Nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy (POPs) bằng phương pháp chiết nước với phụ gia QH4

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hàng năm trong sản xuất nông nghiệp ở nước ta và các nước trên thế giới,
sâu bệnh, chuột, cỏ dại (gọi chung là sâu hại) là mối đe dọa lớn và nếu không được
tổ chức phòng trừ tốt, chúng có thể gây tổn thất nghiêm trọng về năng suất cây trồng
và chất lượng nông sản.
Để phòng trừ các loại sinh vật hại nói trên, trong những năm qua chúng ta đã
áp dụng nhiều biện pháp khác nhau. Trong đó, biện pháp kỹ thuật canh tác luôn
được coi là cơ bản trong điều kiện nhất định, dùng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) là
biện pháp tích cực, có khi là biện pháp quyết định đến năng suất cây trồng và chất
lượng nông sản.
Ngoài mặt tích cực của thuốc trừ sâu là tiêu diệt các sinh vật gây hại cây
trồng, bảo vệ sản xuất, thuốc trừ sâu còn gây nhiều hậu quả nghiêm trọng như phá
vỡ quần thể sinh vật trên đồng ruộng, tiêu diệt sâu bọ có ích (thiên địch), tiêu diệt
tôm cá, xua đuổi chim chóc,…
Phần tồn dư của thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu ngấm vào đất, di chuyển
vào nước ngầm gây ô nhiễm ở nước ta hiện nay đều thuộc loại khó phân hủy (POP),
có tác hại cực kì nghiêm trọng, không những gây ra nhiều bệnh ung thư, các bệnh về
hô hấp mà còn tạo ra biến đổi gen di truyền gây bệnh tật bẩm sinh cho các thế hệ sau.
Để khắc phục tình trạng trên, em đã chọn nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu
xử lý đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy (POPs) bằng phương pháp
chiết nước với phụ gia QH4” với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu cách xử lý phân
hủy, phục hồi đất và nguồn nước ô nhiễm tra lại môi trường tự nhiên xanh cho sinh
hoạt và sản xuất nông nghiệp.
2. Mục đích nghiên cứu


Xác định mức độ ô nhiễm dư lượng TBVTV khó phân hủy (POPs) trong đất

tại các khu vực có kho chứa TBVTV


Làm sạch đất ô nhiễm TBVTV khó phân hủy (POPs)

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

1

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

3. Nhiệm vụ nghiên cứu


Nghiên cứu tình hình ô nhiễm đất hiện nay



Nghiên cứu phương pháp chiết tách TBVTV khó phân hủy (POPs) trong đất



Nghiên cứu cách xử lí đất ô nhiễm TBVTV khó phân hủy (POPs) bằng phụ

gia QH4


Thực nghiệm đánh giá kết quả và hiệu quả của các đề xuất

4. Đối tượng nghiên cứu


Mẫu đất tại xã Diễm Yên, huyện Diễn Châu Nghệ An bị ô nhiễm TBVTV

khó phân hủy (POPs)
5. Phương pháp nghiên cứu


Ngoài thiên nhiên: lấy mẫu đất tại các khu vực ô nhiễm



Các phương pháp chiết tách



Các phương pháp phân tích định lượng



Tính toán hiệu quả

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

2

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về TBVTV khó phân hủy (POPs)
1.1.1. Định nghĩa thuốc BVTV
Thuốc BVTV là những hợp chất hoá học (vô cơ, hữu cơ), những chế phẩm
sinh học (chất kháng sinh, vi khuẩn, nấm, siêu vi trùng, tuyến trùng, …), những chất
có nguồn gốc thực vật, động vật, được sử dụng để bảo vệ cây trồng và nông sản,
chống lại sự phá hại của những sinh vật gây hại (côn trùng, nhện, tuyến trùng,
chuột, chim, thú rừng, nấm, vi khuẩn, rong rêu, cỏ dại, …).
Theo qui định tại Điều 1, Chương 1, Điều lệ quản lý thuốc BVTV (ban hành
kèm theo Nghị định số 58/2002/NĐ-CP ngày 03/6/2002 của Chính phủ), ngoài tác
dụng phòng trừ sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, thuốc BVTV còn bao gồm cả
những chế phẩm có tác dụng điều hoà sinh trưởng thực vật, các chất làm rụng lá,
làm khô cây, giúp cho việc thu hoạch mùa màng bằng cơ giới được thuận tiện (thu
hoạch bông vải, khoai tây bằng máy móc, …). Những chế phẩm có tác dụng xua
đuổi hoặc thu hút các loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt.
Ở nhiều nước trên thế giới thuốc BVTV có tên gọi là thuốc trừ dịch hại. Sở dĩ gọi
là thuốc trừ dịch hại là vì những sinh vật gây hại cho cây trồng và nông sản (côn trùng,
nhện, tuyến trùng, chuột, nấm, vi khuẩn, cỏ dại, …) có một tên chung là những dịch hại,
do vậy những chất dùng để diệt trừ chúng được gọi là thuốc trừ dịch hại.

1.1.2. Phân loại thuốc BVTV
1.1.2.1. Các nhóm thuốc BVTV
Thuốc BVTV được chia thành từng nhóm tuỳ theo công dụng của chúng:
1. Thuốc trừ sâu
2. Thuốc trừ bệnh
3. Thuốc trừ cỏ dại
4. Thuốc trừ ốc sên
5. Thuốc trừ chuột
6. Thuốc trừ nhện hại cây
7. Thuốc trừ tuyến trùng

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

3

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

8. Thuốc trừ động vật hoang dã hại mùa màng
9. Thuốc trừ cá hại mùa màng
10. Thuốc xông trừ sâu bệnh hại nông sản trong kho
11. Thuốc trừ thân cây mộc
12. Thuốc làm rụng lá cây
13. Thuốc làm khô cây
14. Thuốc điều hoà sinh trưởng cây
15. Thuốc trừ chim hại mùa màng

1.1.2.2. Một số dạng thuốc BVTV
Bảng 1.1: Một số dạng thuốc BVTV
Dạng
thuốc
Nhũ dầu

Dung dịch

Bột hòa
nước

Chữ viết tắt

Tilt 250 ND,

Thuốc ở thể lỏng, trong

Basudin 40 EC,

suốt.

DC-Trons Plus 98.8 EC

Dễ bắt lửa cháy nổ

Bonanza 100 DD,

Hòa tan đều trong

Baythroid 5 SL,

nước, không chứa chất

Glyphadex 360 AS

hóa sữa

DD, SL, L, AS

Viappla 10 BTN,

BTN, BHN,

Vialphos 80 BHN,

WP, DF,

Copper-zinc 85 WP,

WDG, SP
HP, FL, SC

Hạt

H, G, GR

Viên

P

phun bột

Ghi chú

ND, EC

Huyền phù

Thuốc

Thí dụ

Padan 95 SP

Dạng bột mịn, phân tán
trong nước thành dung
dịch huyền phù

Appencarb super 50 FL,

Lắc đều trước khi sử

Carban 50 SC

dụng

Basudin 10 H,
Regent 0.3 G

Chủ yếu rãi vào đất

Orthene 97 Pellet,

Chủ yếu rãi vào đất,

Deadline 4% Pellet

làm bả mồi.
Dạng bột mịn, không

BR, D

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

Karphos 2 D

tan trong nước, rắc trực
tiếp

4

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

ND: Nhủ Dầu, EC: Emulsifiable Concentrate.
DD: Dung Dịch, SL: Solution, L: Liquid, AS: Aqueous Suspension.

BTN: Bột Thấm Nước, BHN: Bột Hòa Nước, WP: Wettable Powder,
DF: Dry Flowable, WDG: Water Dispersible Granule, SP: Soluble Powder.
HP: huyền phù FL: Flowable Liquid, SC: Suspensive Concentrate.
H: hạt, G: granule, GR: granule.
P: Pelleted (dạng viên)
BR: Bột rắc, D: Dust.
Trong các nhóm thuốc BVTV trên đây được sử dụng phổ biến hơn cả
là thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh và thuốc trừ cỏ dại. Trong đó, các loại thuốc BVTV
khó phân hủy (POP) là nguy hiểm cho môi trường sinh thái và sức khỏe con người
nhất. Hầu hết các loại thuốc BVTV nhóm POP đã bị cấm sử dụng như DDT, 666.
Tuy nhiên, các điểm ô nhiễm POP hiện nay hầu hết là tồn dư từ hàng chục năm nay.
Trong báo cáo này chủ yếu tập trung giới thiệu thông tin cơ bản về POP
1.1.2.3. Nhóm thuốc BVTV khó phân hủy POP
Thống kê cho thấy ở nước ta có tới 13 chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy
POP, gây ô nhiễm, bảng 1.2

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

5

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1.2: 13 chất thuộc nhóm hữu cơ khó phân hủy POP tìm thấy ở Việt Nam
STT

Tên chất

Công thức

STT

Tên chất

Thuốc diệt
1

Công thức

Hexachloro8

cỏ 2,4 D

benzene

2

Aldrin

9

Mirex

3

Chlordane

10

Polychlorinated

4

DDT

11

5

Dieldrin

12

6

Endrin

13

7

biphenyls
(PCBs)

Polychlorinated

dibenzo-pdioxins

Heptachlor

Đặc điểm hóa học của POP
POPs, theo định nghĩa, các hợp chất hữu cơ bền có khả năng chống phân hủy
sinh học, quang hóa hoặc bằng hóa chất. POPs thường là các dẫn xuất halogen, nhất
là dẫn xuất clo. Các liên kết cacbon-clo rất bền và ổn định đối với thủy phân phân hủy
sinh học và quang hóa. Dẫn xuất clo – nhân thơm (benzen) còn bền và ổn định hơn.

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

6

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Các chất POP có độ tan trong nước rất thấp, độ hòa tan trong dầu mỡ cao,
dẫn đến xu hướng của họ để vượt qua dễ dàng màng sinh học thấm vào tế bào, tích
lũy trong mỡ.
Các chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm khó phân hủy nguy hiểm POP điển
hình được ghi trong bảng 1.2
Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy ở nước ta có nguồn gốc gần
như hoàn toàn từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ thường là hợp chất dễ bay hơi, phát
tán vào không khí, có thể được phân tán xa nguồn ô nhiễm trên một khoảng cách

lớn trong khí quyển. Bay hơi có thể xảy ra từ bề mặt lá cây và đất sau khi áp dụng
các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy được sử dụng làm thuốc trừ sâu.
Do độ bền hóa cao nên POP có khả năng chống lại các quá trình phân hủy
hóa - lí - sinh, do đó tế bào hay cơ thể nhiễm POP rất khó bài tiết những chất gây ô
nhiễm này do đó có xu hướng tích lũy trong các sinh vật.
Đường ô nhiễm đối với sinh vật có thể do tiếp xúc, do nước uống, không khí,
đặc biệt có thể thông qua chuỗi dinh dưỡng - thức ăn.
1.2. Thực trạng ô nhiễm POP trong đất ở Việt Nam
1.2.1. Phân loại ô nhiễm đất
"Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn
môi trường đất bởi các chất ô nhiễm".
1.2.1.1. Ô nhiễm đất phân loại theo các nguồn gốc phát sinh có:
Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt.
Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp.
Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp.
1.2.1.2. Ô nhiễm đất phân loại theo tác nhân gây ô nhiễm:
Ô nhiễm đất do tác nhân hoá học: Bao gồm phân bón N, P (dư lượng phân
bón trong đất), thuốc trừ sâu (clo hữu cơ, DDT, lindan, aldrin, photpho hữu cơ v.v.),
chất thải công nghiệp và sinh hoạt (kim loại nặng, độ kiềm, độ axit v.v...).

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

7

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Ô nhiễm đất do tác nhân sinh học: Trực khuẩn lỵ, thương hàn, các loại ký
sinh trùng (giun, sán ...).
Ô nhiễm đất do tác nhân vật lý: Nhiệt độ, chất phóng xạ (Uran, Thori, Sr90,
I131, Cs137).
Chúng ta sẽ đề cập đến ô nhiễm chất thải hữu cơ bền trong đất do tác nhân
hóa học
1.2.2. Ô nhiễm DDT trong đất tại Hà Nội
Theo nghiên cứu của Vũ Đức Thảo và các cộng sự - Trung tâm công nghệ xử lý
môi trường, thuộc Bộ Tư lệnh Hoá học, hàm lượng DDT trong đất tại Hà Nội các năm
1992 (4 mẫu đất), năm 1995 (8 mẫu đất), năm 1998 (8 mẫu đất) và năm 2001 (8 mẫu
đất) lần lượt nằm trong khoảng từ 59,7 đến 970,6 ng/g (trung bình 268,27 ng/g), từ
159,7 đến 940,5 ng/g (trung bình 182,56 ng/g), từ 49,7 đến 870,5 ng/g (trung bình
120,36 ng/g) và từ 51,7 đến 850,5 ng/g (trung bình 103,23 ng/g). Chứng tỏ có sự tồn dư
ở hàm lượng đáng kể trong đất của DDT (Giá trị tối đa cho phép của DDT trong đất
theo tiêu chuẩn TCVN 5941 – 1995 (nồng độ DDT < 100 ng/g) và các chất biến đổi từ
DDT (DDE và DDD). DDE (1,1-diclo-2,2-bis(4-clophenyl)eten) và DDD (1,1-diclo2,2-bis(4-clophenyl)etan) là các sản phẩm biến đổi có khả năng độc hơn và thường đi
kèm với DDT trong các thành phần của môi trường đất. Bởi vậy, sinh vật sống
thường bị nhiễm độc đồng thời các chất trên. Mỗi chất lại có 3 đồng phân do vị trí khác
nhau của nguyên tử Cl trong công thức cấu tạo, trong đó các đồng phân phổ biến nhất
là p,p’-DDT, p,p’-DDE và p,p’-DDD).
Nghiên cứu trên được tiếp tục tiến hành vào năm 2006 (Vũ Đức Toàn thuộc
Khoa Môi trường - Trường Đại học Thủy Lợi) với 60 mẫu tại các xã và thị trấn,
thuộc 5 huyện ngoại thành Sóc Sơn, Đông Anh, Gia Lâm, Từ Liêm, Thanh Trì và
nội thành Hà Nội. Đây là các khu vực đại diện của Hà Nội. Các mẫu được lấy ở
những khu vực nông nghiệp đồng thời được lấy ngẫu nhiên tại các khu vực có hoạt
động đô thị và hoạt động công nghiệp. Kết quả phân tích cho thấy DDT tổng nằm
trong khoảng từ ND đến 171,83 ng/g (trung bình 56,68 ng/g). Tuy nhiên, vẫn có một
số mẫu có DDT tổng vượt quá ngưỡng trên. Kết quả cho thấy trong 8 mẫu thuộc

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

8

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

khu vực có hoạt động nông nghiệp của huyện Sóc Sơn, Từ Liêm và Thanh Trì, hàm
lượng DDT tổng lần lượt là 161,84; 163,75; 102,25; 106,26; 162,76; 168,27, 164,38
và 171,83 ng/g.
Tại các khu vực khác như khu công nghiệp, trung tâm của Hà Nội và các khu
trung tâm của 5 huyện ngoại thành, DDT tổng cũng được tìm thấy và nằm trong
khoảng từ ND đến 67,82 ng/g (giá trị trung bình 21,22 ng/g). DDT từng được sử
dụng làm thuốc trừ sâu và diệt muỗi tại Việt Nam với khối lượng lớn trước khi bị
cấm vào năm 1994. Do vậy, nguyên nhân chính của tồn dư DDT trong đất là kết quả
của việc sử dụng chất này từ những thập kỷ trước.
So sánh với các vùng khác trên thế giới, hàm lượng DDT tổng trong các mẫu
đất tại Hà Nội tương tự với hàm lượng DDT tổng trong các mẫu đất tại Thượng Hải
(18 – 142 ng/g), nhỏ hơn tại Tasman, Niu Dilân (30 – 34.500 ng/g) hoặc tại Bắc Kinh
(0,77 – 2.178 ng/g) và cao hơn so với Bang San Paulo, Brasil (0,12 – 11,01 ng/g).
Kết quả phân tích chất chuyển hoá từ DDT so với DDT tổng 60 mẫu đất tại Hà
Nội giảm dần theo trật tự: p,p’-DDE (54,4%) > p,p’-DDD (25,5%) > p,p’-DDT
(20,1%), cho thấy DDT có thể bị phân huỷ bởi vi sinh vật trong môi trường tạo thành
DDE ở điều kiện hiếu khí và tạo thành DDD ở điều kiện yếm khí. Trong mùa khô ở
miền Bắc Việt Nam, sự chuyển hoá ở điều kiện hiếu khí được thúc đẩy dẫn đến DDE
được tạo thành nhiều hơn DDD, làm phần trăm trung bình của DDE lớn hơn. Rõ

ràng, tồn dư của DDT tổng trong đất tại Hà Nội có xu hướng giảm theo thời gian từ
năm 1992 đến năm 2006. Việc giảm hàm lượng của DDT trong đất là phù hợp với kết
luận ít có nguồn thải bổ sung trong thời gian gần đây, thu được từ việc đánh giá thành
phần phần trăm của DDT và các chất biến đổi (DDE và DDD) ở trên. Như vậy, sự
biến đổi của DDT trong đất tại Hà Nội đang diễn ra theo chiều hướng có lợi cho môi
trường. Tuy nhiên, tồn dư của DDT trong đất vẫn ở mức độ đáng kể và việc tìm thấy
chất nghiên cứu trong phần lớn các mẫu đất là rất đáng lưu ý.
DDT không chỉ tồn lưu trong đất, theo thời gian, DDT cũng đã xâm nhập vào
cơ thể người và các thành phần môi trường khác tại Hà Nội. Theo kết quả phân tích
năm 1997 của Đặng Đức Nhận và các cộng sự, hàm lượng DDT tổng trong trầm

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

9

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

tích tại các kênh trong khu vực trung tâm và các vùng ngoại ô của Hà Nội vào mùa
khô, nằm trong khoảng từ 7 đến 80 ng/g. Đến năm 2000, nghiên cứu của Đặng Đức
Nhận và các cộng sự tiếp tục xác định được tổng hàm lượng POP trung bình trong
các mẫu bùn ở Hà Nội vào mùa mưa là 583 ng/g và giảm đi một nửa vào mùa
khô. Đặc biệt hàm lượng trung bình của DDT tổng của các mẫu bùn lấy từ kênh
rạch gần khu bệnh viện Bạch Mai và Đại La có giá trị 1300 ng/g.
Nghiên cứu khác của Đặng Quang Hưng và cộng sự năm 1999 đã tìm thấy
DDT tổng tại nước bề mặt của một số hồ và kênh trong nội thành Hà Nội. Hàm

lượng trung bình của DDT tổng tại các điểm nghiên cứu là 31,7 ± 60,4 ng/l. Theo
nghiên cứu của Nguyễn Hùng Minh và các cộng sự năm 2001, DDT tổng cũng phát
hiện thấy trong mẫu sữa của 42 người mẹ cho con bú tại Hà Nội với giá trị hàm
lượng trung bình là 2.100 ng/g. Các giá trị DDT đã công bố ở trên là cao và rất đáng
lo ngại. Cùng với sự tồn lưu DDT tổng trong các mẫu đất đã phân tích, các số liệu
trên đã nhấn mạnh sự tồn lưu ở phạm vi rộng của chất nghiên cứu tại Hà Nội. Hàm
lượng DDT chiếm tới 62% tổng hàm lượng POP trung bình. Nguồn ô nhiễm DDT
phát hiện tại bệnh viện hoặc các khu vực dân cư trong nội thành Hà Nội là khá cao.
1.2.3. Ô nhiễm PCB trong đất tại một số vùng của Việt Nam
PCB là một chất tổng hợp có ứng dụng lớn trong lĩnh vực công nghiệp nếu
chúng không gây hại đến sức khỏe của con người. Từ năm 1960, PCB được phát
hiện có khả năng gây ung thư, cũng như ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch
của con người ở hàm lượng nhỏ, cỡ ppm. Đến năm 1976, Mỹ từ một nước sản xuất
PCB nhiều nhất trên thế giới đã ra lệnh cấm sản xuất, sử dụng và tiêu hủy toàn bộ
sản phẩm có chứa PCB. PCB ở Việt Nam tồn tại nhiều nhất trong dầu biến thế. Hiện
tại, khoảng 19 nghìn tấn dầu có chứa PCB đang nằm rải rác trên mạng lưới điện và
một số kho chứa ở các địa phương của Việt Nam. Đây là nguồn có khả năng gây ô
nhiễm lớn, gây nguy hại đến sức khỏe con người. Do đó, rất cần thiết có những
nghiên cứu nhằm đánh giá hàm lượng của PCB trong môi trường.
Trong thời gian từ năm 1992 đến 2006, 102 hai mẫu đất được lấy tại Hà Nội,
Bắc Ninh, Thừa Thiên Huế và Thành phố Hồ Chí Minh, đó là 4 tỉnh, thành phố

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

10

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

được lựa chọn nhằm đại diện cho ba miền của Việt Nam. Các mẫu được lấy xung
quanh các khu vực có hoạt động công nghiệp và đô thị. Các mẫu đất được lấy, bảo
quản, vận chuyển và xử lý sơ bộ trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN) gồm TCVN 5297 – 1995 (chất lượng đất - cách lấy mẫu - các yêu cầu
chung), TCVN 6857 - 2001 (chất lượng đất - phương pháp đơn giản để mô tả đất)
và tiêu chuẩn của Hiệp hội tiêu chuẩn quốc tế (ISO 10381-5:2005: chất lượng đất –
lấy mẫu – hướng dẫn trình tự khảo sát sự ô nhiễm đất ở các khu đất đô thị và công
nghiệp). Độ sâu lấy mẫu là đến 5 cm đất bề mặt. Các mẫu đất sau khi xử lý sơ bộ
được bảo quản ở 40C, sau đó được vận chuyển và phân tích tại phòng thí nghiệm
của trường đại học Ehime, Nhật Bản từ năm 1992 đến 2001; tại khoa Hoá, trường
đại học Khoa học ứng dụng Basel, Thuỵ Sỹ từ năm 2005 đến 2006.
Kết quả phân tích 102 mẫu đất đô thị tại các khu vực nghiên cứu, trong giai
đoạn từ năm 1992 đến năm 2006 được trình bày trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Nồng độ PCB tổng (ng/g) tại một số vùng của Việt Nam
Địa

1992

1995

1998

2001

2005

2006

điểm

(17 mẫu)

(10 mẫu)

(10 mẫu)

(10 mẫu)

(10 mẫu)

(45 mẫu)

Bắc

1,60 -

2,57 -

3,72 –

4,05 –

Ninh

22,65

22,86

29,78

32,87

<0,02 -

<0,02-

(16,56) *

(18,75)

(22,95)

(24,47)

40,72(26,56)

32,68(19,15)

1,60 –

9,70 –

19,60 -

21,60 -

198,17

218,67

261,75

314,96

<0,02-

<0,02-

(25,67)

(35,58)

(38,68)

(42,29)

Thừa

2,01 –

3,42 –

1,95 –

2,37 –

Thiên

18,35

19,06

29,97

31,22

Huế

(56,58)

(76,87)

(85,45)

(98,78)

4,45 –

5,08 –

3,48 –

9,26 –

9960,71

7698,21

7584,21

6987,25

(21,56)

(23,75)

(27,95)

(29,47)

Hà
Nội

TP
Hồ
Chí
Minh

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

11

186,47(44,75) 190,42(35,84)

-

-

-

-

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

(*): giá trị cực tiểu – giá trị cực đại (giá trị trung bình)

Các số liệu thu được cho thấy PCB đã xâm nhập vào môi trường đất ở các
khu vực nghiên cứu trong thời gian dài, từ năm 1992 đến nay. Phần lớn các mẫu đất
được lấy gần các biến thế cũ. Do đó, nguyên nhân ô nhiễm có thể do PCB xâm nhập
vào môi trường từ các thiết bị đó. Theo báo cáo của Cục Môi trường Việt Nam năm
2007, số biến thế và tụ điện cũ, có khả năng chứa PCB trên toàn quốc lần lượt là
9638 và 1784 chiếc. Mặt khác, một nghiên cứu của trường đại học Ehime, Nhật Bản
cho thấy, PCB có thể bay hơi từ các biến thế, tụ điện đã quá thời gian sử dụng. Từ
các thiết bị đó, PCB có thể xâm nhập vào không khí và tiếp theo gây ô nhiễm các
thành phần khác của môi trường.
Phân bố ô nhiễm PCB trải trên phạm vi rộng, tại hầu hết các điểm nghiên cứu
thuộc đô thị, nông thôn của thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Thừa Thiên Huế và
Bắc Ninh. Mức độ ô nhiễm PCB là rất đáng kể. Một số mẫu đất có hàm lượng PCB
từ hàng chục đến hàng nghìn ng/g. Rõ ràng PCB đã xâm nhập vào môi trường đất
trong thời gian dài. Hiện tại, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn về giá trị tối đa cho phép
của PCB trong đất. Với một nhóm chất có khả năng tích tụ trong cơ thể người cao,
khó phân hủy và gây ảnh hưởng xấu như PCB thì các kết quả thuộc bảng 2 là những

cảnh báo rất đáng lo ngại.
PCB tồn lưu trong các điểm thuộc đô thị cao hơn so với các điểm thuộc nông
thôn. Điều này có thể quan sát thấy qua số liệu đo đạc trong tất cả các năm và các
tỉnh thành đã nghiên cứu. Tại các thành phố lớn, sự chênh lệch giữa hàm lượng PCB
trong nội thành và khu vực nông thôn ngoại thành là khá đáng kể. Điển hình như tại
thành phố Hồ Chí Minh năm 2001, hàm lượng cực đại của PCB trong đất đô thị là
6987,25 ng/g trong khi tại đất nông thôn ngoại thành là 191,24 ng/g. Tại Hà Nội
năm 2006, hàm lượng cực đại của PCB trong đất đô thị là 190,42 ng/g trong khi tại
đất nông thôn ngoại thành là 24,37 ng/g. Các khu vực nội thành có đông dân cư nên
các thiết bị điện có khả năng chứa PCB cũng nhiều hơn. Do vậy, lượng PCB có khả
năng xâm nhập vào môi trường sẽ lớn hơn, dẫn đến trật tự trên. Đó cũng là lý do

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

12

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

giải thích cho các kết quả về hàm lượng PCB trong đất tại thành phố Hồ Chí Minh
và Hà Nội là cao hơn so với Bắc Ninh và Thừa Thiên Huế.
1.3. Tác hại và sự cần thiết phải xử lý phân hủy
1.3.1. Đối với môi trường
Phân tích trong các mô sinh học hoặc mẫu môi trường ô nhiễm, một số POPs
hầu như luôn luôn được tìm thấy. POPs có khả năng được tích lũy, tồn tại và tích tụ
sinh học làm tăng nồng độ độc hại mặc dù quá trình ô nhiễm, tiếp xúc với POP có

thể rời rạc không liên tục.
Đáng chú ý là sự tồn dư lâu dài trong môi trường và trong cơ thể sinh học của
chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy POP đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự tích tụ các
đơn vị nồng độ dường như nhỏ không đáng kể trong thời gian dài, gây ra tác hại
nguy hiểm. Kết quả thực nghiệm cho thấy sự tiếp xúc, tích lũy như vậy làm cho
mức ô nhiễm chất độc thấp nhưng tồn tại lâu này trở thành mãn tính, tuy không gây
chết người ngay nhưng có tác động gây ra hiệu ứng làm suy giảm miễn dịch, giảm
sức đề kháng, biến đổi tính chất bên ngoài (hiệu ứng da, vở cây, lá …), làm suy
giảm chất lượng sinh sản, và trực tiếp gây ung thư.
Các kết quả điều tra cho thấy rối loạn miễn dịch do ô nhiễm tích lũy thuốc
bảo vệ thực vật POP là một nguyên nhân chính làm tăng tỷ lệ tử vong nhiều loài
động vật biển và cũng đã chứng minh rằng chế độ ăn uống nhiễm POP có thể dẫn
đến thiếu hụt vitamin, biến dạng tuyến giáp, làm cho cơ thể mẫn cảm với vi sinh và
đặc biệt dẫn đến rối loạn sinh sản. Nhiều loài động vật hoang dã nhiễm POP, như
chlordane, toxaphene và DDT, 666, trong đó có một số loài động vật có vú sống ở
biển như cá heo, cá heo mũi chai và cá voi đã có biểu hiện suy giảm sinh sản.
1.3.2. Đối với sức khỏe con người
Cho đến nay, mặc dù chưa xác định được cơ chế tương tác trực tiếp gây bệnh
chết người và di chứng sinh sản của ô nhiễm POP từ từ kéo dài đối với con người,
nhưng kết quả nghiên cứu liên tục nhiều năm chỉ ra rằng nghề nghiệp và sự tiếp xúc
(dù là vô tình – ngẫu nhiên) ở mức cao với POP là nguyên nhân cho cả hai loại bệnh
do ô nhiễm bệnh cấp và bệnh mãn.

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

13

K35A - Khoa Hóa học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Các nước đang phát triển việc sử dụng các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy
POP cho nông nghiệp nhiệt đới đã dẫn đến một số lượng lớn người nhiễm độc và rất
nhiều ca tử vong hoặc để lại di chứng thương tâm.
Ngoài ra khác với các con đường tiếp xúc thông thường, công nhân tiếp xúc
với các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ trong quá trình quản lý chất thải là một
nguồn quan trọng của rủi ro nghề nghiệp ở nhiều quốc gia. Tiếp xúc với nồng độ
cao các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ dù chỉ ở mức ngắn hạn nhứng vẫn dẫn
đến bệnh tật và cái chết. Ví dụ, một nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy vào năm 1990,
thuốc endosulfan trong bình xịt bảo vệ cây xoài lại trở thành nguyên nhân số một
gây ra ngộ độc cấp tính cho nông dân trồng lúa ở gần.
Quá trình sử dụng trực tiếp do nghề nghiệp, việc bị tiếp xúc với hóa chất độc hại
do môi trường bị ô nhiễm thường rất khó bị hạn chế ở các nước đang phát triển. Những
khó khăn trong quản lý, điều kiện làm việc, thiếu hiểu biết do không được đào tạo vì
nghèo đói, thiếu thiết bị an toàn, không đạt tiêu chuẩn lưu kho vận chuyển và bảo
quản… là những nguyên nhân khó tránh dẫn đến nhiễm độc POP ở các nước này.
Một vụ ngộ độc cấp ở Ý năm 1976 đã xảy ra do một lượng lớn 2,3,7,8-TCDD
thải vào môi trường, dẫn đến sự gia tăng của chất chloracne. Những tác động của phơi
nhiễm POP có thể bao gồm rối loạn chức năng miễn dịch, thần kinh, dị thường sinh
sản, rối loạn hành vi và hàng loạt các loại bệnh về tiêu hóa khác, cuối cùng là gây ung
thư, đẻ non, sảy thai, sinh con di dạng, thiểu năng trí tuệ, trầm cảm…
Các bằng chứng khoa học chứng minh một liên kết giữa phơi nhiễm mãn tính
với nồng độ gây chết. Thụy Điển đã thông báo kết quả nghiên cứu rằng chế độ ăn
uống nhiễm POP là nguyên nhân làm giảm tế bào lymphoytes, rằng trẻ em có chế
độ ăn uống nhiều clo hữu cơ có thể nhiễm độc cao khoảng 10-15 lần so với trẻ em
tiêu thụ clo hữu cơ thấp.
Sự phát triển thai nhi và trẻ sơ sinh đặc biệt ngạy cảm với POP và dễ bị tổn

thương do tiếp xúc với các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân huỷ. Trẻ em ở khu vực
phía Bắc Quebec của Canada, nhiễm POP qua sữa mẹ, nhiễm trùng tai nhiều hơn so
với những trẻ em không bị nhiễm do ăn sữa sạch (bú bình).

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

14

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.3.3. Trái đất dễ bị tổn thương với chất hữu cơ gây ô nhiễm
Ngày 8/12/2010, các chuyên gia khí hậu và hóa học của Liên hợp quốc
cảnh báo biến đổi khí hậu đang làm cho Trái Đất, ngôi nhà chung của nhân loại,
ngày càng dễ bị tổn thương trước các chất hữu cơ bền vững gây ô nhiễm (POP).

Hình 1.1: Ảnh minh họa sự biến đổi khí hậu làm cho Trái Đất bị tổn thương.
(Nguồn internet)
Nghiên cứu "Biến đổi khí hậu và quan hệ tương tác với POP" nhấn mạnh
biến đổi khí hậu làm tăng diện phơi nhiễm của Trái Đất trước các POP và vì vậy
cũng làm tăng hậu quả độc hại của POP đối với con người và môi trường.
Đây là một nghiên cứu khoa học có hệ thống và có thẩm quyền toàn cầu đầu
tiên về tác động của biến đổi khí hậu đối với quá trình thải các POP vào môi trường,
quan hệ giữa việc lưu chuyển các POP trên phạm vi khu vực và toàn cầu với vận
mệnh của môi trường, cũng như độ phơi nhiễm độc hại của con người và môi trường.
POP là các hợp chất hữu cơ bền vững và độc hại có thể tác động đến nhiều

thế hệ con người cũng như các động vật hoang dã. Phơi nhiễm POP có tác động
nguy hại đến sức khỏe và có thể là nguyên nhân dẫn đến các bệnh về tim, ung thư,
rối loạn trao đổi chất, phá vỡ hệ nội tiết, làm biến đổi hệ thống hormone, phá hoại

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

15

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

hệ miễn dịch cũng như sức khỏe sinh sản của con người, phá hoại đa dạng sinh học
và hệ sinh thái.
Biến đổi khí hậu dẫn đến các hiện tượng thời tiết cực đoan như lũ lụt, khô
hạn nghiêm trọng, khiến tác hại của các POP được phát tác rộng hơn và nhanh hơn.
Đặc biệt, thông qua sản xuất lương thực thực phẩm, đe dọa sức khỏe của con người
và sinh vật trên toàn cầu.
Nghiên cứu cũng phát hiện rằng Trái Đất ấm lên khiến các sinh vật hoang dã
nhạy cảm hơn khi bị phơi nhiễm các POP.
Ở Bắc Cực, biến đổi khí hậu đã làm thay đổi mức độ phơi nhiễm POP của
các động vật biển có vú do sự lưu chuyển POP trong khí quyển và đại dương trên
diện rộng cùng với sự tan chảy của các tảng băng.
Nghiên cứu của Liên hợp quốc nêu bật những khoảng trống tri thức khá lớn
bao gồm các dữ liệu giám sát dài hạn để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến
sự phát tác và tập trung của POP cũng như sự cần thiết các giải pháp lựa chọn để
làm giảm biến đổi khí hậu.

Trong bối cảnh này, Liên hợp quốc kêu gọi các nước chia sẻ khoa học về
biến đổi khí hậu và các POP, đồng thời tăng cường phối hợp giữa các nhà hoạch
định chính sách của các nước để đối phó với biến đổi khí hậu và quản lý các POP cả
ở trong nước và trên toàn cầu.
1.4. Phương pháp xử lí phục hồi đất ô nhiễm POP
1.4.1. Phương pháp xử lí đất ô nhiễm POP ở nước ta
Hiện nay, ở nước ta chưa có công nghệ xử lý triệt để đất có tồn dư thuốc bảo
vệ thực vật thuộc nhóm khó phân hủy trên. Cho đến nay vẫn sử dụng các công nghệ:
sử dụng lò thiêu đốt nhiệt độ thấp (Trung tâm công nghệ xử lý môi trường – Bộ tư
lệnh Hoá học), sử dụng lò đốt xi măng nhiệt độ cao (Công ty Holchim thí điểm tại
Hòn Chông), sử dụng lò đốt 2 cấp có can thiệp làm lạnh cưỡng bức (Công ty Môi
trường Xanh thực hiện tại các khu công nghiệp) và Công nghệ phân huỷ sinh học
(Viện Công nghệ Sinh học phối hợp một số đơn vị khác thực hiện). Tuy nhiên các
phương pháp trên có nhiều hạn chế :

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

16

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

+ Phải đào xúc vận chuyển khối lượng lớn đất tồn dư
+ Việc bao gói đóng thùng, chuyên chở có nhiều nguy cơ tiềm ẩn
+ Việc nung đốt trong lò xi măng chưa khẳng định đã phân hủy hoàn toàn
chất độc hại, mà không phát sinh dioxin thải ra môi trường

+ Chi phí đốt quá lớn
Yêu cầu công nghệ phù hợp cho việc xử lý các chất POP tại Việt Nam vừa có
thể triển khai rộng, phù hợp với điều kiện kinh tế, kĩ thuật và trình độ kỹ thuật và
quản lý ở trong nước, mà vẫn giữ được yêu cầu tối quan trọng là không gây phát tán
chất độc, không phát sinh chất độc thứ cấp như đioxin, furan hay các chất độc hại
khác ra môi trường. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có phương pháp xử lý công nghệ
nào đáp ứng được yêu cầu thực tế.
1.4.2. Những phương pháp chính xử lý đất ô nhiếm POP trên thế giới
Trên thế giới có rất nhiều công nghệ đã được áp dụng tại các quốc gia, trong số đó
có 9 công nghệ là mang tính thân thiện môi trường và giá thành hợp lý hơn cả, đó là:
1) Sử dụng lò đốt đặc chủng,
2) Khử bằng hoá chất pha hơi,
3) Khử bằng chất xúc tác,
4) Khử bằng kiềm, oxi hoá điện hoá trung gian,
5) Oxi hoá muối nóng chảy,
6) Oxi hoá siêu tới hạn và
7) Plasma.
* Gần đây, đất bị ô nhiễm được xử lý bằng phương pháp Daramend (DARAMENDM theo patent USA) sử dụng công nghệ sắt hóa trị không để khử hóa học tại chỗ các
chất độc hại trên đây. Đối với đất phải:
a/ Cày xới sâu đến 0,6m,
b/ Sau đó trộn hóa chất có ZVI và ủ kín khí,
c/ Sau đó cày đảo thoáng khí,
d/ Ủ tiếp cho đến khi sử dụng hết ZVI,
Sau đó lại xày xới phối trộn chất có ZVI và lặp lại như trên;

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

17

K35A - Khoa Hóa học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Quá trình này lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi xử lý khử hết thuốc bảo vệ
thực vật độc hại khó phân hủy tồn dư trong đất (các chất POP), thông thường phải
lặp đi lặp lại 7 đến trên 10 lần, thời gian kéo dài trên 6 tháng, có khi đến 18 tháng.
Phương pháp này phù hợp cho trang trại nông nghiệp rộng (đến hàng trăm hecta)
bằng phẳng, có chất đất thịt hoặc cát pha đồng nhất, ví dụ như nông trại ở Mỹ,
Canada, châu Âu…
Quá trình này khó áp dụng cho vùng đất ô nhiễm sâu trên 0,6m, vùng đất không
bằng phẳng, đất khô cứng lẫn sỏi đá khó cày bừa, vùng có nước ngầm, vùng ngập
nước sụt lún. Với vùng đất ô nhiễm tồn dư đã lâu, kéo dài, diện tích nhỏ vài chục
đến vài nghìn m2 giữa khu dân cư, có hiện tượng rửa trôi… như phần lớn các điểm ô
nhiễm ở nước ta, là không phù hợp. Đặc biệt trong điều kiện nhiệt đới, gió mùa, việc
cày xới có thể làm phát tán chất độc hại theo không khí. Trong quá trình cày đảo đất
và ủ, nếu gặp mưa (thường xảy ra) dễ bị phát tán chất độc hại theo nước mưa (ngấm
sâu, lan rộng, phát tán vào nguồn nước sinh hoạt), ngoài ra gặp nước mưa chất sắt
hóa trị không ZVI dễ bị phân hủy mất tác dụng khử độc.

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

18

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 2.
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.1. Phương pháp chiết rửa
2.1.1. Sắc kí cột
2.1.1.1. Định nghĩa sắc kí
Định nghĩa của Mikhail S. Tsvett (1996):
Sắc kí là một phương pháp tách trong đó các cấu tử của một hỗn hợp được
tách trên một cột hấp thụ đặt trong một hệ thống đang chảy.
Định nghĩa của UIPAC (1993):
Sắc kí là một phương pháp tách trong đó cấu tử được tách được phân bố giữa
hai pha, một trong hai pha là pha tĩnh đứng yên còn pha kia chuyển động theo một
hướng xác định.
2.1.1.2. Phân loại
Người ta phân loại các phương pháp sắc kí dựa vào cơ chế hoạt động sắc kí:
hấp phụ, phân bố, trao đổi ion… và vào tính chất của pha tĩnh cũng như phương
pháp thể hiện sắc kí. Ví dụ:
- Phương pháp sắc kí lỏng - rắn trên cột, phương pháp sắc kí phân bố khí
lỏng trên cột.
- Phương pháp sắc kí lỏng - lỏng trên bản phẳng hai chiều.
- Phương pháp sắc kí bố lỏng - lỏng pha ngược áp suất cao trên cột.
Cơ chế sắc kí có nhiều nhưng để thực hiện quá trình sắc kí thì chỉ có hai
dạng: dạng cột và dạng bản phẳng (bản kính, polime, kim loại, giấy).
Trong sắc kí cột, pha tĩnh được giữ trong một cột ngắn và pha động được cho
chuyển động qua cột bởi áp suất hoặc do trọng lực.

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

19

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng2.1: Phân loại các phương pháp sắc kí cột.
Phân loại chung

Phương pháp cụ thể

Pha tĩnh

Sắc kí lỏng (LC)

- Lỏng - lỏng hoặc - Lỏng được phủ Phân bố

(Pha động: lỏng)

phân bố

trên một chất rắn

- Pha lỏng liên kết

- Chất hữu cơ - Phân bố giữa chất

Kiếu cân bằng

được gắn trên một lỏng và bề mặt liên
bề mặt rắn

Sắc kí khí(GC)

kết

- Lỏng-rắn hoặc hấp - Rắn

- Hấp thụ, trao đổi

thụ trao đổi ion

Nhựa trao đổi ion

ion

- Khí - lỏng

- Lỏng được phân - Phân bố giữa khí

(Pha động: khí)

bố phủ tên một và lỏng
chất rắn
- Khí - pha liên kết

- Chất hữu cơ - Phân bố giũa

được liên kết trên lỏng và bề mặt liên

- Khí - rắn

một bề mặt rắn

kết

- Rắn

- Hấp phụ

Sắc kí lỏng siêu Pha lỏng: chất lỏng Chất hữu cơ được Phân bố giữa chất
tới hạn

siêu tới hạn

liên kết một bề lỏng siêu tới hạn
mặt rắn

và bề mặt liên kết

2.1.1.3. Nguyên tắc hoạt động
Các cấu tử cần tách trong một hỗn hợp mẫu được vận chuyển bởi pha động đi
qua pha tĩnh. Mẫu đi vào tướng động được mang theo dọc hệ thống sắc kí có chứa
pha tĩnh phân bố đều khắp.
Sự ái lực khác nhau của các chất tan trên pha tĩnh làm chúng di chuyển với
những vận tốc khác nhau trong pha động của hệ thống sắc kí và chúng được tách
thành những dải trong pha động và vào lúc cuối của quá trình các cấu tử lần lượt
hiện ra theo trật tự tương tác với pha tĩnh. Cấu tử di chuyển nhanh ra trước, cấu tử bị

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

20

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

lưu giữ mạnh hơn ra sau dưới dạng đỉnh (pic) tách riêng rẽ tùy thuộc vào cách tiến
hành sắc kí và được biểu thị dưới dạng sắc kí đồ.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên tắc a) sắc kí cột b) sắc kí bản mỏng
Cụ thể, nếu mẫu chứa A và B được đưa vào cột. Khi cho một chất giải hấp
bắt đầu chảy qua cột, phần của mẫu được hòa tan trong pha động được di chuyển tại
phần đầu của cột (tại thời điểm to). Ở đây các cấu tử A và B tụ phân bố giữa hai
pha. Tiếp tục cho pha động đi qua cột thì nó sẽ đẩy phần hòa tan này chảy xuống
dưới và một sự phân bố mới giữa pha động và pha tĩnh sẽ xảy ra (thời điểm t1).
Đồng thời sự phân bố giưa dung môi mới và pha tĩnh cũng diễn ra tại vị trí của mẫu
lúc đầu. Việc thêm tiếp dung môi sẽ mang các phần tử chạy xuống cột trong một
loạt liên tiếp các chuyển biến giữa hai pha. Bởi vì sự di chuyển của chất tan chỉ xảy
ra trong pha động, nên tôc độ trung bình của sự di chuyển chất tan phụ thuộc vào
phần thời gian chất tan ấy nằm trong pha đó. Phần thời gian này là nhỏ đối với chất
tan bị lưu giữ trong pha tĩnh và lớn đối với chất tan có sự lưu giữ trong pha động
mạnh hơn. Sau một thời gian các phân tử chất A và B dần dầnđược tách ra khỏi
nhau lúc đó ta thu được dung dịch sạch.

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

21

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 2.2: Quá trình tách sắc kí trên cột của hai chất A và B
2.1.2. Chiết rắn – lỏng
2.1.2.1. Nguyên tắc
Chiết pha rắn là quá trình phân bố của các chất giữa hai pha, trong đó lúc đầu
chất mẫu ở dạng lỏng (pha nước hay hữu cơ), còn chất chiết ở dạng rắn, dạng hạt
nhỏ và xốp đường kính 25- 70µm. Vì thế nên có tên là chiết pha rắn (Solid Phase
Extration), hay chiết rắn – lỏng.
Chất chiết được gọi là pha tĩnh và được nhồi vào một cột chiết nhỏ, cột chiết
có kích thước: 6 x 1 cm, hay dung lượng chiết 100 – 600 mg hoặc dạng đĩa chiết có
kích thước dày 1 – 2 mm và đường kính 3 – 4 cm. Chất chiết là các hạt silica gel
trung tính, các hạt nhôm oxit, hay các silica gel trung tính đã bị alkyl hóa nhóm –
OH bằng nhóm mạch cacbon thẳng C2, C4, C8, C18,… hay nhân phenyl. Nó được
chế tạo trong điều kiện giống như pha tĩnh của sắc ký HPLC và các hạt này có độ
xốp lớn, với diện tích bề mặt xốp thường từ 50 – 300 m2/g.

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

22

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Khi xử lý mẫu, dung dịch chất mẫu được dội lên cột chiết. Lúc này pha tĩnh
tương tác với các chất và giữu lại một nhóm chất phân tích lại trên cột (trên pha tĩnh),
còn các nhóm chất khác sẽ đi ra khỏi cột cùng với dung môi hòa tan mẫu. Như thế là
chúng ta thu được nhóm chất cần phân tích ở trên pha tĩnh (chất chiết rắn)
Sau đó dùng một dung môi thích hợp hòa tan tốt các chất phân tích để rửa giải
chúng ra khỏi pha tĩnh (cột chiết) và chúng ta thu được dung dịch có chất phân tích
để xác định chúng theo cách đã chọn.
2.1.2.2. Điều kiện chiết
Quá trình chiết ở đây là sự phân bố của chất phân tích giữa hai pha, pha rắn
(chất chiết) và pha lỏng (dung dịch chứa chât phân tích) không trộn lẫn vào nhau
trong những điều kiện nhất định như pH, dung môi, nhiệt độ, tốc độ chảy của mẫu
qua cột chiết. Trong đó hệ số phân bố nhiệt động Kb của chất phân tích giữa hai pha
(rắn và lỏng chứa mẫu) cũng là một yếu tố quyết định hiệu quả của sự chiết. Nó
cũng tương tự như trong sắc ký cột lỏng – rắn ( của các hệ HPLC).
Vì vậy muốn thực hiện chiết pha rắn tốt phải có các điều kiện sau đây:
- Pha rắn hay chất chiết (dạng cột chiết hay đĩa chiết) phải có tính chất hấp thụ
hay trao đổi chọn lọc với một chất hay một nhóm chất phân tích nhất định, tức là
tính chọn lọc của pha tĩnh chiết.
- Các chất chiết và dung môi rửa giải phải có độ sạch cao theo yêu cầu của cấp
hàm phân tích.
- Hệ số phân bố nhiệt động Kfb của cân bằng chiết phải lớn, để có được hiệu
suất chiết cao.
- Quá trình chiết phải xảy ra nhanh và nhanh đạt cân bằng, nhưng không có

tương tác phản ứng hóa học làm mất hay hỏng pha rắn và chất phân tích.
- Quá trình chiết phải có tính thuận nghịch, để còn có thể rửa giải tốt chất phân
tích ra khỏi pha chiết bằng một pha động phù hợp.
- Không làm ô nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình chiết bởi bất kì
từ nguồn nào.

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

23

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

- Sự chiết phải được thực hiện trong diều kiện nhất định phù hợp, phải lặp lại
được tốt và càng đơn giản dễ thực hiện càng tốt.
2.1.2.3. Kỹ thuật chiết
Tách chất phân tích từ mẫu bằng chất rắn
Rửa giải bằng dung môi thích hợp
Tinh chế dịch chiết trong cân bằng chiết lỏng - lỏng
a, Chiết bằng cột chứa pha đảo
Tương tác giữa chất phân tích và pha liên kết là lực Van der Waals
Chất phân tích càng sợ nước càng có khunh hướng nằm lại trên pha liên kết.
Rửa giải: chọn dung môi phân cực đủ để phá vỡ liên kết do lực Van der
Waals. Ví dụ: MeOH, MeCN, ethyl acetat
Chất phân tích rất sợ nước: rửa giải bằng hỗn hợp ethyl acetat: methylen
clorid (1:1).

b, Chiết bằng cột chứa pha thuận
Lưu giữ chất phân tích trên pha thuận bắt nguồn từ tương tác phân cực. Liên
kết hydro, liên kết π – π hoặc tương tác lưỡng cực – lưỡng cực
Pha không liên kết:
Chất phân tích có tính bazơ được lưu giữ mạnh trên bề mặt có tính axit và
ngược lại
Các ancol, andehit, dẫn xuất halogen hòa tan trong dung môi không phân cực
bị hấp thụ mạnh trên silica gel
Rửa giải: methanol được dùng cho nhiều trương hợp.
c, Chiết bằng cột chứa nhựa trao đổi ion
Lưu giữ: lực hút tĩnh điện giữa hai ion tích điện trái dấu
Rửa giải:
Cột anionit: NaOH 0,1 M
Cột cationit: HCl 0,1 M
Pha liên kết silica gel
Rửa giải anion hữu cơ: hỗn hợp NaOH 0,1 M – MeCN (1:1)

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

24

K35A - Khoa Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Rửa giải axit hữu cơ: đệm photphat – MeOH (1:1)
2.1.2.4. Quy trình chiết

Xử lý cột bằng dung môi hoặc dung dịch đệm thích hợp để chuyển pha rắn
sang trạng thái có thể lưu giữ chất phân tích trong mẫu.
Tách chất phân tích: mẫu được hòa tan trong dung môi và cho qua cột. Pha
rắn sẽ lưu giữ chất phân tích và một số tạp chất
Loại tạp: dùng dung môi hoặc dung dịch đệm cho qua cột để loại tạp đã được
giữ lại trên pha rắn và làm giàu mẫu phân tích. Hoặc có thể rửa giải chất cần phân
tích ra trước và giữ lại tạp trên cột.
Rửa giải: dùng dung môi thích đẩy chất phân tích khỏi pha rắn. Dịch chiết
thu được sẽ được tiếp tục phân tích bằng các phương pháp thích hợp.
2.1.3. Dung môi chiết rửa
Dung môi nước có phụ gia QH4
2.1.4.Chất hoạt động bề mặt
2.1.4.1.Khái niệm
Chất hoạt động bề mặt là các chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của
chất lỏng. Phân tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu kỵ nước (Hydrophop) và
đầu ưa nước (Hydrophyl).Và tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào hai phần này.
Đầu kỵ nước phải đủ dài, mạch carbon từ 8 – 21,ankyl thuộc mạch ankan,
amken mạch thẳng hay có gắn vòng cyclo hoặc vòng benzen…
Đầu ưa nước phải là một nhóm phân cực mạnh như cacboxyl (- COOH),
Hydroxyl (-OH), amin(- NH2), sulfat (-OSO3)…
2.1.4.2. Các tính chất cơ bản
Tính thấm ướt
Khả năng tạo bọt
Khả năng hòa tan
Khả năng nhũ hóa
Điểm Kraft – điểm đục
HLB (tính ưa nước – tính ưa dầu – cân bằng)

SVTH: Nguyễn Thanh Ngân

25

K35A - Khoa Hóa học