phân tích các dạng asen trong mẫu môi trường bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với chemometrics

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




NGUYỄN THỊ PHƢƠNG THÙY


PHÂN TÍCH CÁC DẠNG ASEN TRONG MẪU MÔI TRƢỜNG BẰNG
PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KẾT HỢP VỚI
CHEMOMETRICS



LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc












Hà Nội - 2012
TRNG I HC KHOA HC T NHIấN
I HC QUC GIA H NI

NGUYN TH PHNG THY


PHN TCH CC DNG ASEN TRONG MU MễI TRNG BNG
PHNG PHP PH HP TH NGUYấN T KT HP VI
CHEMOMETRICS



Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.29

Luận văn thạc sĩ khoa học

Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: GS. TS. Trn T Hiu









H Ni - 2012

B
B
Ả
Ả
N
N
G
G


K
K
Í
Í


H
H
I
IỆU NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT

Bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo
(inverse least squares)
ILS
Hồi qui cấu tử chính (Principal
component regression)
PCR

Cấu tử chính (Principal component)
PC
Phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử
sử dụng kĩ thuật hidrua hoá
HVG - AAS
Dimetylasen
DMA
Monometylasen
MMA

DANH MỤC HÌNH

Hình
trang
Hình 1.1. Một số hình ảnh về nạn nhân nhiễm độc As
7
Hình 2.1. Sơ đồ thực nghiệm mô tả quá trình đo phổ hấp thụ nguyên tử
của As
22
Hình 3.1: Sự phụ thuộc của Abs theo nồng độ As(III)
27
Hình 3.2: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ As(III)
28
Hình 3.3: Sự phụ thuộc của Abs theo nồng độ As(V)
29
Hình 3.4: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ As(V) vô cơ
29
Hình 3.5: Sự phụ thuộc của Abs theo nồng độ DMA
31
Hình 3.6: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ DMA

31
Hình 3.7: Sự phụ thuộc của Abs theo nồng độ MMA
32
Hình 3.8: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ MMA
32



DANH MỤC BẢNG

Bảng
Trang
Bảng 1.1. Một số dạng As trong các đối tƣợng sinh học và môi trƣờng
5
Bảng 2.1: Tóm tắt các điều kiện tối ƣu xác định As(III) bằng phƣơng
pháp HVG-AAS
22
Bảng 3.1: Hiệu suất khử các dạng asen trong các môi trƣờng phản ứng (%)
26
Bảng 3.2: Khoảng tuyến tính của phép xác định As(III)
27
Bảng 3.3: Khoảng tuyến tính của phép xác định As(V) vô cơ
28
Bảng 3.4: Khoảng tuyến tính của phép xác định DMA
30
Bảng 3.5: Khoảng tuyến tính của phép xác định MMA
31
Bảng 3.6: Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định riêng các dạng As
33
Bảng 3.7: Kết quả đo độ hấp thụ quang lặp 8 mẫu trắng ở các môi trƣờng

phản ứng khác nhau
35
Bảng 3.8: Kết quả tính LOD và LOQ theo phƣơng pháp hồi qui đa biến PCR
36
Bảng 3.9: Giá trị LOD và LOQ khi phân tích đồng thời các dạng As
36
Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra độ cộng tính tín hiệu đo khi xác định các dạng As
37
Bảng 3.11: Ma trận nồng độ 40 dung dịch chuẩn
39
Bảng 3.12: Hệ số của các PC tính theo hàm SVD
40
Bảng 3.13: Phƣơng sai của các PC
40
Bảng 3.14 : Nồng độ các dạng asen trong mẫu thực và lƣợng asen thêm vào
41
Bảng 3.15: Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng của vật liệu bình chứa
42
Bảng 3.16: Ảnh hƣởng của vật liệu bình chứa đến sự chuyển dạng asen
42
Bảng 3.17: Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng của pH
44
Bảng 3.18: Ảnh hƣởng của pH trong quá trình bảo quản mẫu
45
Bảng 3.19 : Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian
46
Bảng 3.20 : Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình bảo quản mẫu
47
Bảng 3.21 : Ảnh hƣởng của oxi hòa tan đến quá trình bảo quản mẫu
48

Bảng 3.22 : Ảnh hƣởng của lƣợng oxi hòa tan
48
Bảng 3.23 : Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng của các ion
49
Bảng 3.24 : Ảnh hƣởng của các ion đến quá trình bảo quản mẫu
52
Bảng 3.25 : Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng của Fe
3+
khi có mặt EDTA
55
Bảng 3.26: Ảnh hƣởng của Fe
3+
khi có mặt EDTA
56
Bảng 3.27: Ma trận nồng độ asen thêm vào mẫu
57
Bảng 3.28: Kết quả kiểm tra độ lặp lại, độ đúng của phƣơng pháp
58
Bảng 3.29: Địa chỉ lấy mẫu và đặc điểm mẫu
59
Bảng 3.30. Nồng độ thêm chuẩn các dạng As vào các mẫu trong dung
dịch phân tích
60
Bảng 3.31. Nồng độ các dạng thu đƣợc sau khi tính
60
Bảng 3.32. Hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp HVG-AAS sử dụng mô
hình PCR
61
Bảng 3.33: Hàm lƣợng các dạng As trong các mẫu tính theo phƣơng
pháp đƣờng chuẩn (đã tính đến hệ số pha loãng)

62

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 2
1.1. SƠ LƢỢC TÌNH HÌNH Ô NHIỄM ASEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 3
1.2. CÁC DẠNG TỒN TẠI TRONG MÔI TRƢỜNG CỦA ASEN 5
1.2.1. Các dạng asen tồn tại trong môi trƣờng 5
1.2.2. Độc tính các dạng Asen 6
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DẠNG ASEN 8
1.3.1. Các phƣơng pháp xác định Asen có sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG) 9
1.3.2. Phƣơng pháp sử dụng hệ tách HPLC kết hợp với một detector 10
1.4. ỨNG DỤNG CHEMOMETRICS TRONG PHÂN TÍCH DẠNG ASEN 11
1.4.1. Thuật toán hồi qui đa biến tuyến tính 11
1.4.2. Phân tích các dạng As bằng phƣơng pháp HVG – AAS sử dụng Chemometrics 17
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 18
2.1. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19
2.1.1. Cơ sở của phƣơng pháp 19
2.1.2. Nội dung nghiên cứu 19
2.2. HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 20
2.2.1. Hóa chất 20
2.2.2. Dụng cụ và trang thiết bị đo 21
2.2.3. Các phần mềm tính toán và xử lí 21
2.3. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 21
2.3.1. Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của Asen 21
2.3.2. Qui trình phân tích 23
2.3.2.1. Qui trình phân tích riêng As(III) 23
2.3.2.2. Qui trình phân tích đồng thời các dạng As 23
2.3.3. Các thuật toán hồi qui đa biến 23

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25
3.1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỒI QUY ĐA BIẾN TUYẾN TÍNH PHÂN TÍCH
DẠNG ASEN 26
3.1.1. Đƣờng chuẩn xác định các dạng asen riêng rẽ trong môi trƣờng HCl 6M 26
3.1.2. Giới hạn phát hiện(LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) khi xác định đồng
thời các dạng asen. 34
3.1.3. Kiểm tra tính cộng tính của các dạng As 36
3.2. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHUYỂN
DẠNG ASEN 41
3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của vật liệu bình chứa đến sự chuyển dạng As 41
3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến sự chuyển dạng của As trong quá trình bảo
quản mẫu. 43
3.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian bảo quản mẫu đến quá trình
chuyển dạng 46
3.2.4. Khảo sát ảnh hƣởng của oxi hòa tan đến quá trình chuyển dạng 48
3.2.5. Khảo sát ảnh hƣởng của các ion đến quá trình bảo quản các dạng As 49
3.2.6. Khảo sát ảnh hƣởng của Fe
3+
khi có mặt EDTA 54
3.3. ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 57
3.4. ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ 58
3.4.1. Lấy mẫu nƣớc ngầm và xử lí sơ bộ mẫu 58
3.4.2. Xác định hàm lƣợng các dạng As trong mẫu thực 59
KẾT LUẬN 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO 64


1
MỞ ĐẦU

Trong đời sống hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ngày nay đang trở
thành mối quan tâm hàng đầu của nhân loại. Cùng với sự phát triển của nền công
nghiệp thì số lƣợng các chất độc phân tán trong môi trƣờng ngày một nhiều hơn do
các hoạt động sản xuất và tiêu thụ đa dạng của con ngƣời. Đặc biệt phải kể đến sự
phân tán của các kim loại nặng vào môi trƣờng gây nên sự ô nhiễm. Một trong số
những nguyên tố gây ô nhiễm mang độc tính cao nhất là asen (As) đã và đang đƣợc
phân tán nhanh trong môi trƣờng theo nhiều con đƣờng [1, 8]. Asen là một nguyên
tố vi lƣợng rất cần thiết cho quá trình sinh trƣởng và phát triển của động vật và thực
vật. Tuy nhiên ở hàm lƣợng cao asen gây tác hại to lớn đối với hệ sinh thái. Asen
cản trở quá trình quang hợp, gây hiện tƣợng rụng lá, sự thiếu sắt ở thực vật. Asen
có thể gây ra nhiều căn bệnh nguy hiểm cho con ngƣời nhƣ: Ung thƣ, đột biến, tổn
thƣơng nội tạng, các căn bệnh về hệ thần kinh, về da, phổi và bàng quang [ 2,4].
Asen có khả năng tích lũy cao trong cơ thể sinh vật và xâm nhập vào cơ thể qua
nhiều đƣờng, mặt khác, y học hiện nay vẫn chƣa có phác đồ điều trị hiệu quả cho
bệnh nhân nhiễm độc As. Do đó, hàm lƣợng As trong môi trƣờng đƣợc qui định rất
nghiêm ngặt.
Để xác định hàm lƣợng asen, ta có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp khác
nhau nhƣ phổ phát xạ (AES), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phổ phát xạ plasma
cảm ứng(ICP-AES), phƣơng pháp trắc quang, phƣơng pháp điện hóa…Tuy nhiên
các phƣơng pháp trên hầu hết chỉ xác định đƣợc tổng hàm lƣợng asen. Đối với quá
trình phân tích xác định lƣợng vết từng dạng asen mới chỉ có một số ít các công
trình nghiên cứu và chủ yếu tập trung ở các nghiên cứu trên hệ kết hợp sắc kí lỏng
hiệu năng cao (HPLC) kết nối với bộ phận phát hiện nhƣ AAS, AES, AFS, MS, [6,
27]. Các hệ đo này cho phép tách và định lƣợng đồng thời các dạng As một cách
hiệu quả trên nhiều đối tƣợng, đặc biệt là đối tƣợng sinh học. Nhƣng chi phí cho
quá trình phân tích khá lớn do đòi hỏi trang thiết bị đắt tiền nên không phải phòng
thí nghiệm nào cũng có thể trang bị đƣợc. Vì vậy cần tìm một phƣơng pháp có thể
sử dụng các thiết bị phổ biến hơn để định dạng As mà không cần công đoạn tách.

2
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành toán học thống kê và tin học ứng
dụng, Chemometrics - một nhánh của hóa học phân tích hiện đại - đã phát triển
nhanh chóng và đƣợc ứng dụng ngày một rộng hơn. Một mảng quan trọng trong
Chemometrics đang đƣợc nghiên cứu và sử dụng hiệu quả là kĩ thuật hồi qui đa biến
– thuật toán xác định đồng thời nhiều cấu tử trong hỗn hợp mà không cần tách loại.
Thuật toán này đã đƣợc ứng dụng rộng rãi để giải quyết nhiều bài toán định dạng
phức tạp. Đối với vấn đề xác định các dạng As trong hỗn hợp, hiện nay chƣa có
nhiều công trình nghiên cứu theo hƣớng này tuy ƣu điểm của nó là rất lớn so với
các hƣớng nghiên cứu khác.
Trong dung dịch asen tồn tại ở các dạng khác nhau. Trong đó, chúng ta quan
tâm chủ yếu đến bốn dạng là As(III), As(V), DMA, MMA. Tùy thuộc vào thành
phần nền mẫu và từng điều kiện cụ thể của quá trình bảo quản mẫu, các dạng asen
có thể chuyển hóa lẫn nhau. Vì vậy một yêu cầu cấp thiết đặt ra là phải nghiên cứu
quá trình bảo quản mẫu, tránh sự chuyển đổi giữa các dạng asen trong quá trình bảo
quản từ đó mới xác định chính xác từng dạng asen, đánh giá đúng mức độ ô nhiễm
của môi trƣờng nƣớc để có biện pháp xử lí, hạn chế sự ảnh hƣởng của nó đến sức
khỏe con ngƣời.
Vì vậy, chúng tôi đã lựa chọn đề tài : ‘‘ Phân tích các dạng asen trong mẫu
môi trường bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với
chemometrics’’ với mục tiêu đặt ra là nghiên cứu quá trình chuyển các dạng asen
trên cơ sở những nghiên cứu trƣớc đó về xác định các dạng asen bằng kĩ thuật HVG
- AAS và hồi qui đa biến để định lƣợng các dạng asen trong mẫu nƣớc.





3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. SƠ LƢỢC TÌNH HÌNH Ô NHIỄM ASEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, làm cho nguy cơ ô
nhiễm asen ngày càng cao. As đƣợc sử dụng rộng rãi 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 cũng là nguồn gây ô nhiễm
không khí, nƣớc bởi As [10, 12]. 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. Tại các nhà máy tuyển quặng, asenopyrit đƣợc tách ra khỏi các khoáng vật
có ích và phơi ra không khí. Asenopyrit bị rửa trôi, dẫn đến hậu quả là một lƣợng
lớn As đƣợc đƣa vào môi trƣờng xung quanh. Những ngƣời khai thác tự do khi đãi
quặng đã thêm vào axit sunphuric, xăng dầu, chất tẩy. Asenopyrit sau khi tách khỏi
quặng sẽ thành chất thải và đƣợc chất đống ngoài trời và trôi vào sông suối, gây ô
nhiễm tràn lan. 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 sunphua chứa As) tiếp tục phân tán
hay tập trung gây ô nhiễm môi trƣờng sống [1, 23, 28].
Rất nhiều nghiên cứu thủy địa hóa về asen đã đƣợc tiến hành nhằm giải thích
một cách đầy đủ cơ chế hình thành, giải phóng của asen, cũng nhƣ để đề xuất ra các
biện pháp loại trừ ô nhiễm một cách có hiệu quả và khả thi.[5]
Vấn đề ô nhiễm asen đang là một vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều nhà
khoa học, nhiều tổ chức trong và ngoài nƣớc. Sự ô nhiễm asen đặc biệt là trong
nƣớc ngầm đã đƣợc phát hiện ở nhiều nơi trên thế giới nhƣ Achentina, Mêhico,
Chile, Mỹ, Canada, Trung Quốc, Đài Loan, Ấn Độ, Băngladet và Việt Nam. Một

4
phần lớn ngƣời dân đã bị nhiễm độc asen mãn tính do sự có mặt của asen trong

nƣớc ngầm. Ở Mêhico, Chile, Đài Loan, Ấn Độ, Băngladet hàm lƣợng Asen trong
nƣớc cao từ vài trăm đến hơn 1000 μg/L. Ở một số bang phía Tây nƣớc Mỹ, ngƣời
dân đang phải sử dụng asen cao hơn giới hạn tối đa cho phép 50

g/L[5] ( Tổ chức
Y tế Thế giới đã đƣa ra giới hạn cho phép về hàm lƣợng asen trong nƣớc ăn là 10

g/L từ năm 1993).
Ở Châu Á, những vùng nhiễm độc asen cao nhƣ Băngladet và Ấn Độ, nồng độ asen
trong tóc và nƣớc tiểu đƣợc sử dụng phổ biến làm chỉ thị cho sự phơi nhiễm asen
mãn tính và tạm thời (Awanar et al, 2002).
Đặc biệt là ở Băngladet, qua khảo sát 8000 giếng khoan ở 60 tỉnh trên tổng
số 64 tỉnh ở nƣớc này ngƣời ta thấy rằng có khoảng 51% số giếng khoan có hàm
lƣợng asen lớn hơn 0,05 mg/L. Theo ƣớc tính ở dây có khoảng 50 triệu dân sử dụng
nƣớc bị ô nhiễm Asen[1]
Một cuộc điều tra bởi Chakraborti và cộng sự đã cho thấy trong tổng số 35.000
mẫu tóc và nƣớc tiểu thu thập từ bệnh nhân bị ảnh hƣởng trên da sống ở khu vực ô
nhiễm asen nặng nề, có 90% số mẫu vƣợt quá mức bình thƣờng(Chakraborti et al,
2002,2003). Khi nghiên cứu ở một số tỉnh thuộc Băngladet hàm lƣợng asen trong
nƣớc, tóc và nƣớc tiểu lần lƣợt là: 0,01-9 mg/L, 1,1-19,84 mg/Kg và 0,05-9,42 mg/L.
Ở Việt Nam, theo một vài báo cáo cho thấy, hàm lƣợng asen lấy từ các giếng
khoan tại vùng châu thổ sông Hồng khá cao. Nồng độ asen trung bình tìm thấy là
159

g/L[5]. Hà Nội, Hà Nam, Hƣng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hải
Dƣơng là những vùng bị ô nhiễm asen nặng nề nhất. Ở đồng bằng sông Cửu Long,
các nhà khoa học cũng đã phát hiện ra các giếng khoan có hàm lƣợng asen cao ở
các tỉnh Đồng Tháp và An Giang[12]
Hiện nay, ở các vùng đô thị mới và nông thôn tỉ lệ ngƣời dân sử dụng nƣớc
ngầm (nƣớc giếng khoan) có hàm lƣợng asen làm nƣớc ăn vẫn còn nhiều. Vì vậy

cần phải theo dõi tiến hành điều tra tình trạng ô nhiễm asen và tác động của nó đến
môi trƣờng và sức khỏe ngƣời dân, tìm biện pháp giảm thiểu.

5
1.2. CÁC DẠNG TỒN TẠI TRONG MÔI TRƢỜNG CỦA ASEN
1.2.1. Các dạng asen tồn tại trong môi trƣờng
Asen có mặt trong cả 3 thành phần môi trƣờng: Môi trƣờng đất, môi trƣờng
nƣớc và môi trƣờng không khí. Phần lớn asen tồn tại trong địa quyển ở dạng khoáng
phân tán. Do các quá trình tự nhiên nhƣ phong hóa, núi lửa hay do các hoạt động
của con ngƣời nhƣ khai khoáng, luyện kim, đốt nhiên liệu hóa thạch, công nghiệp
điện tử bán dẫn, khai thác nƣớc ngầm làm một phần asen phân tán vào môi trƣờng.
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. Một số dạng As trong các đối tượng sinh học và môi trường
STT
Tên gọi
Công thức
1.
Asin
AsH
3

2.
Asenit
AsO
3
3-

3.
Asenat

AsO
4
3-

4.
Axit dimetylasenic, DMAA
Me
2
AsO
2
H
5.
Axit metylasonic, MMAA
MeAsO
3
H
2

6.
Trimetylasin
Me
3
As
7.
Oxit trimetylasin, TMAO
Me
3
As
+
-O

-

8.
Ion tetrametylasoni
Me
4
As
+

9.
Trimetylasoniaxetat
Me
3
As
+
CH
2
COO
-
10.
Asenocholin (2-
trimetylasonietanol)
Me
3
As
+
CH
2
CH
2

OH
11.
Dimetylasinoyletanol
Me
3
As
+
(O
-
)CH
2
CH
2
OH


6
Các dạng chủ yếu của As trong môi trƣờng nƣớc là bốn dạng As(III), As(V),
DMA và MMA, trong đó hai dạng vô cơ có độc tính cao hơn [2, 4].
1.2.2. Độc tính các dạng Asen
Asen về tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là phốtpho.
Tƣơng tự nhƣ phốtpho, nó tạo thành các ôxít kết tinh, không màu, không mùi nhƣ
As
2
O
3
và As
2
O
5

là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nƣớc để tạo thành các
dung dịch có tính axít, axít asenic (V), tƣơng tự nhƣ axít phốtphoric, là một axít yếu.
Asen tạo thành hiđrua dạng khí và không ổn định, đó là arsin (AsH
3
). Sự tƣơng tự lớn
đến mức Asen sẽ thay thế phần nào cho phốtpho trong các phản ứng hóa sinh học và
vì thế nó gây ra ngộ độc. Tuy nhiên, ở các liều thấp hơn mức gây ngộ độc thì các hợp
chất Asen hòa tan lại đóng vai trò của các chất kích thích và đã từng phổ biến với các
liều nhỏ nhƣ là các loại thuốc chữa bệnh cho con ngƣời vào giữa thế kỷ 18.[13]
Độ độc của asen phụ thuộc vào trạng thái oxi hóa của asen, phụ thuộc vào
dạng tồn tại vô cơ hay hữu cơ. As(III) độc hơn nhiều so với As(V), asen vô cơ độc
hơn rất nhiều so với asen hữu cơ. Qua nhiều nghiên cứu ngƣời ta thấy rằng độ độc
giảm dần theo thứ tự: Asin > asenit > asenat > monometyl asenat > dimetyl asenat.
Dạng xâm nhập chính vào cơ thể là asen dạng vô cơ, đặc biệt là Asen(III) dễ hấp
thụ vào cơ thể con ngƣời qua đƣờng ăn uống. Các hợp chất asenit và asenat vô cơ
bền, có khả năng hòa tan trong nƣớc đều dễ dàng hấp thụ vào dạ dày và các tế bào
của cơ thể. As(V) đƣợc bài tiết (chủ yếu qua nƣớc tiểu) nhanh hơn As(III) vì ái lực
với nhóm thiol (-SH) kém hơn. As(III) cản trở nhóm (-SH) gắn vào các enzym và
giữ lại trong các protein tế bào của cơ thể nhƣ keratin đisunfua trong tóc, móng và
da. As(V) không độc bằng As(III) và không gây ức chế đối với hệ enzym. Tuy
nhiên As(V) lại ngăn cản sự tổng hợp ATP[4,17].
Asen và các hợp chất của nó là tác nhân gây 19 bệnh ung thƣ, đột biến và dị
thai trong tự nhiên. Đối với thực vật, asen cản trở quá trình trao đổi chất, làm giảm
mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trƣờng thiếu photpho. Đó là một tai họa môi
trƣờng đối với sức khỏe con ngƣời.

7
Những biểu hiện của bệnh nhân nhiễm độc asen: Nếu nhiễm asen ở mức độ
thấp sẽ bị mệt mỏi, buồn nôn, hồng cầu và bạch cầu giảm, rối loạn nhịp tim, mạch
máu bị tổn thƣơng, có thể gây xảy thai (nếu là phụ nữ mang thai). Nếu nhiễm độc

asen mãn tính đƣợc biểu hiện từ thay đổi sắc tố da, chứng sạm da (melanosis), dày
biểu bì (kerarosis), tổn thƣơng mạch máu, rối loạn cảm giác về sự di động Ngƣời
bị nhiễm độc asen lâu ngày sẽ xuất hiện hiện tƣợng sừng hóa da, gây sạm và mất
sắc tố da hay bệnh Bowen, từ đó dẫn đến hoại thƣ hay ung thƣ da, viêm răng,
khớp, tim mạch, [23, 24 ]. Độc tính cao của asen và các hợp chất của nó còn do
khả năng nhiễm độc qua nhiều con đƣờng: hô hấp, tiêu hoá, tiếp xúc qua da, đặc
biệt As là tác nhân gây ung thƣ trên mọi bộ phận của cơ thể [21]. Hiện tại trên thế
giới chƣa có phƣơng pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc asen, các nghiên cứu vẫn
chỉ tập trung vào điều trị triệu chứng và sử dụng bổ sung thêm các thuốc tăng thải
và vitamin để cơ thể tự đào thải As .


Hình 1.1. Một số hình ảnh về nạn nhân nhiễm độc As [4]
Đối với cây trồng, sự hấp thu asen của nhiều cây trồng không quá lớn, thậm chí ở
đất trồng nhiều asen, cây trồng thƣờng không chứa lƣợng asen gây nguy hiểm
* Cơ chế gây độc [17]
Asen vô cơ phá hủy các mô trong hệ hô hấp, trong gan và thận, nó tác động lên các
enzim tấn công vào các nhóm hoạt động -SH của enzim làm vô hiệu hoá enzim:

8




As(III) ở nồng độ cao còn làm đông tụ protein, có lẽ do As(III) tấn công vào
các liên kết có nhóm sunfua. Trong môi trƣờng yếm khí As(III) có thể tạo hợp chất
(CH
3
)
3

As rất độc.
As(V) ở dạng AsO
4
3-
có tính chất tƣơng tự PO
4
3-
sẽ thay thế PO
4
2-
gây ức chế
enzim, ngăn cản quá trình tạo ATP là chất sản sinh ra năng lƣợng sinh học. Nó can
thiệp và làm rối loạn một số quá trình sinh hóa của cơ thể.
Asen hữu cơ tác động lên các tế bào sinh học.
Các dạng As hữu cơ có tính độc thấp hơn rất nhiều, một số hợp chất As(V)
vô cơ thậm chí không độc [36].
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DẠNG ASEN
Để xác định hàm lƣợng asen ngƣời ta đã sử dụng rất nhiều phƣơng pháp
khác nhau nhƣ :
Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử ( kỹ thuật ngọn lửa và không ngọn lửa)
để xác định tổng lƣợng asen có trong mẫu[9].
Phƣơng pháp cực phổ có thể xác định đƣợc asenit bằng phƣơng pháp cực phổ xung
vi phân áp dụng cho khoảng nồng độ tƣơng đối rộng 0,6ppb – 60ppb.
Phƣơng pháp Von – Ampe hòa tan xác định asen bằng cách điện phân kết tủa
làm giàu asen lên bề mặt điện cực sau đó ghi đƣờng hòa tan[10, 16].
Phƣơng pháp trắc quang xác định tổng lƣợng asen bằng việc đo độ hấp thụ
quang của sản phẩm tạo thành giữa AsH
3
với bạc dietyl [3 ].
Phƣơng pháp xanh molypden xác định asen bằng cách cho ion asenat phản ứng

với amonimolipdat trong môi trƣờng axit tạo thành phức dị đa axit asenomolipdic màu
vàng sau đó khử về dạng phức màu xanh và đo độ hấp thụ quang[11].

9
Các phƣơng pháp phân tích thể tích xác định asen bằng phép chuẩn độ iot
hoặc bằng dung dịch bromat.
Tuy nhiên tất cả những phƣơng pháp đó chỉ áp dụng xác định tổng lƣợng
asen có trong mẫu. Để xác định hàm lƣợng từng dạng asen ngƣời ta phải sử dụng
các phƣơng pháp với kỹ thuật cao hơn.
1.3.1. Các phƣơng pháp xác định Asen có sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG)
Phƣơng pháp này dựa trên nguyên tắc khử các hợp chất As về dạng asin và
metylasin sau đó định lƣợng sản phẩm sinh ra để tính ngƣợc lại hàm lƣợng các hợp
chất ban đầu.
Phƣơng pháp cổ điển nhất xác định As theo hƣớng này là phƣơng pháp
Guizeit - sử dụng Zn và axit HCl để khử As và đo asin bằng phép đo quang với bạc
dietyldithiocacbamat . Nhiều công trình sau đó sử dụng NaBH
4
làm chất khử thay
cho hệ Zn/HCl kết hợp với một bộ phận phát hiện khác để định lƣợng asin nhƣ
AAS, GC – AAS, GC – MS, [22, 35,36].
Tuy nhiên quá trình xác định cần lƣu ý [32]. Thứ nhất, hiệu suất khử các
dạng As thành asin và dẫn xuất asin phụ thuộc nhiều vào môi trƣờng phản ứng và
nồng độ NaBH
4
. Mỗi dạng As có một môi trƣờng khử tối ƣu riêng, đây cũng là cơ
sở chính của phƣơng pháp xác định đồng thời các dạng As trong mẫu. Thứ hai,
trong quá trình khử sẽ xuất hiện sự sắp xếp lại phân tử các dạng asin, đặc biệt là khi
có mặt oxi trong dung dịch. Thứ ba, có rất nhiều ion lạ ảnh hƣởng tới phép đo nhƣ
các ion kim loại nặng, nitrat, chủ yếu theo hƣớng làm giảm tín hiệu tức là giảm
độ nhạy của phƣơng pháp và cách thức các ion này ảnh hƣởng lên phép đo không

nhƣ nhau.
Số lƣợng công trình áp dụng kĩ thuật hidrua hoá xác định As rất lớn và đa
dạng [9, 25, 34, 35] cho thấy tính ƣu việt vƣợt trội của kĩ thuật này, đặc biệt là khi
kết hợp sử dụng một hệ sắc kí và bộ phận hidrua hoá với một detector nhƣ MS hay
các detector quang khác.

10
1.3.2. Phƣơng pháp sử dụng hệ tách HPLC kết hợp với một detector
Nhiều công trình nghiên cứu theo hƣớng này đã đạt đƣợc những thành tựu
nhất định trong việc định lƣợng các dạng As cũng nhƣ phát hiện và ghi nhận thời
gian lƣu của các dạng chƣa biết. Việc sử dụng các hệ xác định này cho nhiều tiện
ích trong việc xác định hàm lƣợng As, đặc biệt là ƣu thế sử dụng lƣợng mẫu nhỏ
nên nó phù hợp với yêu cầu xác định lƣợng vết ở nhiều đối tƣợng khác nhau.
Trong phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu nâng cao ngƣời ta sử dụng một cột trao
đổi anion Hamilton PRP X – 100 đƣợc sử dụng để tách 4 dạng asen với pha động là
dung dịch đệm photphat và kết hợp với một máy hấp thụ nguyên tử hoặc phát xạ
nguyên tử cao tần cảm ứng để xác định lần lƣợt các dạng asen.
Các tác giả Lê lan Anh, Nguyễn Đình Thuật, Bùi Minh L ý, Phạm Đức Thịnh –
Viện Khoa học và Công nghệ đã tiến hành phân tích asen trong nƣớc và trầm tích ven
biển bằng kỹ thuật ghép nối sắc ký lỏng hiệu nâng cao và phổ hấp thụ nguyên tử.
Các tác giả A.J. Bednar, J.R. Garbarino, M.R. Burkhardt, J.F. Ranville,T.R.
Wildeman [22] đã tiến hành xác định hàm lƣợng các dạng As trong mẫu nƣớc tự
nhiên với độ nhạy khá cao (<1ppb) và độ thu hồi tốt khi sử dụng hệ HPLC – ICP –
MS để tách và định lƣợng.
Với các detector quang học, số lƣợng công trình phong phú hơn nhiều. Các
tác giả [35] đã xác định thành công 12 dạng As trong mẫu thủy sản ở Hi Lạp với hệ
HPLC – (UV) – HG - AFS sử dụng cột trao đổi ion và hai pha động là piridin – HCl
có pH = 2,65 và đệm photphat pH = 5,6. Tác giả [28] đã tối ƣu hóa quá trình tách và
xác định các dạng As trong một số loài thực vật trên hệ HPLC – HVG – AFS với
pha động là dung dịch NaH

2
PO
4
và dung môi chiết là hệ nƣớc – metanol (1:2) và
thu đƣợc kết quả là trên 73% lƣợng As đƣợc chiết sau 3 phân đoạn. Kết quả phân
tích các mẫu lá đào theo phƣơng pháp này cho thấy As(V) chiếm lƣợng lớn và
không phát hiện đƣợc As(III) trong các mẫu này. Tác giả [29] phân tích dạng asen
trong mẫu sinh vật biển bằng HPLC – ICP – MS…

11
Ngoài các công trình trên, số lƣợng các nghiên cứu áp dụng các hệ kết hợp
khác nhau đã công bố rất đa dạng. Nhiều nhóm tác giả đã nghiên cứu so sánh khả
năng phát hiện và định lƣợng của các detector khi kết hợp với hệ tách HPLC [21,
26] và nhận thấy mỗi loại có ƣu thế xác định các nhóm hợp chất As khác nhau, tuỳ
theo đối tƣợng cụ thể để lựa chọn detecter phù hợp.
Tuy nhiên đối với phƣơng pháp này lại có một nhƣợc điểm rất lớn đó là chi
phí cho phép xác định cao, trang thiết bị hiện đại.

1.4. ỨNG DỤNG CHEMOMETRICS TRONG PHÂN TÍCH DẠNG ASEN
1.4.1. Thuật toán hồi qui đa biến tuyến tính
MATLAB đƣợc bắt nguồn từ thuật ngữ “Matrix Laboratory” – là phần mềm
nổi tiếng của công ty MathWorks. Đây là một ngôn ngữ hiệu năng cao hỗ trợ đắc
lực cho tính toán với ma trận số liệu và hiển thị kết quả dạng đồ thị. Matlab đƣợc
điều khiển bằng tập các lệnh, tác động qua bàn phím trên cửa sổ điều khiển. Các câu
lệnh đơn giản, viết sát với các mô tả kĩ thuật nên lập trình trên ngôn ngữ này thực
hiện nhanh, dễ dàng.[7]
Matlab không chỉ cho phép đặt vấn đề tính toán mà còn có thể xử lí dữ liệu,
biểu diễn đồ họa một cách mềm dẻo, đơn giản, chính xác trong không gian 2D và
3D bằng cả những hàm sẵn có và các hàm ứng dụng do ngƣời sử dụng tạo lập.
Matlab đã thực sự trở thành công cụ phổ biến đắc lực trong các môi trƣờng làm

việc khác nhau, ứng dụng cho mọi lĩnh vực khác nhau trong khoa học và cuộc sống .
Matlab ban đầu đƣợc phát triển nhằm phục vụ chủ yếu cho việc mô tả các
nghiên cứu kĩ thuật bằng toán học với phần tử cơ bản là ma trận. Trên cơ sở ban
đầu đó, các nhà lập trình đã phát triển phần mềm này để sử dụng cho nhiều
ngành khoa học nhƣ cơ học, vật lí, sinh học, hoá học, mô phỏng, … đối với cả
dữ liệu rời rạc hay liên tục [7].
Với ƣu thế là bộ chƣơng trình phần mềm lớn trong lĩnh vực toán số và mô
phỏng, chúng tôi đã lựa chọn phần mềm Matlab để nghiên cứu triển khai những lập
trình hồi qui đa biến nhằm giải quyết bài toán xác định đồng thời các dạng asen.
* Các ứng dụng chính của Matlab[15,18]:

12
- Thực hiện các tính toán toán học bao gồm: ma trận và đại số tuyến tính, đa thức và
nội suy, phân tích số liệu và thống kê, tìm cực trị của hàm một biến hoặc nhiều biến,
tìm nghiệm của phƣơng trình, tính gần đúng tích phân, giải phƣơng trình vi phân.
- Phân tích, khảo sát và hiển thị số liệu: các số liệu đƣợc nhập vào cũng nhƣ
xuất ra dƣới dạng ma trận, giúp ngƣời sử dụng dễ dàng quan sát, phân tích, đánh giá
đƣợc dữ liệu của mình. Đồng thời MATLAB có Toolbox Statistic với những hƣớng
dẫn cụ thể, hỗ trợ cho việc phân tích, khảo sát dựa trên các dữ liệu với các hàm cơ
bản có sẵn.
- Đồ họa 2 chiều và 3 chiều: MATLAB cung cấp rất nhiều các hàm đồ họa,
nhờ đó ta có thể nhanh chóng vẽ đƣợc đồ thị của hàm bất kỳ 1 biến hoặc 2 biến, vẽ
đƣợc các kiểu mặt… Ngoài ra MATLAB còn vẽ rất tốt các đối tƣợng 3 chiều phức
tạp nhƣ hình trụ, hình cầu, hình xuyến, và cung cấp khả năng xử lý ảnh và hoạt hình.
- Mô hình, mô phỏng các hệ thống kĩ thuật, vật lý trên cơ sở sơ đồ cấu trúc
dạng khối, sau khi đã thiết lập các thông số cần thiết phù hợp với yêu cầu, ngƣời sử
dụng chỉ việc khởi động chƣơng trình MATLAB và xử lý dữ liệu qua mô hình đã
thiết lập đƣợc.
- Phát triển thuật toán: ngoài các câu lệnh đƣợc viết sẵn trong thƣ viện trợ
giúp Toolbox, phần mềm đƣợc thiết kế để hỗ trợ ngƣời sử dụng có thể lập trình

chƣơng trình riêng của mình giống nhƣ trong các phần mềm khác: Pascal, Visual
basic…
- Xây dựng giao diện ngƣời dùng: với MATLAB 7 ngƣời dùng có thể dễ
dàng xây dựng giao diện gồm các thực đơn, nút lệnh, hộp thoại, hộp chọn, mà
không cần phải viết mã nhƣ các phiên bản trƣớc đây.
Một mảng lớn trong Chemometrics gắn liền với toán học và tin học là hồi qui
đa biến – kỹ thuật đa biến đƣợc dùng rộng rãi trong phòng thí nghiệm hoá học giúp
giải quyết các bài toán xác định đồng thời nhiều cấu tử cùng có mặt trong hỗn hợp
mà không cần tách loại trƣớc. Về nguyên tắc, chỉ cần xây dựng dãy dung dịch
chuẩn có mặt tất cả các cấu tử cần xác định với nồng độ biết trƣớc trong hỗn hợp
(các biến độc lập x), đo tín hiệu phân tích của các dung dịch này dƣới dạng một hay
nhiều biến phụ thuộc y và thiết lập mô hình toán học mô tả quan hệ giữa hàm y (tín
hiệu đo) và các biến độc lập x (nồng độ các chất trong hỗn hợp). Dựa trên mô hình

13
này có thể tìm đƣợc nồng độ của các cấu tử trong cùng dung dịch định phân khi có
tín hiệu phân tích của dung dịch đó [7,20].
Nếu các cấu tử có mặt trong hỗn hợp cho tín hiệu đo có tính chất cộng tính
thì có thể sử dụng phƣơng pháp hồi qui đa biến tuyến tính thông thƣờng nhƣ
phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu thông thƣờng hoặc hiệu quả hơn nhƣ bình
phƣơng tối thiểu từng phần, phƣơng pháp hồi qui cấu tử chính, …. Nhƣng nếu trong
hỗn hợp, các cấu tử có sự tƣơng tác lẫn nhau làm mất tính chất cộng tính ở tín hiệu
đo thì phải sử dụng mô hình hồi qui đa biến phi tuyến tính mà phổ biến là các
phƣơng pháp kết hợp với mạng nơron nhân tạo [30].
Tùy thuộc vào đặc điểm của hàm phụ thuộc, có thể chia các phƣơng pháp hồi
qui đa biến tuyến tính thành 2 nhóm chính: Các phƣơng pháp hồi qui đa biến tuyến
tính sử dụng phổ toàn phần nhƣ phƣơng pháp CLS, PLS, và phƣơng pháp sử
dụng dữ liệu phổ riêng phần nhƣ ILS. Trong luận văn này, tín hiệu của các dung
dịch chứa các dạng As đƣợc đo ở 5 điểm rời rạc nên chúng tôi chọn sử dụng
phƣơng pháp hồi qui trên phổ riêng phần PCR [7,20,30].

Phương pháp hồi qui cấu tử chính (Principal component regression - PCR)[7,15]
Hồi qui đa biến, trong trƣờng hợp các biến có tƣơng quan, là vấn đề gây
nhiều khó khăn khi giải các bài toán phức tạp trong một số ngành nhƣ: Vật lý, hóa
học, các ngành khoa học tự động và thiết kế công trình,
Để giải quyết bày toán này, các nhà khoa học thƣờng sử dụng phƣơng pháp
hồi qui cấu tử chính (PCR). PCR là phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo
trên tập dữ liệu mới thu đƣợc trong phép chiếu tập dữ liệu lên các vectơ đơn vị của
không gian mới (PC – principal components) [7]
Nhƣ vậy, PCR gồm 2 quá trình: Phân tích cấu tử chính chuyển sang tập dữ
liệu mới, chứa một số ít các yếu tố quan trọng, cần thiết. Sau đó sử dụng phƣơng
pháp bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo (ILS) để phân tích tập dữ liệu mới này.
Các bƣớc chính của PCR bao gồm:
1. Xử lý ban đầu (không bắt buộc)
Nội dung chính của bƣớc này là chuẩn hóa tập số liệu.

14
2. Các xử lý cần thiết:
Với một tập số liệu đã chuẩn hóa hoặc chƣa chuẩn hóa, trƣớc khi sử dụng
đều cần bƣớc bình phƣơng toàn tập dữ liệu - đây là yêu cầu bắt buộc đối với hầu hết
các hàm tính vectơ riêng.
D = A
T
. A
Trong đó A là ma trận số liệu biểu diễn độ hấp thụ quang theo các thời điểm
đo của các dung dịch chuẩn và A
T
là ma trận chuyển vị của ma trận A.
3. Xác định các vectơ riêng hay các PC:
Có thể tính toán các vectơ riêng của tập số liệu bằng nhiều hàm toán học
khác nhau. Có 3 hàm chính, thƣờng sử dụng là hàm NIPALS (hàm phi tuyến lặp sử

dụng kĩ thuật bình phƣơng tối thiểu riêng phần), hàm SVD (hàm phân tách các giá
trị riêng) và hàm Princomp (hàm tính các cấu tử chính). Cần lƣu ý rằng, tất cả các
hàm này đều tính toán và đƣa ra tất cả các cấu tử nhƣng thƣờng không sử dụng tất
cả mà chỉ sử dụng N cấu tử đầu đủ để xác định không gian mới [20].
NIPALS là hàm lặp thƣờng sử dụng cho các tập số liệu kích thƣớc lớn hoặc
có độ đa cộng tuyến cao. Với tập số liệu có kích thƣớc nhỏ, quá trình tính lặp trong
hàm NIPALS sẽ làm khuếch đại sai số của tập số liệu nên thông thƣờng ngƣời ta
không sử dụng hàm này để tính các PC.
SVD là hàm tính PC sử dụng phƣơng pháp tách tập số liệu ban đầu thành các
nhân tố. Các vectơ riêng và trị riêng của ma trận dữ liệu đều là những tập con riêng
của các nhân tố trong SVD. Hàm SVD sử dụng hình thức chéo hóa cho phép khống
chế thang đo một cách hợp lí nên giảm thiểu đƣợc sai số do làm tròn. Vì vậy hàm
này sử dụng đƣợc với các kiểu tập số liệu rộng rãi hơn hàm NIPALS.
Princomp là hàm tính toán trực tiếp các cấu tử chính (PC) có vai trò tƣơng
đƣơng các vectơ riêng. Tuy nhiên, so với hàm SVD thì việc sử dụng hàm Princomp
với tập số liệu lớn có ƣu điểm là phƣơng sai tập trung không cao nên vị trí các PC
sẽ chênh lệch không quá lớn, do đó sai số trong quá trình làm tròn số và chuyển hóa
tập số liệu sẽ nhỏ hơn.

15
Các hàm toán học trên đều đƣa ra một ma trận cột chứa các vectơ riêng - V
c
- là
ma trận trong đó mỗi cột là một vectơ hay nhân tố mới - PC - của ma trận dữ liệu và số
hàng ma trận là số thời điểm đo. Mỗi nhân tố hay vectơ này lại là tổ hợp bậc nhất của
các điểm phổ ban đầu, phần đóng góp của các điểm này vào mỗi vectơ là khác nhau
tùy thuộc vào giá trị hàm phụ thuộc tại điểm đó. Những điểm có giá trị đóng góp lớn
vào các PC chứa phƣơng sai lớn sẽ là những điểm đo có ảnh hƣởng quyết định tới kết
quả tính ma trận hệ số hồi qui và kết quả hồi qui sau đó. Ma trận kết quả thứ hai cũng
rất quan trọng là ma trận phƣơng sai của các PC: đó là dạng ma trận chéo đối với hàm

SVD, là một vectơ cột đối với hàm NIPALS và hàm Princomp.
4. Lựa chọn các vectơ có nghĩa
Đây là bƣớc có ảnh hƣởng đặc biệt quan trọng đến bƣớc xử lý tiếp theo. Nếu
giữ lại nhiều vectơ hơn số cần dùng thì những vectơ đó sẽ chứa cả tín hiệu nhiễu và
nhƣ vậy, kết quả hồi qui sẽ mắc phải sai số. Nếu giữ lại không đủ số vecto cần thiết
sẽ làm mất đi thông tin có ích từ tập dữ liệu, điều này cũng sẽ gây nên sai lệch giữa
mô hình hồi qui thu đƣợc và mô hình thực. Vì vậy, việc đánh giá và lựa chọn các
vectơ có nghĩa là rất quan trọng. Dƣới đây là một số phƣơng pháp phổ biến để xác
định số PC có nghĩa [7,15]:
 Dùng các hàm chỉ thị: Có rất nhiều hàm chỉ thị khác nhau nhƣ CPV
(tính phần trăm phƣơng sai tích lũy), hàm IEF,
 Tính toán PRESS (tổng bình phƣơng sai số dự đoán) để đánh giá thông
tin từ dữ liệu.
 Phƣơng pháp đánh giá chéo
 Phƣơng pháp đánh giá Xu – Kailath
 Đánh giá theo tiêu chuẩn Akaike
 Tính phƣơng sai của sai số tái lập VRE
Các phƣơng pháp này đều có những ƣu điểm riêng khi sử dụng và kết quả
đánh giá tƣơng đối thống nhất với nhau. Phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi để lựa

16
chọn các PC có nghĩa khi các PC này đƣợc tính bằng hàm SVD hay Princomp là
phƣơng pháp tính và đánh giá qua phần trăm phƣơng sai tích lũy của các PC đó.
Cách tính này đơn giản hơn và các hàm tính PC trên đã cho sẵn dữ liệu để có thể
đánh giá nhanh.
5. Tính toán lại
Sau khi loại bỏ các vectơ riêng không có nghĩa, chúng ta cũng loại đƣợc tín
hiệu nhiễu của dữ liệu gốc và cần tính lại dữ liệu sau khi loại bỏ sai số. Nhƣ vậy, khi
tính toán ở hệ tọa độ mới ta đã loại bỏ đƣợc tín hiệu nhiễu trong tập dữ liệu ban đầu.
6. Xây dựng đƣờng chuẩn

Khi xây dựng đƣờng chuẩn PCR theo phƣơng pháp ILS, điểm khác biệt duy
nhất là tập số liệu sử dụng.
Các bƣớc tiến hành bao gồm:
+ Xác định phép chiếu trong hệ tọa độ mới:
A
j
= A . V
c

Trong đó:
A
j
: Ma trận số liệu ở hệ tọa độ mới
A: Ma trận gốc
V
c
: Ma trận các vectơ riêng có nghĩa
+ Thay thế A bằng A
j
trong phƣơng trình hồi quy
C = A
j
. F , trong đó F đƣợc tính theo công thức:
F = (A
j
T
. A
j
)
-1

. A
j
T
. C
Nồng độ chất phân tích trong mẫu chƣa biết đƣợc tính theo công thức:
C
x
= A
x
. V
c
. F
= A
x
. F
cal

17
với F
cal
= V
c
. F đóng vai trò tƣơng tự ma trận P trong phƣơng trình của ILS
Ưu điểm của phương pháp PCR:
- Hội tụ đầy đủ các ƣu điểm của phƣơng pháp ILS đồng thời khắc phục
đƣợc các nhƣợc điểm của phƣơng pháp ILS do tiến hành tính toán trên toàn phổ.
- Phƣơng pháp này cho phép loại bỏ sai số nhiễu phổ và sai số ngẫu
nhiên trong quá trình đo khi lựa chọn đƣợc số PC phù hợp.
Đối với trƣờng hợp sử dụng phổ toàn phần, khi dùng các phƣơng pháp khác
nhƣ CLS, kết quả tính cuối cùng là kết quả tính trung bình trên toàn phổ nên kém

chính xác hơn trƣờng hợp dùng phổ chọn lọc. Khi sử dụng mô hình PCR, tuy kết
quả vẫn tính trên tất cả các điểm nhƣng đóng góp của các điểm đo sẽ khác nhau tùy
theo lƣợng đóng góp của từng điểm này vào các PC đƣợc chọn mà lƣợng đóng góp
này lại đƣợc phân tích dựa trên tín hiệu đo tại từng điểm của các mẫu chuẩn. Do có
sự phân biệt và chọn lọc trong đánh giá mỗi điểm đo nên kết quả thu đƣợc sẽ chính
xác hơn phƣơng pháp tính trung bình trên toàn phổ ở các phƣơng pháp phổ toàn
phần khác.
1.4.2. Phân tích các dạng As bằng phương pháp HVG – AAS sử dụng
Chemometrics
Dựa trên những ƣu điểm nổi bật của việc sử dụng Chemometrics nhiều tác
giả đã có những ứng dụng Chemometrics vào phân tích các hỗn hợp có nhiều cấu tử
trong đó có phân tích dạng As.
Một số tác giả đã phát triển một phƣơng pháp xác định đồng thời 4 dạng As
là As(III) vô cơ, As(V) vô cơ, DMA(V) và MMA(V) bằng phổ hấp thụ nguyên tử
sử dụng kĩ thuật bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo để xây dựng đƣờng chuẩn đa
biến. Sau khi khử các dạng asen bằng NaBH
4
đo tín hiệu các dạng As này tại 6 môi
trƣờng phản ứng là môi trƣờng HCl 6M, 1M, 0,5M, axit axetic 1M, môi trƣờng đệm
citric/citrat có pH = 2 và 4 rồi dựng đƣờng chuẩn đa biến theo phƣơng pháp ILS để
kiểm tra các mẫu chuẩn và nhận thấy phƣơng pháp xác định này có hiệu suất thu
hồi tƣơng đối cao, hoàn toàn phù hợp để ứng dụng định lƣợng mẫu thực tế. Giới