơng khí, được xử lý và phân
tích trên thiết bị điện hóa VA
636 computrace (Metrohm,
Thụy Sỹ). Điều kiện đo của
thiết bị được trình bày trong
Bảng 1.

Hình 2. Đồ thị biểu diễn đường chuẩn As(III) từ 0,2ppb đến 1ppb.
Xác định Asen trong khơng khí
Đường chuẩn


từ 0,5 ppb đến 3ppb

Thời gian điện phân 60giây.
Dung dịch đo gồm: 20ppm
Cu 2+,
1,5nM
DDTC-Na,
-4
Na2S2O4 2,10 M trong nền
axit HCl 0,5M. Điều kiện khử
As(V) về As(III) bằng chất
khử Na 2 S 2 O 3 10 -4M trong
10ml dung dịch As(V). Giới
hạn phát hiện của thiết bị
(LOD) = 0,03ppb, hệ số biến
động (CV) từ 1,04% ÷ 1,61%.
Khảo sát một số yếu tố cản
trở như: Cr, Zn ,Fe, Ni, Pb và
mức độ ảnh hưởng của các
ngun tố này với tỷ lệ nồng
độ dưới 50 lần nồng độ
As(III) khơng ảnh hưởng đến
sự khử của As (V).
3.2. Xây dựng đường chuẩn
As(III) và As(V)

Trên cơ sở những điều kiện
tối ưu đã khảo sát, chúng tơi
tiến hành xây dựng đường
chuẩn của dung dịch As(III)

Xác định Asen trong khơng khí
Đường chuẩn AS 5

n 30 phút, cho thêm Cu2+
20ppm và 0,75nM Na-DDTC,
sục khí và đo. Các thơng số
máy đo như sau: thế điện
phân Eđ = - 0,5V, thời gian
điện phân tđp = 60s, thời gian
nghỉ 10s, khoảng qt thế từ
-0,5 đến -0,95V, sử dụng chế
độ đo DP (Hình 6,7,8,9).
3.3. Độ lặp lại của phép đo

Hình 7 . Các đường Von-ampe của q trình khử As (V)
về As(III) từ 0,5ppb đến 3ppb

Đánh giá độ lặp lại của phép
đo chúng tơi tiến hành ghi 6 lần
đường von-ampe hồ tan với
các điều kiện đo hồn tồn
giống như khi lập đường chuẩn
(Bảng 2, Hình 10).
3.4. Giới hạn phát hiện của
phương pháp

Hình 8. Đồ thị biểu diễn đường chuẩn As(V)
từ 2 ppb đến 10ppb
Xác định Asen trong khơng khí
Đường chuẩn AsV

pháp trong phân tích mẫu khí là
0,006 (µg/m3) với SD 0,457.

Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017


Kết quả nghiên cứu KHCN

Bảng 2. Đo lặp lại của As(III)

3.5. Hiệu suất thu hồi Asen
trên nền mẫu thật

CAs(ppb)

0,2

1,5

3

Lần đo

Hi

Hi

Hi

1


5

3,15

32,96

62,86

6

3,05

32,54

62,19

Htb

3,19

32,31

62.19

S

1,02

0,52

23,1

20,8

20,6

23,1

87,8±1,21

Mẫu giả 2

45,7

44,3

47,2

43,8

46,9

91,2±1,51

Mẫu giả 3

95,7

95,1


(mẫu
2),
As(III) 100ng (mẫu 3), 50ng
As(III) và 100ng As(V) (mẫu
4), mẫu trắng - giấy lọc (5
mẫu). Tiến hành phân tích 20
mẫu này theo quy trình thu
được kết quả được trình bày
trong Bảng 3.
Từ Bảng 3 cho thấy độ thu
hồi của tổng Asen nằm trong
khoảng từ 87-99,2%, độ lệch
chuẩn từ 0,71±1,51%, đảm bảo
u cầu phân tích.

3.6. Nồng độ Asen trong
khơng khí tại xí nghiệp luyện
kim

13 mẫu khí được lấy tại các
vị trí sản xuất và xung quanh
trong xí nghiệp luyện kim và
đặc biệt tại khu vực tuyển nổi
của xí nghiệp, 8 mẫu được lấy
đầu khu vực và cuối khu vực
từ 8h sáng đến 17 giờ chiều.
Kết quả nồng độ asen tại xí
nghiệp được trình bày trong
Bảng 4 và 5.


3

(N=3), (µg/m )

làm việc)

Xưởng tuyển nổi (Thời gian lấy mẫu từ 8h30-17h30)
0,34 (0,29;0,35; 0,37)

K1

0,37 (0,31;0,39;0,32)
0,14 (0,11;0,17;0,14)

K2

0,16 (0,14;0,18;0,16)
0,30 (0,35;0,31;0;0,24)

K4

0,59 (0,55;0,64;0,58)
Khu vực khai thác

30 µg/m3

0,068 (0,061;0,073;0,070

K5


104

0,03 µg/m3

Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017


Kết quả nghiên cứu KHCN

Bảng 5. Nồng độ Asen trong khơng khí khu vực tuyển nổi

STT

Vò trí lấy

Thời gian lấy

mẫu

mẫu

(giá trò trung bình- Giá
trò từng lần đo)
(N=3), (µg/m3)

Kết quả
TB ca làm
việc
(µg/m3)


1,93 (2,01;1,92;1,86)

8h30-10h30

2,26 (2,34; 2,19;2,25)

10h35-13h00

2,02 (1,94;2,06;2,05)

13h05-15h00

2,10 (2,17;2,06;2,07)

15h00-17h00

2,22 (2,29;2,18;2,19)

1,92
30 µg/m3

2,15

và K4 nồng độ asen thấp nhất tại khu
vực K2 dao động từ 0,14-0,16µg/m3;
các khu vực K1, K4 nồng độ As dao
động từ 0,30 đến 0,59µg/m3. Tại khu
vực khai thác K5 và K6 hàm lượng As
thu được tương đối thấp dao động từ
0,068 đến 0,105µg/m3. Nồng độ As

4. KẾT LUẬN

Nghiên cứu đã tiến hành
khảo sát các điều kiện phân
tích As bằng phương pháp điện
hóa von-ampe hòa tan catot,
qui trình lấy mẫu khơng khí của
một xưởng luyện kim màu điển
hình ở Thái Ngun và bước
đầu đưa ra mức độ ơ nhiễm
mơi trường khơng khí tại khu
vực làm việc. Các điều kiện
phân tích As(III) bằng phương
pháp Von-Ampe hòa tan catot
với các điều kiện tối ưu như
sau: Thế điện phân: -0,5V, Thời
gian điện phân 60giây. Dung
dịch đo gồm 20ppm Cu 2+,
1,5nM DDTC-Na và Na2S2O4
2.10 -4M trong nền axit HCl
0,5M. Điều kiện khử As(V) về
As(III) bằng chất khử Na2S2O3
10-4M trong 10ml dung dịch
As(V). Giới hạn phát hiện của
thiết bị (LOD) = 0,03ppb, hệ số
biến động (CV) từ 1,04% ÷
1,61%. Các yếu tố cản trở
như: Cr, Zn ,Fe, Ni, Pb với
mức độ ảnh hưởng của các
ngun tố này với tỷ lệ nồng

phép.
TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Hồng Nhâm (1998), Hố
vơ cơ, tập 2, Nhà xuất bản Giáo
dục, Hà nội.

[2]. Hồng Thái Long (2011),
Nghiên cứu xác định lượng vết
Asen trong mơi trường nước
bằng phương pháp Von-ampe
hòa tan, Luận án tiến sĩ hóa
học, trường Đại học Khoa học
tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội.

[3].
Agency
for
Toxic
Substances
and
Disease
Registry (2000), Toxicological
Profile for Arsenic, U.S.
Department of Health and
Human Services, Public Health
Services, Atlanta, Georgia
[4]. NIOSH, 1994, National
Institute for Occupational

Pages 305-315
[8]. US.Environment Agency
(2008), Areview of the toxicity
of arsenic in air

Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017