Giáo Trình Phân Tích Môi Trường - Đại Học Thuỷ Lợi.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Bộ MƠN HĨA Cơ SỞ
GS. TS. Vũ Đức Toàn (Chủ biên)
TS. Hà Thị Hiền, TS. Lê Minh Thành

TS. Đinh Thị Lan Phương, ThS. Trần Khánh Hòa

GIÁO TRÌNH

PHÂN TÍCH MƠI TRƯỜNG

NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI


Biên mục trên xuất bản phẩm của Thư viện Quốc gia Việt Nam

Giáo trình Phân tích mơi trường / Vũ Đức Toàn (ch.b.), Hà Thị Hiền, Lê Minh
Thành... - H. : Bách khoa Hà Nội, 2021. - 320tr. : minh họa ; 27cm

ĐTTS ghi: Trường Đại học Thuỷ lợi. Bộ mơn Hóa cơ sở. - Thư mục: tr. 304-309

1. Mơi trường 2. Phân tích hóa học 3. Phương pháp phân tích 4. Giáo trình
363.7001543 - dc23

BKM0128p-CIP

2


LỜI NĨI ĐÀU
Xã hội lồi người liên tục phát triển trong mối liên hệ mật thiết với các thành phần

môi trường tự nhiên (đất, nước, khơng khí). Giữ được cân bằng giữa phát triến kinh tế và
bảo vệ môi trường tự nhiên là yếu tố quan trọng để có được chất lượng cuộc sống tốt. Tuy
nhiên, các thế kỷ gần đây, con người đã gây ra hàng loạt vấn đề về mơi trường Trái Đất
(gia tăng ơ nhiễm khơng khí, nước, đất; biến đổi khí hậu; nước biển dâng; gia tăng xâm
nhập mặn và thối hóa đất...). Điều này đã làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường, tăng mức
độ rủi ro môi trường đối với con người và sinh vật. Bởi vậy, bảo vệ môi trường trở thành
vấn đề cấp thiết trên toàn cầu.

Chúng ta cần nghiên cứu và thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường, xử lý ô
nhiễm môi trường để đảm bảo sự phát triển bền vững cùa lồi người. Cơng việc cần thiết
này địi hỏi sự phối họp, góp sức của nhiều ngành khoa học, trong đó có ngành Kỹ thuật
Mơi trường. Phân tích môi trường là môn học cơ sở ngành của ngành Kỹ thuật Môi trường
để đánh giá mức độ ô nhiễm xảy ra trong môi trường. Nội dung cụ thế của môn học là
đánh giá chuyên sâu về các nguồn thải, phương pháp lấy mẫu, cơ sờ lý thuyết và phân tích
mẫu trong mơi trường; giúp hiếu biết về bản chất các nguồn gây ô nhiễm, định lượng sự
tồn tại của các chất ơ nhiễm trong khơng khí, nước, đất; tác hại của chất ô nhiễm với đời
sống của con người.

Cưốn Giáo trình Phân tích mơi trường được biên soạn làm tài liệu giảng dạy chính
thức cho ngành Kỹ thuật Mơi trường tại Trường Đại học Thủy lợi. Giáo trình cũng có thể
dùng làm tài liệu tham khảo cho các mơn học thuộc ngành Kỹ thuật Hóa học. Các tác giả
tham gia biên soạn và chịu trách nhiệm nội dung các chương, mục như sau:
GS. TS. Vũ Đức Toàn là chủ biên của giáo trình và biên soạn Chương 1, Chương 3;
Chương 2 do TS. Lê Minh Thành biên soạn mục 2.1 và 2.2, ThS. Trần Khánh Hòa biên soạn
mục 2.3 và 2.4; Chương 4 do TS. Hà Thị Hiền biên soạn; Chương 5 do TS. Đinh Thị Lan

Phương biên soạn.
Các tác giả xin gửi lời cảm ơn Nhà trường, Thư viện, Khoa Hóa và Mơi trường, Bộ
mơn Hóa cơ sở, Trường Đại học Thủy lợi đã giúp đỡ và tạo điều kiện để giáo trình được
hồn thành. Trong qưá trình biên soạn, các tác giả đã cập nhật những kiến thức mới về lĩnh

vực Phân tích mơi trường, nhưng chắc chắn không tránh khỏi hạn chế; rất mong nhận được
ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc.

Xin chân thành cảm ơn!

Các tác giả

3


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐÀU............................................................................................................................... 3

DANH MỤC TÙ VIẾT TẮT..................................................................................................... 8
Chương 1. MỘT SỐ VẤN ĐÈ CHUNG VỀ PHÂN TÍCH MỒI TRƯỜNG................ 11
1.1. Mục đích của phân tích mơi trường....................................................................... 11
1.2. Các giai đoạn trong phân tích mơi trường.......................................................... 12

1.2.1. Giai đoạn lấy mẫu, bảo quản, vận chuyển........................................................12
1.2.2. Giai đoạn xử lý mẫu sơ bộ và phân tích mẫu................................................... 16
1.2.3. Giai đoạn tính tốn, xử lý số liệu và báo cáo kết quả..................................... 16
1.3. Kiểm sốt chất lượng quy trình phân tích............................................................ 19

1.3.1. Bảo đảm và kiểm sốt chất lượng đối với quy trình phân tích.......................19
1.3.2. Các loại mẫu chuẩn đối với q trình quan trắc và phân tích mẫu................ 21

Câu hỏi ôn tập chương 1.................................................................................................. 23
Chương 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CƠNG cụ........................................... 24
2.1. Nhóm phương pháp phân tích điện hóa............................................................... 26

2.1.1. Cơ sở lý thuyết chung của phương pháp phân tích điện hóa...........................26
2.1.2. Phương pháp đo độ dẫn điện X............................................................................ 36
2.1.3. Phương pháp đo điện thế E.................................................................................. 38
2.1.4. Phương pháp đo điện lượng Q và điện phân..................................................... 41

2.1.5. Phương pháp phân tích volt-ampe (cực phổ)................................................... 47
2.2. Nhóm phương pháp phân tích trắc quang........................................................... 57

2.2.1. Phương pháp so màu quang điện........................................................................ 57
2.2.2. Phương pháp quang kế ngọn lửa........................................................................ 62
2.2.3. Phương pháp quang phố hấp thụ nguyên tử AAS............................................ 66
2.3. Nhóm phương pháp phân tích sắc ký.................................................................... 70

2.3.1. Một số khái niệm.................................................................................................. 71
2.3.2. Sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC....................................................................... 82

4


2.3.3. Sắc ký khí............................................................................................................... 86
2.3.4. Xử lỷ mẫu phân tích các họp chất hữu cơ.......................................................... 94
2.3.5. Phân tích chất ơ nhiễm hữu cơ bằng sắc ký khí............................................. 99

2.3.6. Phân tích dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật.................................................. 101
2.3.7. sắckýion............................................................................................................. 103
2.4. Phương pháp khối phổ..........................................................................................105

2.4.1. Sự hình thành khối phổ...................................................................................... 106
2.4.2. Khả năng phân giải của máy khối phổ............................................................ 115
2.4.3. ứng dụng sắc ký khí - khối phổ để phân tích các chất ơ nhiễm hữu cơ..... 115

Câu hỏi ơn tập chương 2................................................................................................. 118
Chương 3. PHÂN TÍCH MỒI TRƯỜNG KHÍ.................................................................. 119
3.1. Các nguồn gây ơ nhiễm khơng khí....................................................................... 119
3.2. Phương pháp lấy mẫu mơi trường khí.................................................................122

3.2.1. Phương pháp lấy mẫu ướt................................................................................. 122
3.2.2. Phương pháp lấy mẫu khô................................................................................. 125
3.3. Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu trong mẫu khí....................................129

3.3.1. Phân tích nồng độ NƠ2...................................................................................... 129
3.3.2. Phân tích nồng độ SO2....................................................................................... 131
3.3.3. Phân tích nồng độ co........................................................................................ 133
3.3.4. Phân tích nồng độ O3..........................................................................................136
3.3.5. Phân tích hàm lượng bụi TSP........................................................................... 138

3.3.6. Phân tích hàm lượng bụi PM10, PM2,5...............................................................140
3.3.7. Phân tích nồng độ chì bụi của sol khí............................................................. 143
3.4. Quan trắc mơi trường khí tại Việt Nam............................................................. 144

3.4.1. Một số đặc điểm các trạm quan trắc mơi trường khí..................................... 144

3.4.2. Các thơng số vi khí hậu trong quan trắc mơi trường khí............................... 146
3.4.3. Chỉ số chất lượng khơng khí VN-AQI..............................................................147
Câu hỏi ơn tập chương 3................................................................................................. 149

5


Chương 4. PHÂN TÍCH MƠI TRƯỜNG NƯỚC............................................................. 151

4.1. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước.......................................................... 151

4.1.1. Nguồn gây ô nhiễm nước tự nhiên.................................................................... 151
4.1.2. Nguồn gây ô nhiễm nước nhân tạo................................................................... 151
4.2. Phương pháp lấy mẫu môi trường nước..............................................................153

4.2.1. Kỹ thuật lấy mẫu và bảo quản mẫu nước......................................................... 153
4.2.2. Phương pháp lấy mẫu.........................................................................................157
4.3. Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu trong mẫu nước................................ 160

4.3.1. Phân tích các khí hịa tan trong nước và thơng số pH..................................... 160
4.3.2. Phân tích độ kiềm và độ cứng............................................................................ 170
4.3.3. Phân tích các chất rắn lơ lửng............................................................................178
4.3.4. Phân tích tổng chất rắn hịa tan......................................................................... 179
4.3.5. Phân tích clorua.................................................................................................. 180
4.3.6. Phân tích ílorua................................................................................................... 182
4.3.7. Phân tích sunfat................................................................................................... 183
4.3.8. Phân tích nitơ.......................................................................................................185
4.3.9. Phân tích photpho............................................................................................... 198
4.3.10. Phân tích chất hữu cơ trong nước................................................................. 207
4.3.11. Phân tích chất diệp lục....................................................................................221
4.3.12. Phân tích các kim loại nặng............................................................................ 224
4.3.13. Phân tích dầu mỡ............................................................................................. 234

4.4. Quan trắc mơi trường nước tại Việt Nam.......................................................... 235

4.4.1. Các thông số quan trắc...................................................................................... 236
4.4.2. Lập kế hoạch quan trắc..................................................................................... 237

Câu hỏi ôn tập chương 4................................................................................................ 238

Chương 5. PHÂN TÍCH MƠI TRƯỜNG ĐẤT.................................................................241
5.1. Các nguồn gây ơ nhiễm đất.................................................................................. 241

5.1.1. Ơ nhiễm đất do tác nhân hóa học.....................................................................243

5.1.2. Ơ nhiễm đất do tác nhân vật lý........................................................................ 247

6


5.1.3. Ô nhiễm đất do tác nhân sinh học................................................................... 249
5.2. Kỹ thuật lấy mẫu môi trường đất......................................................................... 249

5.2.1. Yêu cầu công việc lấy mẫu đất......................................................................... 249
5.2.2. Trang thiết bị và dụng cụ lấy mẫu, chứa mẫu................................................ 250
5.2.3. Kỹ thuật lấy mẫu đất.......................................................................................... 252
5.2.4. Xử lý mẫu tại hiện trường và vận chuyển mẫu............................................... 256
5.2.5. Bảo quản mẫu và xử lý mẫu trước phân tích................................................ 257
5.2.6. Hồ so lấy mẫu..................................................................................................... 260
5.2.7. Tần suất lấy mẫu.................................................................................................260

5.2.8. QA/QC trong lấy mẫu đất và phân tích............................................................ 261
5.3. Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu trong mẫu đất................................... 262

5.3.1. Xác định độ ẩm của đất...................................................................................... 262
5.3.2. Xác định khối lượng riêng của đất................................................................... 264

5.3.3. Dung tích trao đổi cation (CEC)...................................................................... 265
5.3.4. Cách xác định pH (pHH0, pHkci)................................................................... 269

5.3.5. Xác định hàm lượng chất hữu cơ của đất.........................................................272
5.3.6. Phân tích tổng Nitơ (N)...................................................................................... 277
5.3.7. Phân tích hàm lượng N dạng N-NH4+, N-NƠ3"............................................. 280
5.3.8. Xác định p tổng số............................................................................................. 282
5.3.9. Phân tích hàm lượng photphat PƠ43_-P........................................................... 284
5.3.10. Phân tích tổng s............................................................................................... 286
5.3.11. Phân tích S-SƠ42-............................................................................................ 287
5.3.12. Xác định một số kim loại nặng dạng tổng số

(Pb, Cd, Zn, Mn, Cu, As, Hg)......................................................................... 288
5.3.13. Phân tích dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong đất....................................292
5.4. Quan trắc môi trường đất tại Việt Nam............................................................ 296

Câu hỏi ôn tập chương 5.................................................................................................302
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 304

PHỤ LỤC................................................................................................................................... 310

7


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
7?r viết

Tiếng Việt

Tiếng Anh

tắt

AAS

Atomic Absorption Spectrometry

Pho hap thụ nguyên tử

AES

Atomic Emision Spectrometry

Phổ phát xạ nguyên tử

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxi sinh hóa

Thuốc bảo vệ thực vật

BVTV

cc

Column Chromatography

Sắc kỷ cột

CE

Counter Electrode

Điện cực đối

CE/MS

Capillary Electrophoresie/

Điện di mao quản/Khối phố

Mass Spectrometry
CEC

Capillary Electro Chromatography

Sắc ký điện mao quản

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxi hóa học

DL

Detection Limit

Giới hạn phát hiện

DO

Dissolved Oxygen

Oxi hịa tan trong nước

DOC

Dissolved Organic Carbon

Cacbon hữu cơ hòa tan

DPP

Differential Pulse Polarography

Cực phố xung vi phân

ECD

Electron capture Detector

Detector hấp thụ electron

ESI

Electrospray Ionization

lon hóa bằng tia điện

FID

Flame Ionization Detector

Detector ion hóa ngọn lửa

FPD

Flame Photometric Detector

Detetor quang kế ngọn lửa

GC

Gas Chromatography

Sắc ký khí

GC/MS

Gas Chromatography/

Sắc ký khí/Khối phổ

Mass Spectrometry
GLC

8

Gas liquid chromatography

Sắc ký lỏng khí


GSC

Gas solid chromatography

Sắc ký rắn khí

HPLC

High Performance Liquid Chromatography

Sắc ký lỏng hiệu năng cao

IC

Inorganic carbon

Cacbon vô cơ

IPC

Ion Pair Chromatography

Sắc ký cặp ion

IR

Infrared

Hồng ngoại

LAL

Lower Action Limit

Giới hạn hành động dưới

LC

Liquid Chromatography

Sắc ký lỏng

LC/MS

Liquid Chromatography/Mass Spectrometry

Sắc ký lỏng/Khối phố

LLC

Liquid liquid chromatography

Sắc ký long long

LSC

Liquid solid chromatography

Sắc ký rắn lỏng

LWL

Lower Alert Limit

Giới hạn cảnh báo dưới

MALDI

Matrix-assisted laser desorption ionization

Phá vỡ bề mặt bằng laser

MAS

Molecular Absorption Spectrometry

Phổ hấp thụ phân tử

MFS

Molecular Fluorescene Spectrometry

Phổ huỳnh quang phân tử

MS

Mass Spectrometry

Khối phổ

NMR

Nuclear Magnetic Resonance

Cộng hưởng từ hạt nhân

NPD

Nitrogen Phosphorus Detector

Detector nitơ-photpho

NPP

Normal Pulse Polarography

Cực phổ xung thường

PC

Paper Chromatography

Sắc ký giấy

PID

Photo Ionization Detector

Detector quang ion hóa

POC

Particulate Organic Carbon

Cacbon hữu cơ lơ lửng

QA

Quality Assurance

Bảo đảm chất lượng

QC

Quality control

Kiếm soát chất lượng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

9


RE

Reference Electrode

Điện cực so sánh

SD

Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

SFC/MS

Supercritical Fluid Chromatography/

Sắc ký lỏng siêu tới hạn/Khối

Mass Spectrometry

phô

ss

Suspended Solids

Chất rắn lơ lửng

TC

Total Carbon

Cacbon tổng số

TCD

Thermal Conductivity Detector

Detector dẫn nhiệt
Tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN

TDS

Total Dissolved Solids

Tổng chất rắn hòa tan

TLC

Thin Layer Chromatography

Sắc ký bản mỏng

TN

Total Nitrogen

Nitơ tổng số

TOC

Total Organic Carbon

Tổng cacbon hữu cơ

TOX

Total Organic Halogen

Tổng cacbon hữu cơ halogenua

UAL

Uper Action Limit

Giới hạn hành động trên

UV-VIS

Ultraviolet Visible Spectroscopy

Phố khả kiến tử ngoại

UWL

Uper Alert Limit

Giới hạn cảnh báo trên

Chỉ số chất lượng khơng khí

VN-AQI

Việt Nam

voc

Volatile Organic Compounds

Các chất hữu cơ bay hơi

WE

Working Electrode

Điện cực làm việc

WHO

World Health Organization

Tổ chức Y tế thế giới

10


Chương 1

MỘT SỐ VẤN ĐÈ CHUNG VÈ
PHÂN TÍCH MƠI TRƯỜNG

Chất lượng mơi trường có vai trị quan trọng đối với tất cả hoạt động trong sinh
quyển, ứng dụng các kiến thức về phân tích mơi trường (PTMT) giúp cung cấp dữ liệu để
giải quyết các vấn đề về chất lượng mơi trường trầm tích, đất, nước, khơng khí. Do đó,
PTMT là công cụ hữu hiệu đế đánh giá ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Chương 1 nhằm
cung cấp các kiến thức nền tảng về mục đích, các giai đoạn chính của PTMT và kiểm sốt
chất lượng phân tích.

Mục đích chương 1
- Nhận biết các mục đích của phân tích mơi trường.
- Vai trị của các giai đoạn chính trong phân tích mơi trường.

- Kiểm sốt chất lượng quy trình phân tích. Ý nghĩa của QA/QC trong các phịng
thí nghiệm.

1.1. MỤC ĐÍCH CỦA PHÂN TÍCH MỒI TRƯỜNG
Mục đích chính của PTMT gồm đánh giá chất lượng môi trường nền và chất lượng
môi trường khu vực ô nhiễm. Môi trường nền thường bao gồm các chất sẵn có trong mơi
trường tự nhiên như các kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, As...) có từ q trình hình thành đất,
trầm tích; các khí sinh ra trong tầng đối lưu (NƠ2, SO2...); các chất hữu cơ trong nước...
Tuy nhiên, nồng độ của các chất trong môi trường nền thường nhỏ hơn nhiều so với giá trị
giới hạn của ngưỡng gây ô nhiễm trong các quy chuấn Việt Nam (QCVN). Do đó, dữ liệu
về chất lượng môi trường nền là rất cần thiết để làm cơ sở so sánh, đánh giá các ảnh hưởng
hoạt động gây ô nhiễm của con người.

Đánh giá chất lượng môi trường khu vực ô nhiễm chủ yếu thông qua việc xác định
nồng độ các chất lan truyền từ nguồn thài. Các số liệu đánh giá có thế ứng dụng trong
nhiều vấn đề bao gồm:
- Đánh giá mức độ ô nhiễm của chất thải sinh ra từ các hoạt động của con người: đô
thị, công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, giao thơng, làng nghề, y tế... Kiếm sốt xả thải
chất ơ nhiễm, xác định nguồn và nguyên nhân gây ô nhiễm.

- Cung cấp cơ sở dữ liệu đế lập các báo cáo về môi trường (báo cáo đánh giá môi
trường quốc gia, đánh giá tác động môi trường, báo cáo hiện trạng môi trường định kỳ...)
nhằm đánh giá hiện trạng môi trường, các rủi ro môi trường đối với con người và hệ sinh
thái, xu hướng, diễn biến các vấn đề môi trường trong tương lai.

11


- Đánh giá sự tuân thủ đối với các quy định trong các hệ thống văn bản pháp lý về
bảo vệ môi trường (Luật, Nghị định, Thông tư, QCVN...) và hiệu quả của các giải pháp
quản lý.
- Đánh giá hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật về kiểm soát ô nhiễm: nước thải, khí
thải sau các hệ thống xử lý...
- Cung cấp cơ sờ dữ liệu để xây dựng các công cụ truyền thông nhằm nâng cao nhận
thức của cộng đồng về các vấn đề mơi trường.

PTMT cịn được ứng dụng phổ biến trong các hoạt động quan trắc môi trường.
Thông tư 24/2017/TT-BTNMT quy định kỹ thuật quan trắc mơi trường bao gồm các mục
đích [1]:
- Quy định kỹ thuật quan trắc môi trường định kỳ các thành phần mơi trường, gồm:
khơng khí ngồi trời, tiếng ồn và độ rung, nước mặt lục địa, nước dưới đất, nước biến,
nước mưa, nước thải, khí thải, đất, trầm tích.
- Quy định về bảo đảm chất lượng và kiểm soát chất lượng trong quan trắc môi
trường định kỳ.
- Quy định về các yêu cầu cơ bản và đặc tính kỹ thuật của hệ thống quan trắc nước
thải và khí thải tự động, liên tục.
- Yêu cầu về việc nhận, truyền và quản lý dữ liệu đối với hệ thống quan trắc môi
trường tự động, liên tục.
- Quy định về quản lý và sử dụng thiết bị quan trắc mơi trường.
Các mục đích trên của Thông tư 24/2017/TT-BTNMT đều liên quan chặt chẽ đến các

kiến thức chun sâu của PTMT. Các phịng thí nghiệm về mơi trường khi thực hiện cơng
tác phân tích mẫu cần đạt được các chứng chỉ đảm bảo chất lượng và kiểm sốt tốt quy

trình phân tích.

1.2. CÁC GIAI ĐOẠN TRONG PHÂN TÍCH MĨI TRƯỜNG
PTMT được thực hiện bời các phịng thí nghiệm trực thuộc Tổng Cục tiêu chuẩn đo
lường chất lượng, trường đại học, viện nghiên cứu, trung tâm, cơng ty trong lĩnh vực mơi
trường. Có ba giai đoạn chính trong PTMT bao gồm: lấy mẫu, bảo quản, vận chuyển; xử lý
mẫu sơ bộ và phân tích mẫu; tính tốn, xử lý số liệu và báo cáo kết quả.

1.2.1. Giai đoạn lấy mẫu, bảo quản, vận chuyển
1.2.1.1. Lấy mẫu

Lấy mẫu là một quy trình kỹ thuật cần nhiều kinh nghiệm. Đây là bước khởi đầu của
PTMT, do đó cần có kế hoạch và sự chuẩn bị chi tiết trước khi thực hiện. Một số vấn đề
cần làm rõ trước khi đi lấy mẫu bao gồm:

12


- Mục đích của lấy mẫu: mẫu được lấy để đánh giá nồng độ chất ô nhiễm ngay tại
nguồn thải hay đánh giá ảnh hưởng do lan truyền từ nguồn thải ban đầu.

- Các văn bản pháp lý liên quan đến quá trình lấy mẫu: các văn bản quy định về
phương pháp, quy trình đảm bảo chất lượng lấy mẫu...
- Đặc điểm khu vực lấy mẫu: các nguồn thải ở trong khu vực, địa hình khu vực lấy
mẫu, đặc điểm khí tượng, thủy văn...
- Vị trí lấy mẫu: đại diện cho khu vực lấy mẫu và đánh giá được ảnh hưởng của
nguồn thải. Mô tả đầy đủ tọa độ mẫu và điều kiện vi khí hậu (độ ẩm, tốc độ gió...).

- Tần suất và thời điểm lấy mẫu: cần được điều tra, lựa chọn dựa trên đặc điểm của
khu vực lấy mẫu, các hoạt động sản xuất trong khu vực...
- Số lượng mẫu và thơng số phân tích mẫu: số lượng mẫu có liên quan đến dự tốn
kinh phí phân tích mẫu. Thơng số phân tích liên quan chặt chẽ đến đặc điểm của các nguồn

thải ở trong khu vực.
- Nhân lực, kỹ thuật, dụng cụ và thiết bị lấy mẫu: cần có nhân lực được đào tạo bài
bản về kỳ thuật lấy mẫu và được trang bị đầy đủ dụng cụ, thiết bị lấy mẫu chuyên dụng.
Các mẫu môi trường tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau. Mầu có thể ở trạng thái
lịng (nước mặt, nước ngầm, nước thải...), trạng thái khí (khơng khí xung quanh, khí
thải...) hoặc trạng thái rắn (đất bề mặt, trầm tích...). Tùy theo mục đích lấy mà có thể lấy
mẫu đơn hoặc mẫu tổ họp.

Mầu đơn được lấy riêng và gián đoạn tại một vị trí. Mầu đơn đại diện cho một vị trí
và một thời điểm duy nhất. Ví dụ, khi cần đánh giá nồng độ chất ô nhiễm tại ngay vị trí của
nguồn thải tại một thời điểm xả thải.
Mầu tổ họp được tạo thành do trộn các mẫu được lấy tại các vị trí khác nhau và được
lấy trong cùng thời điểm. Ví dụ, khi lấy mẫu đại diện cho một ao nước nhỏ, các mẫu được
lấy tại nhiều phía và sau đó trộn đều đế phân tích chất lượng nước trung bình trong ao.

Nhìn chung, lấy mẫu là một q trình cơng phu, tổng họp nhiều kiến thức và kinh
nghiệm. Trường hợp lấy mẫu không đại diện hoặc không đúng kỹ thuật, sẽ gây ảnh hường
đến toàn bộ quá trình PTMT.
1.2.1.2. Bảo quản và vận chuyển mẫu

Mục đích của bảo quản mẫu là giữ nguyên vẹn thành phần của mẫu như ban đầu
(thành phần hóa học, vi sinh...). Muốn đạt được mục đích trên, cần phải áp dụng các cách
bảo quản theo từng thơng số phân tích khác nhau, cần lựa chọn dụng cụ chứa mẫu (chai,
lọ, túi..), hóa chất bảo quản, nhiệt độ bảo quản mẫu, khoảng cách vận chuyến cũng như
thời gian lưu mẫu sau khi lấy theo đúng quy định.

Các vật liệu chứa mẫu phố biến là thủy tinh và nhựa (polypropylen, polyetylen,
teflon...). Vật liệu cần lựa chọn kỹ để tránh chất phân tích hấp phụ lên thành lọ hoặc túi

13


chứa mẫu. Tất cả các chai, lọ, túi đựng mẫu phải đuợc làm sạch truớc khi lấy mẫu đế tránh
ô nhiễm chéo. Thông thuờng, các chai thủy tinh dùng lấy mẫu phải được làm sạch bằng
hóa chất tẩy rửa, tráng sạch bằng nước máy, rửa bằng nước cất và sấy khơ. Đối với các
mẫu được lấy đế phân tích các chỉ tiêu vi sinh, chai thủy tinh cần được khử trùng trước khi
mang đi.

Hóa chất bảo quản thơng thường như axit HNƠ3, H2SO4 loại tinh khiết, axit hóa đế
đảm mẫu có pH nhị hơn 2. Khi mẫu được axit hóa thì nhiều kim loại tồn tại ở dạng ion
hịa tan, không bị kết tủa và tránh hấp phụ lên thành bình.

Nhiệt độ bảo quản mẫu thường được u cầu nhị hơn 4 °C. Nhiệt độ thấp sẽ làm
giảm tốc độ của các quá trình biến đổi mẫu. Sau khi lấy mẫu, cần phải vận chuyển về
phịng thí nghiệm và phân tích sớm.

Q trình vận chuyển cũng cần thực hiện cẩn thận, tránh ô nhiễm chéo mẫu. Thời
gian lưu mẫu tối đa trước khi phân tích phụ thuộc vào từng nhóm chất cần phân tích. Các
chất ít bị biến đổi thì thời gian lưu mẫu dài và ngược lại. Một số quy định về thời gian lưu
mẫu quy định trong TCVN 6663-3:2008 được trình bày trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thời gian lưu mẫu đối với một số thơng số phân tích [2]

Thơng số
phân tích
Độ axit,

Loại
• bình
chứa

Dung tích
thơng
dụng (ml)

p hoặc G

500

độ kiềm

Nhơm

Kỹ thuật
bảo quản

Làm lạnh

Thời gian
bảo quản
toi đa

Chú thích

24 giờ

—

(1-5 °C)
p, G hoặc

100

BG

Axit hóa mẫu
bằng HNO3

1 tháng

đến pH trong

khoảng từ 1 - 2

Amoniac tự

p hoặc G

500

do và ion hóa

Axit hóa mẫu
bằng H2SO4

21 ngày

Lọc tại nơi lấy mẫu

trước khi bảo quản

đến pH trong

khoảng từ 1
đến 2, làm lạnh
(1-5 °C)
Các anion

(Br, F-, C1-

NO3- SO42và PO43 )

14

p hoặc G

500

Làm lạnh

(1-5 °C)

24 giờ

Lọc tại nơi lấy mẫu

trước khi bảo quản

Thơng số
phân tích
Asen

Cadimi

Canxi

Loại bình
chứa

Dung tích
thơng
dụng (mỉ)

Kỹ thuật
bảo quản

Thời gian
bảo quản
tối đa

p rửa
được với
axit; G rửa
được với
axit

500

Axit hóa mẫu
bằng HNƠ3
đến pH trong
khoảng từ 1 - 2

1 tháng

p rửa
được với
axit hoặc
BG rửa
được với
axit

100

Axit hóa mẫu
đến pH từ 1
đến 2 với

1 tháng

p hoặc G

100

Chú thích

Nên dùng HC1 bảo
quản nếu sẽ sử dụng
kỹ thuật hydrua để
phân tích

HNƠ3

Axit hóa mẫu
đến pH 1-2

1 tháng

—

với HNƠ3

Chì

p rửa
được axit
hoặc BG
rửa được
với axit

100

Axit hóa với
HNƠ3 đến pH
từ 1 đến 2

1 tháng

Tổng cacbon
hữu cơ
(TOC)

p hoặc G

100

Axit hóa bằng
H2SO4 đến pH
từ 1 đến 2, làm
lạnh đến giữa
1 °C và 5 °C

7 ngày

Axit hóa đến pH
1-2 với H3PO4 là
phù họp. Neu nghi
ngờ có họp chất hữu
cơ dễ bay hơi thì
axit hóa là khơng
phù họp. Tiến hành
phân tích trong vịng
8 giờ

Thuốc trừ sâu
- Cacbamat

G rửa
được với
dung môi

1000

Làm lạnh đến
giữa l°c và
5°c

14 ngày

Neu mẫu được clo
hóa thì cứ 1000 mL
mẫu cho thêm 80
mg Na2S2Ơ3.5H2O
vào bình chứa mẫu
trước khi phân tích

Chú thích', p - Nhựa (polyetylen, polytetrafluoroethylen, polyvinyl clorua, polyetylen
terephtalat); G - Thủy tinh; BG - Thủy tinh bosilicat.

15


1.2.2. Giai đoạn xử lý mẫu SO’ bộ và phân tích mẫu
1.2.2.1. Xử lý mẫu sơ bộ

Tùy thuộc vào loại mẫu và phuơng pháp phân tích sử dụng, một số loại mẫu cần

được xử lý sơ bộ trước khi phân tích. Mục đích của xử lý mẫu sơ bộ là để hỗ trợ cho giai
đoạn phân tích mẫu tiếp theo. Điển hình như các mẫu đất cần phơi khơ ở nhiệt độ phịng.
Sau khi khơ, mẫu đất cần tán nhỏ trước khi đem đi chiết mẫu. Tán nhỏ mẫu giúp q trình
tách chất phân tích ra khỏi mẫu đất được thuận lợi hơn và hiệu suất chiết lớn hơn.
Với các mẫu lỏng có lượng chất rắn lơ lửng lớn, cản trờ quá trình đo quang, cần đem
đi lọc trước khi thực hiện các thao tác phân tích. Trường hợp lượng chất phân tích trong
mẫu lỏng q nhỏ, mẫu cịn cần chiết vào dung môi hữu cơ phù hợp để làm giàu mẫu. Ví
dụ, để phân tích PCB trong nước mặt, phải chiết từ 10 - 20 lít nước mẫu với dung dịch
CH2CI2 trước khi đem mẫu về phịng thí nghiệm.
Các mẫu đất cịn có thế được hịa tan trong dung dịch axit, đun ở nhiệt độ cao (lị vi
sóng) đế phá mẫu. Phá mẫu cịn được dùng bằng sóng siêu âm. Mục đích là đế chuyến chất
phân tích từ dạng rắn về lỏng, sau đó áp dụng quy trình chuẩn trên pha lịng. Như vậy,
q trình xử lý mẫu sơ bộ là đa dạng và rất cần thiết trước khi thực hiện bước phân tích
tiếp theo.

1.2.2.2. Phân tích mẫu
Trong hoạt động sống của con người, có hàng triệu chất ơ nhiễm được thải ra mơi
trường. Quy trình phân tích các chất ô nhiễm được nghiên cúư ở nhiều quốc gia, nhiều tổ
chức trên thế giới. Do đó, quy trình phân tích có thể được mơ tả chi tiết trong các Tiêu
chuẩn Việt Nam (TCVN), trong các hướng dẫn của các tổ chức quốc tế, của các hãng phân
phối thiết bị lớn, các nhóm nghiên cứu mạnh trên thế giới. Chất ơ nhiễm có thể có nồng độ
lớn, trung bình hay nhỏ và siêu nhỏ (cỡ ppb, ppt như nồng độ dioxin trong mẫu đất). Nồng
độ càng nhỏ thì quy trình phân tích càng khó thực hiện và địi hỏi thiết bị đắt tiền, kỹ thuật
phân tích ở trình độ càng cao. Các nhóm phương pháp phân tích định lượng điển hình gồm
các phương pháp phân tích hóa học, vật lý và hóa lý (cịn gọi chung là các phương pháp
phân tích cơng cụ) [3].
Các phương pháp phân tích hóa học gồm phân tích trọng lượng, phân tích thế tích.
Các phương pháp phân tích cơng cụ chủ yếu gồm phương pháp điện hóa, quang phố và sắc
ký. Tùy thuộc thơng số cần phân tích và đặc điểm nguồn thải mà chuyên gia lựa chọn
phương pháp phân tích phù họp.

1.2.3. Giai đoạn tính tốn, xử lý số liệu và báo cáo kết quả
1.2.3.1. Sai số, độ lệch chuẩn, độ lặp lại và độ tái lập

Khi xử lý số liệu thực nghiệm và báo cáo kết quả, cần chú ý đến số chữ số có nghĩa
(significant figures). Các số có nghĩa là những số thu được trong phép đo phản ánh chính

16


xác giá trị của phép đo. Thông thường, thao tác thí nghiệm cần lặp ba lần và lấy kết quả
trung bình. Thực hiện phép chia các số liệu sẽ có thể thu được một dãy dài các số. cần tuân
thủ quy tắc số có nghĩa của quốc tế khi thực hiện các phép tính cộng, trừ, nhân, chia, làm
trịn số và kết hợp với độ chính xác của dụng cụ, thiết bị đo. Ví dụ, chuấn độ dung dịch
NaOH bằng dung dịch H2C2O4 thu được các thể tích 10,55; 10,65; 10,80 mL. Kết quả thể
tích chuẩn độ trung bình là 10,67 mL. Neu báo cáo kết quả là 10,667 mL hoặc 10,7 mL thì
khơng phù hợp với quy tắc cộng, trừ, nhân, chia các số có nghĩa.

Số liệu thực nghiệm ln ln có sai số. Sai số có thế từ thao tác của người đo, từ
hóa chất, thiết bị, dụng cụ và phương pháp đo. Các loại sai số phổ biến bao gồm:
- Sai số cơ học: sai số do sự bất cẩn của người đo (thao tác sai kỹ thuật, sai quy trình,
mất tập trung...).
- Sai số hệ thống: sai số liên quan đến độ khơng chính xác của phương pháp. Sai số
hệ thống có thế được khắc phục và giảm thiếu.
- Sai số ngẫu nhiên: sai số ngẫu nhiên là nhỏ và ln có đối với tất cả các phép đo.
Sai số ngẫu nhiên không thế hạn chế được nhưng có thế được xác định bằng cách đo lặp
lại. Phần trăm của các loại sai số được báo cáo là phần không tin cậy trong kết quả.

Nếu sai số nằm trong khoảng chấp nhận được thì phép đo có độ chính xác cao. Các
thơng số liên quan đến độ chính xác của phép đo bao gồm [1]:

- Độ chụm (precision): là mức độ gần nhau giữa các kết quả thử nghiệm độc lập
nhận được trong điều kiện quy định.
- Độ lặp lại (repeatability): là độ chụm trong các điều kiện lặp lại. Độ lặp lại được
xác định khi đo các mẫu lặp trong cùng thời gian và cùng điều kiện như nhau.
- Độ tái lập (reproducibility): là độ chụm trong điều kiện tái lập. Độ tái lập được xác
định khi đo các mẫu lặp ở các thời điểm khác nhau khi điều kiện đo thay đổi nhưng vẫn
cho kết quả ồn định giữa các lần đo.

- Độ chính xác (accuracy): là mức độ gần nhau giữa kết quả thử nghiệm và giá trị
quy chiếu được chấp nhận.
Số liệu thực nghiệm có thể được mơ tả thống kê qua độ lệch chuẩn (Standard
Deviation, SD). SD là đại lượng dùng để phản ánh độ phân tán của các giá trị trong bộ
số liệu.

Mầu có độ chính xác cao thì độ lệch chuẩn có giá trị càng nhỏ. Giá trị đo trung bình
của mầu (xtb) được xác định theo cơng thức:
xỉ + x2 + x3 + ...

XTB ~
n

trong đó: n là số lần đo; XI, X2, X3 là các giá trị đo mẫu lần thứ 1, thứ 2, thứ 3.
Độ lệch chuẩn SD được xác định từ công thức:

17


TB

SD =

'2

~^TB)

3

TB

n —\

Đối với phân bố chuẩn, 68% so liệu thực nghiệm nằm trong vùng XTB ± SD; 95% của
số liệu nằm trong vùng XTB ± 2.SD; 99,7% số liệu nằm trong phạm vi XTB ± 3.SD. Độ lệch
chuẩn còn được dùng để tính hệ số RSD (relative Standard deviation, đơn vị tính theo phần
trăm) [4]:
RSD=—— xioo%
XTB

Kết quả thực nghiệm thường được báo cáo theo dạng XTB ± SD hoặc XTB ± RSD.
Ví dụ 1.1: Tiến hành chuẩn độ dung dịch NaOH bằng dung dịch H2C2O4. Kết quả
bốn lần chuẩn độ, thu được thể tích H2C2O4 lần lượt là 51,3 mL; 55,6 mL; 49,9 mL;
52,0 mL. Hãy tính SD, RSD và báo cáo kết quả của quá trình chuẩn độ trên.

Lời giải:
Giá trị thể tích trung bình của dung dịch H2C2O4:

51,3

55,6

49,9

52,0

208,8

+
+
+ — =^~ =
*TB = —-----------------------------------------

TX

2 (mL)

Độ lệch chuẩn của phép chuẩn độ:
(51,3-52,2)2 +(56,6-52,2)2 + (49,9-52,2)2 +(52,0-52,2)2
SD =

4-1

5Đ = 2,4(mL)
2.4
£SO=-^2_xlOO = 4,6%
52,2
Vậy thể tích của dung dịch H2C2O4 đã dùng chuẩn độ là 52,2 ± 2,4 mL hoặc
52,2 ± 4,6%.

1.2.3.2. Loại bỏ sổ liệu phân tích sai
Trong q trình phân tích, có thể gặp sai số cơ học và dẫn đến trong tập dữ liệu có

các số liệu sai. Thơng thường, số liệu sai sẽ quá cao hoặc quá thấp hơn các số còn lại. Các
số liệu sai cần được loại bơ trước khi thực hiện các tính tốn thống kê (phương sai, độ lệch
chuẩn...). Quá trình loại bỏ được thực hiện nhờ Q-test [4].

Nguyên tắc của Q-test là so sánh giá trị Q tới hạn với giá trị thương số Q theo
công thức:

18


I số liệu nghi ngờ - số liệu gần nhất I
Số liệu lớn nhất - số liệu nhỏ nhất

So sánh giá trị Q với giá trị Q tới hạn trong bảng 1.2 [4]. Neu giá trị Q tính được lớn
hơn giá trị Q tới hạn thì số liệu nghi ngờ sẽ bị loại bỏ. Trường hợp giá trị Q tính được nhỏ
hơn giá trị Q tới hạn thì giữ lại số liệu đó.
Bảng 1.2. Giá trị tới hạn của Q

Giá trị n

Q tới hạn

4

0,831

5

0,717

6

0,621

7

0,570

8

0,524

9

0,492

10

0,464

Ví dụ 1.2. Hãy đánh giá kết quả đo tổng N của mẫu nước thải sau: 5,6; 5,3; 5,8; 5,6;
5,7 và 7,1 mg/L.

Lời giải:
Kết quả đo 7,1 mg/L lớn hơn nhiều so với các kết quả đo còn lại. số liệu gần nhất so
với 7,1 mg/L là 5,8 mg/L. số liệu nhỏ nhất là 5,3 mg/L. Kiếm tra số liệu 7,1 mg/L theo
công thức trong Q-test thu được giá trị:

|7,1-5,8|
= l-\

=0,722
7,1-5,3

Đối chiếu với bảng 1.2, giá trị Q tới hạn đối với điểm có 6 số liệu có giá trị là 0,621.
Do giá trị Q tính được lớn hơn giá trị Q tới hạn nên giá trị 7,1 bị loại bỏ.

1.3. KIÊM SỐT CHÁT LƯỢNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH
1.3.1. Bảo đảm và kiểm sốt chất lượng đối với quy trình phân tích
Bảo đảm chất lượng (quality assurance, QA): là một hệ thống tích hợp các hoạt động
quản lý và kỹ thuật trong một tố chức nhằm bảo đảm cho hoạt động trong phịng thí
nghiệm đạt được các tiêu chuẩn chất lượng đã quy định.
Kiếm soát chất lượng (quality control, QC): là việc thực hiện các biện pháp đánh giá,
theo dõi và kịp thời điều chỉnh để đạt được độ chính xác của các phép đo nhằm bảo đảm
cho hoạt động trong phịng thí nghiệm đạt các tiêu chuẩn chất lượng theo quy định.

19


Có hai loại QC: QC bên trong (nội kiểm) và QC bên ngoài (ngoại kiểm). Nội kiểm
được thực hiện trong nội bộ phịng thí nghiệm trong khi ngoại kiểm được thực hiện với sự
tham gia của nhiều phịng thí nghiệm. Hiện nay, nhiều phịng thí nghiệm tham gia vào hệ
thống cơng nhận Phịng thử nghiệm Việt Nam để được cấp dấu VILAS (Vietnam
Laboratory Accreditation Scheme). Các phịng thí nghiệm cũng cần được cấp chứng chỉ
quan trắc môi trường (VIMCERTS) đế đủ điều kiện hoạt động dịch vụ quan trắc môi
trường do Bộ Tài Ngun và Mơi trường cap. Neu phịng thí nghiệm khơng làm tốt các QA
và QC thì các chứng chỉ đó sẽ bị thu hồi. Đẻ so sánh chất lượng đo giữa các phịng thí
nghiệm, có thế dùng một mẫu thử, đem phân tích đồng thời tại nhiều phịng. Sau đó tính
tốn các thơng số kiểm sốt gồm:

Giới hạn cảnh báo trên (Upper alert limit, UWL) = XTB + 2.S

Giới hạn cảnh báo dưới (Lower alert limit, LWL) = XTB - 2.S
Giới hạn hành động trên (Upper action limit, UAL) = XTB + 3.S
Giới hạn hành động dưới (Lower action limit, LAL) = XTB - 3.S
Trong quá trình phân tích, nếu hàm lượng trong mẫu thử vượt ra ngồi khoảng UWL
và LWL thì kết quả phân tích đó cần phải loại bỏ, đồng nghĩa với phịng thí nghiệm cần

phải sốt xét lại chất lượng của q trình phân tích.
Ví dụ 1.3. Mười lăm phịng thí nghiệm tham gia phân tích nồng độ tong N trong một
mẫu nước thải và cho 15 kết quả gồm: 5,09; 5,12; 4,98; 5,05; 5,00; 4,93; 4,98; 4,89; 5,07;

5,00; 5,10; 5,03; 4,99; 4,92 và 5,01 mg/L. Hãy tính các giá trị giới hạn cảnh báo trên, giới
hạn hành động trên, giới hạn cảnh báo dưới và giới hạn hành động dưới của bộ số liệu trên.
Lời giải:
Giá trị nồng độ trung bình của tổng N trong mẫu nước:
XTB = (5,09 + 5,12+ 4,98 + 5,05 + 5,00 + 4,93 + 4,98 + 4,89 + 5,07 + 5,00

+ 5,10 + 5,03 + 4,99 + 4,92 + 5,01) / 10 = 5,01 (mg/L)

Độ lệch chuẩn được tính theo cơng thức:
SD = 0,07 (mg/L)
UWL = XTB + 2.SD = 5,01 + 2.0,07 = 5,15 (mg/L)

LWL = XTB - 2.SD = 5,01 - 2.0,07 = 4,87 (mg/L)

UAL = XTB + 3.SD = 5,01 + 3.0,07 = 5,22 (mg/L)
LAL = XTB - 3.SD = 5,01 - 3.0,07 = 4,80 (mg/L)

20

1.3.2. Các loại mẫu chuẩn đối với quá trình quan trắc và phân tích mẫu
Mầu QC là mẫu thực hoặc mẫu được tạo từ chuẩn được sử dụng để kiểm sốt chất
lượng cho q trình quan trắc và phân tích mẫu. Các khái niệm về mẫu chuẩn được quy
định chi tiết theo Thông tư 24/2017/TT-BTNMT bao gồm [1]:

- Mẻ mẫu (sample batch): là một nhóm gồm tối đa 20 mẫu thực, được xử lý phân

tích trong cùng một điều kiện, với cùng một quy trình, phưong pháp và trong cùng một
khoảng thời gian. Mỗi mẻ mẫu phân tích phải bao gồm cả các mẫu kiểm soát chất lượng -

mẫu QC.

- Mau trắng hiện trường (field blank sample): là mẫu vật liệu sạch được sử dụng để
kiểm soát sự nhiễm bẩn trong quá trình quan trẳc tại hiện trường. Mầu trắng hiện trường

được xử lý, bảo quản, vận chuyển và phân tích các thơng số trong phịng thí nghiệm tương
tự như mẫu thực.

- Mầu lặp hiện trường (field replicate/duplicate sample): là hai mẫu trờ lên được lấy

tại cùng một vị trí, cùng một thời gian, được xử lỷ, bảo quản, vận chuyển và phân tích các
thơng số trong phịng thí nghiệm tương tự như nhau. Mầu lặp hiện trường được sử dụng đế

kiểm soát sai số trong hoạt động quan trắc tại hiện trường, phân tích trong phịng thí

nghiệm và đế đánh giá độ chụm của kết quả quan trắc.

- Mầu trắng vận chuyển (trip blank sample): là mẫu vật liệu sạch được sử dụng để
kiểm soát sự nhiễm bẩn trong quá trình vận chuyển mẫu. Mầu trắng vận chuyển được vận

chuyến cùng với mẫu thực trong cùng một điều kiện, được bảo quản, phân tích các thơng

số trong phịng thí nghiệm tương tự như mẫu thực.
- Mầu trắng thiết bị (equipment blank sample): là mẫu vật liệu sạch được sử dụng đế
kiểm soát sự nhiễm bẩn của thiết bị lấy mẫu, đánh giá sự ổn định và độ nhiễu của thiết bị.

Mầu trắng thiết bị được xử lý như mẫu thực bằng thiết bị lấy mẫu, được bảo quản, vận
chuyển và phân tích các thơng số trong phịng thí nghiệm như mẫu thực.
- Mau trắng phương pháp (method blank sample): là mẫu vật liệu sạch, được sử

dụng để kiểm soát sự nhiễm bẩn dụng cụ và hóa chất, chất chuẩn trong q trình phân tích
mẫu. Mầu trắng phương pháp được trải qua các bước xử lý, phân tích như mẫu thực.

- Mầu lặp phương pháp phịng thí nghiệm (duplicate sample): gồm hai hoặc nhiều

hơn các phần của cùng một mẫu được đồng nhất, được phân tích với cùng một phương
pháp. Mầu lặp phương pháp phịng thí nghiệm là mẫu được sử dụng đế đánh giá độ chụm

của kết quả phân tích.

21


- Mầu chuấn, chất chuấn (reference material): là vật liệu, đủ đồng nhất và ốn định về

một hoặc nhiều tính chất quy định, đuợc thiết lập phù hợp với việc sử dụng đã định trong
một quá trình đo.

- Mau chuẩn được chứng nhận (certified reference material, CRM): là mẫu chuẩn có
kèm theo giấy chứng nhận, trong đó một hay nhiều giá trị về tính chất của nó được chứng

nhận theo một thủ tục nhằm thiết lập sự liên kết với việc thê hiện chính xác đơn vị mà theo
đó các giá trị về tính chất được biếu thị ra và mỗi giá trị được chứng nhận có kèm theo

thơng tin về độ không đảm bảo tương ứng ở mức tin cậy quy định.
- Mầu kiểm sốt phịng thí nghiệm (laboratory control sample): là một mẫu đã biết

trước nồng độ được chuấn bị từ chất chuẩn có nồng độ nằm trong phạm vi đo của thiết bị
hoặc khoảng làm việc của đường chuẩn được sử dụng để kiểm tra quá trình hoạt động thiết

bị, theo dõi q trình phân tích.

- Mầu thêm chuẩn (spike sample/matrix spike): là mẫu đã được bổ sung một lượng
chất cần phân tích biết trước nồng độ trên nền mẫu thực. Mầu thêm chuẩn được chuẩn bị

và phân tích như mẫu thực để đánh giá q trình phân tích.
Mỗi loại mẫu QC có vai trị, chức năng khác nhau để kiếm soát chất lượng. Các loại

mẫu trắng giúp đánh giá khả năng ô nhiễm mẫu khi quan trắc và khi phân tích trong phịng
thí nghiệm. Các loại mẫu chuẩn, mẫu thêm chuẩn, mẫu CRM được dùng để đánh giá hiệu

suất thu hồi của quy trình phân tích. Giới hạn phát hiện (detection limit, DL) của quy trình

cũng được xác định từ mẫu chuẩn và thường là giá trị nhỏ nhất của chất phân tích có thể
phân biệt từ mẫu chuan. Neu nồng độ chất cần phân tích trong mẫu nhỏ hơn giới hạn phát

hiện thì mơ tả kết quả phân tích nên ghi là nhỏ hơn < DL (giá trị của DL của các phương

pháp phân tích khác nhau có các giới hạn phát hiện khác nhau). Các cơng trình liên quan
đến phân tích mẫu cần cơng bố đầy đủ các thơng số của quy trình nêu trên. Khi có u cầu

xác định các thơng số của các loại mẫu từ các nguồn thải khác nhau, cần lựa chọn phương
pháp phân tích có giới hạn phát hiện phù họp.

22


CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
Câu 1. Hãy nêu mục đích của phân tích mơi trường. Đánh giá chất lượng mơi
trường khu vực ơ nhiễm có thể ứng dụng trong các vấn đề nào?

Câu 2. Hãy nêu vai trò của các giai đoạn lấy mẫu, bảo quản và vận chuyến mẫu
trong phân tích mơi trường.
Câu 3. Hãy nêu vai trị của giai đoạn xử lý sơ bộ, phân tích mẫu, giai đoạn tính tốn
và xử lý số liệu trong phân tích mơi trường.
Câu 4. Hãy nêu đặc điểm của sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Hãy nêu một số
giải pháp đế giảm thiếu sai số trong quá trình phân tích mẫu.
Câu 5. Khái niệm QA/QC đối với quy trình phân tích. Hãy nêu vai trị của QA/QC
trong các phịng thí nghiệm.
Câu 6. Mơ tả các loại mẫu chuẩn đối với q trình quan trắc và phân tích mẫu. Hãy
nêu vai trò của các loại mẫu chuẩn khi xác định giới hạn phát hiện và hiệu
suất thu hồi.

Câu 7. Tiến hành chuẩn độ dung dịch KOH bằng dung dịch H2C2O4. Kết quả sau
sáu lần chuẩn độ, thu được thể tích H2C2O4 lần lượt là 52,3 1Ĩ1L; 52,6 mL;
49,8 mL; 52,5 1Ĩ1L; 52,7 1Ĩ1L và 53,0 mL. Hãy tính độ lệch chuấn của quá
trình chuẩn độ trên.
Câu 8. Tiến hành phân tích tổng p của của một mẫu nước thải. Sau sáu lần phân
tích mẫu nước thu được các kết quả: 4,6; 4,3; 4,8; 4,6; 4,7 và 7,8 mg/L. Hãy
loại bỏ số liệu thô và báo cáo kết quả phân tích.
Câu 9. Mười phịng thí nghiệm tham gia phân tích nồng độ ion NH4+ trong một

mẫu nước thải và cho mười kết quả gồm: 4,63; 4,96; 4,88; 5,05; 5,02; 5,14;
5,08; 4,94; 4,90 và 5,03 mg/L. Hãy tính các giá trị giới hạn cảnh báo trên,
giới hạn hành động trên, giới hạn cảnh báo dưới và giới hạn hành động dưới
của bộ số liệu trên.

23


Chương 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CƠNG cụ
Hóa học phân tích là một nhánh của ngành hóa học nghiên cứu về các phương pháp
xác định thành phần cấu tạo và hàm lượng các thành phần của những mẫu khảo sát. Hóa
học phân tích thường được chia thành Hóa phân tích định tính và Hóa phân tích định
lượng, do vậy các phương pháp của hóa phân tích có thế được chia thành hai loại: phương
pháp phân tích định tính và phương pháp phân tích định lượng. Hóa học phân tích cũng là
ngành khoa học ứng dụng tổng hợp các kết quả của các ngành khoa học khác có liên quan
như: hóa học, vật lý, toán học - tin học, sinh học - môi trường, vũ trụ, hải dương học, địa
chất, địa lý... Đây là một ngành khoa học có sự tích hợp cao của nhiều ngành khoa học tự
nhiên mà mục đích cuối cùng của nó là đem lại lợi ích tối đa cho khoa học, đời sống và sự
phát triển của con người. Nhiệm vụ cơ bản của hóa phân tích ngày nay là phân tích định
tính, định lượng, xác định cấu trúc, đánh giá kết quả và chất lượng sản phấm, tách phân
chia làm sạch, điều chế các họp chất siêu tinh khiết...
Phân tích định lượng được dùng để xác định quan hệ định lượng giữa các thành phần
cùa chất nghiên cứu, trong đó chất phân tích đóng vai trò là trung tâm. Tùy thuộc vào yêu
cầu và đặc trưng của kỹ thuật sứ dụng để xác định thành phần của chất phân tích, các
phương pháp phân tích định lượng được chia thành ba nhóm:

- Các phương pháp phân tích hóa học;

- Các phương pháp phân tích vật lý;
- Các phương pháp phân tích hóa lý.
Các phương pháp phân tích hóa học gồm phương pháp phân tích trọng lượng và phân
tích thể tích (gồm phương pháp chuẩn độ thể tích, phương pháp thể tích khí, phương pháp
thể tích lắng đọng). Trong đó, các phương pháp chuẩn độ thể tích dựa trên bốn loại phản
ứng cơ bản gồm phản ứng axit - bazơ, phản ứng tạo phức, phản ứng kết tủa và phản ứng
oxi hóa khử.

Nhóm các phương pháp phân tích vật lý và các phương pháp phân tích hóa lý thường
được gọi chung là phương pháp phân tích cơng cụ. Phương pháp phân tích cơng cụ là
phương pháp xác định các chất phân tích dựa vào các tính chất vật lý và hóa lý của chúng,
ví dụ dựa vào tính chất dẫn điện, dựa vào tính chất hấp thụ quang... (các tính chất mà có
liên quan trực tiếp tới nồng độ các chất phân tích) [5], [6]. Các phương pháp phân tích
bằng cơng cụ (phân tích hiện đại) là nhóm phương pháp phân tích các chất dựa cả vào tính
chất hóa học, vật lỷ, hóa lý và thừa hưởng các thành quả phát triển của các ngành khác như

24


cơ khí, điện tử, cơng nghệ thơng tin... đế chế tạo ra các cơng cụ phân tích có độ chính xác,
ổn định cao, giới hạn phát hiện thấp. Các phương pháp phân tích cơng cụ hiện nay đang
được áp dụng rộng rãi, hiệu quả trong nhiều ngành khoa học và công nghệ như sinh học,
dược phấm, thực phẩm, môi trường... Các phương pháp phân tích cơng cụ được phân loại
thành các nhóm cơ bản gồm:

- Các phương pháp phân tích cơng cụ dựa vào tính chất điện hóa (nhóm phương
pháp phân tích điện hóa), bao gồm: phương pháp phân tích đo độ dẫn điện, phương pháp
phân tích đo điện thế, phương pháp điện phân và đo điện lượng, phương pháp phân tích
volt-ampe,...
- Các phương pháp phân tích cơng cụ dựa vào tính chất quang học (nhóm phương

pháp phân tích trắc quang). Phương pháp phân tích trắc quang có nhiệm vụ nghiên cứu
cách xác định các chất dựa trên việc đo đạc những tín hiệu bức xạ điện từ và tác dụng
tương hỗ của bức xạ này với chất nghiên cứu. Các phương pháp phân tích trắc quang cổ
điển chủ yếu dựa trên quan hệ của ánh sáng khả kiến (VIS, vùng bức xạ điện từ phù hợp
với mắt người, có bước sóng 400 - 700 nm) với chất nghiên cứu nên vẫn thường được gọi
là phương pháp so màu. Ngày nay, phương pháp phân tích trắc quang đã được dùng để
khảo sát cả một vùng bức xạ điện từ rộng lớn, từ miền tử ngoại (từ 10 nm) đến miền hồng
ngoại (IO2 cm), ngồi ra cịn có thể mở rộng tới các vùng bức xạ điện từ mà có bước sóng
bé hơn nữa (như ở các phương pháp phổ tia X và tia gamma y), hoặc mở rộng tới các vùng
có bước sóng lớn hơn nữa (như ở các phương pháp cộng hường spin-electron, miền sóng vi
ba, cộng hưởng từ hạt nhân). Có thể kể đến các phương pháp trắc quang phổ biến như:
phương pháp quang kế ngọn lừa (Flame Photometry, hoặc cụ thể hơn là Flame Atomic
Emission Spectrometry), phương pháp phổ hấp thụ phân tử MAS (Molecular Absorption
Spectrometry), phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption
Spectrometry), phương pháp phố phát xạ nguyên tử AES (Atomic Emision Spectrometry),
phương pháp phổ huỳnh quang phân tử MFS (Molecular Fluorescene Spectrometry),
phương pháp phố khối lượng MS (Mass Spectrometry, phương pháp khối phố), phương
pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR (Nuclear Magnetic Resonance), phương pháp phổ
hồng ngoại IR (Infrared), phương pháp phổ tử ngoại - khả kiến UV-VIS (Ultraviolet Visible Spectroscopy), phương pháp phố Rốntgen, phương pháp pho Raman, phương pháp
khúc xạ (dựa trên phép đo chiết suất của chất phân tích),...
- Các phương pháp phân tích cơng cụ dựa vào kỳ thuật tách chiết và sắc ký, bao gồm
phương pháp chiết, phương pháp phân tích sắc ký.

Điểm khác biệt cơ bản giữa phương pháp phân tích hóa học và phương pháp phân
tích cơng cụ là ở chồ để xác định chất thì phương pháp phân tích hóa học dựa vào các phản
ứng hóa học có thước đo là khối lượng chất, thể tích dung dịch, cịn các phương pháp phân
tích cơng cụ có thước đo là tín hiệu được ghi lại dưới dạng một vạch phổ, một xung điện...

Trang thiết bị của một phịng thí nghiệm phân tích hóa học bao gồm các dụng cụ
thủy tinh như buret, pipet, ống đong, bình định mức..., để phân tích trọng lượng cần có các

25