Báo cáo nghiên cứu khoa học xây DỰNG PHƯƠNG PHÁP xác ĐỊNH TỔNG ASEN TRONG một số NGUỒN nước bề mặt ở THÀNH PHỐ đà NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ hấp THỤ PHÂN tử UV VIS

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009

XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔNG ASEN
TRONG MỘT SỐ NGUỒN NƯỚC BỀ MẶT Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS
AN ANALYTICAL METHOD DEVELOPMENT FOR THE DETERMINATION
OF TOTAL ARSENIC IN SOME SURFACE WATER SOURCES
IN DANANG CITY WITH THE UV-VIS SPECTROPHOTOMETER
ABSORBANCE MOLECULE METHOD
Lê Thị Mùi

Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT
Nước bề mặt là một hệ phức tạp bao gồm nhiều chất vô cơ và hữu cơ tồn tại ở nhiều
trạng thái khác nhau, trong đó phải kể đến hàm lượng kim loại nặng độc hại đặc biệt là Arsen
(As) - một chất kịch độc. Kết quả của việc xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As
trong nước bề mặt bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS và áp dụng để xác
định, đánh giá hàm lượng As trong một số nguồn nước mặt cho thấy As có mặt trong hầu hết
các nguồn nước mặt (từ 0,0027mg/lít đến 0,0123mg/lít) trên địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng
tuy nhiên mức độ an toàn vẫn nằm trong giới hạn cho phép của TCVN (0,05mg/lít).
ABSTRACT
Surface water is a complex system containing many organic and inorganic compounds
in different forms. Great attention is being paid to heavy metals because of their toxicities.
Especially, among them is Arsenic (As) – an extremely toxic metal. The protocol for total
Arsenic determination in water by means of the UV-VIS spectroscopy method has been set up.
The results of quantative analysis in some surface water sources in Danang city shows that
Arsen can be found in all the water samples (from 0,0027mg/lit to 0,0123mg/lit) but the arsen
content is below the permissible limit in accordance with the Vietnamese standard (0,05mg/lit).

1. Đặt vấn đề

Nước bề mặt đóng vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và xã
hội của con người, chủ yếu tập trung ở các ao, hồ, đầm... Hiện nay trên địa bàn thành
phố Đà Nẵng có khoảng 30 hồ, đầm thực hiện các chức năng chính là điều tiết nước,
điều hòa vi khí hậu, tạo cảnh quan đẹp và xử lý nước thải đô thị. Vì vậy sự nhiễm bẩn
bởi các chất độc hại và kim loại nặng trong nước bề mặt là điều không thể tránh khỏi .
Đặc biệt As là chất kịch độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc cấp tính và khi bị
nhiễm độc mãn tính có thể gây ra 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có các bệnh nan y
như ung thư da, phổi... Bệnh nhiễm độc mãn tính asen là một tai họa môi trường đối với
sức khỏe con người [1,3,5.6]. Vì vậy phân tích đánh giá hàm lượng As trong các nguồn
nước là việc làm cấp bách và là vấn đề quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học. Trong
đề tài này chúng tôi trình bày quy trình xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As
trong nước bề mặt bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS. Trên cơ sở
104


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009

phương pháp đã xây dựng áp dụng để phân tích As trong một số nguồn nước mặt trên
địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng .
2. Vật liệu và phương pháp thực nghiệm
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất.
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ:
- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV -VIS Jasca V-530 của Nhật Bản với cuvét
thạch anh
- Bộ cất As. Pipét chia độ đến 0,02ml; 0,1ml, bình định mức các loại...
2.1.2. Hóa chất.
Các hóa chất thuộc lo ại tinh khiết hóa học của Cộng hòa Pháp, Cộng hòa Đức:
Dung dịch gốc asen 1000ppm, H 2 O 2 30%. Muối: Natri Dietylditiocacbamat (Na-DDC),
AgNO 3 , KI, Pb(CH 3 COO) 2 , Na 2 S, SbCl 3 . Axit: HCl đặc, HNO 3 đặc, H 2 SO 4 đặc.
Thiếc hạt, kẽm hạt. Nước cất hai lần.

2.2. Lấy mẫu và xử lý mẫu:
Mẫu nước bề mặt được lấy ở các ao, hồ, đầm trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
theo quy trình của TCVN trong tháng 5 và tháng 6/2009. Mẫu nước đựng trong chai
nhựa polyetylen và được xử lý sơ bộ bằng HNO 3 đặc.
2.3. Phương pháp phân tích hóa học.
Để phân tích hàm lượng As trong nước bề mặt, chúng tôi sử dụng phương pháp
quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.
3. Kết quả và thảo luận
Các phương pháp xác định As rất đa dạng, tuy nhiên để phù hợp với điều kiện
của phòng thí nghiệm hiện nay, chúng tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử
UV-VIS với thuốc thử bạc dietylditiocacbamat (AgDDC) trong cloroform. Nguyên tắc
của phương pháp này là toàn bộ lượng asen có trong mẫu sẽ chuyển về asenat bằng
dung dịch KI hoặc NaI, sau đó dưới tác dụng của dòng hiđro mới sinh do phản ứng của
Zn với axit HCl asenat bị khử thành asin (AsH 3 ). Khí asin tạo thành đi qua ống hấp thụ
chứa bạc dietylditiocacbamat trong dung dịch piridin (hoặc cloroform) tạo thành một
phức chất màu đỏ.
3.1. Lập dựng phương pháp phân tích.
Để xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As trong nước chúng tôi đã tiến
hành khảo sát một số điều kiện tối ưu như chọn thể tích dung dịch hấp thụ AgDDC
trong cloroform, chọn thời gian phản ứng tạo phức màu, sự thay đổi cường độ màu của
phức theo thời gian,ảnh hưởng của sự có mặt các chất khác đến sự xác định As như S2-,
Sb3+ và đưa ra phương pháp loại trừ.
Để khảo sát thể tích dung dịch hấp thụ tối ưu, chúng tôi chọn các thể tích là 4, 5,
6, 7, 8 ml, kết quả cho thấy khi thể tích dung dịch hấp thụ là 6 ml thì mật độ quang của
105


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009

phức màu là lớn nhất.

Qua việc tham khảo tài liệu [2,4,7] cho thấy cường độ màu của phức AsDDC
giảm dần theo thời gian, do đó chúng tôi tiến hành khảo sát tìm thời gian phản ứng tối
ưu mà ở đó mật độ quang là lớn nhất. Thời gian phản ứng khảo sát lần lượt là 20 phút,
25 ph, 30 ph, 40 ph, 50 ph và 60 ph. Kết quả khảo sát cho thấy sau 30 phút khí asin đã
được hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch hấp thụ và mật độ quang đạt giá trị cao nhất.
Cường độ màu của phức AsDDC giảm dần theo thời gian nên chúng tôi đã khảo
sát sự thay đổi mật độ quang theo thời gian và kết quả cho thấy dung dịch có độ bền
màu trong khoảng 5 phút.
Phản ứng giữa AsH 3 với AgDDC bị cản trở bởi H 2 S và SbH 3 . H 2 S phản ứng
với thuốc thử tạo thành hợp chất có màu tương tự, SbH 3 cũng có khả năng phản ứng
tương tự như AsH 3 tạo hợp chất màu hồng nhạt. Do vậy chúng tôi tiến hành khảo sát
ảnh hưởng của sự có mặt S2- và Sb3+ đến quá trình xác định asen và kết quả cho thấy S2ảnh hưởng mạnh đến mật độ quang của dung dịch. Để loại trừ H 2 S chúng tôi dùng bông
thủy tinh tẩm Pb(CH 3 COO) 2 rồi sấy khô. Còn SbH 3 chỉ tạo màu hồng nhạt khi hàm
lượng của Sb3+ cao hơn 0.1mg/l mà trong nước thường thì nồng độ Sb3+ chỉ ở lượng vết
nên không cần phải loại trừ.
Như vậy qua kết quả khảo sát chúng tôi đã chọn được điều kiện tối ưu cho quá
trình phân tích hàm lượng As như sau:
Loại trừ S2-

Thể tích dd hấp thụ Thời gian tạo phức Thời gian ổn định màu
6ml

30 phút

Pb(CH 3 COO) 2

5 phút

Dựa trên các điều kiện tối ưu đã chọn chúng tôi xác định giới hạn nồng độ phát
hiện As3+ là 0,002mg/l tức 10 -4 mg asen và khoảng nồng độ tuyến tính của asen là

0.001-0.015mg.
Trên cơ sở các điều kiện tối ưu đã chọn, chúng tôi tiến hành xác định hiệu suất
thu hồi và sai số thống kê của phương pháp trên 2 mẫu giả qua năm lần thí nghiệm. Kết
quả phân tích cho thấy hiệu suất thu hồi của phương pháp đạt 90.53%, sai số nhỏ, độ
chính xác cao và hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt (bảng 3.1)
Bảng 3.1. Một số giá trị đánh giá sai số thống kê của phương pháp

Các đại lượng đặc trưng

As3+ 0,08 ppm

As3+ 0,12 ppm

Phương sai S2

3,48.10-7

8,48.10-7

Độ lệch chuẩn S

5,89.10-4

9,21.10-4

Hệ số biến động C v (%)

0,81

0,85

Độ sai chuẩn S x

2,63. 10-4

4,12. 10-4

Biên giới tin cậy ε
Sai số tương đối ∆ %
106

± 7,32.10-4
± 1,01

± 1,15.10-3
± 1,06


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009

Lấy 250ml mẫu nước
đã xử lý sơ bộ
Cô trên bếp cách cát
Còn lại khoảng 50ml
Thêm: - 5ml HNO3 đặc
- 2ml H2SO4 đặc
- 0,5ml H2O2 3%
Cô cạn đến bốc khói trắng
Cặn khô
- Để nguội

- Hòa tan bằng nước cất 2 lần
- Định mức lên 50ml
Dung dịch phân tích
Chuyển vào bình phản ứng. Thêm vào 10ml
HClđ, 6ml KI 15%, 1ml SnCl2. Để yên 15’

Dung dịch phản ứng
Thêm 5g Zn ạt.
h Để phản ứng xảy ra
trong 30’
Đo mật độ quang phức
màu

Hình 3.1. Quy trình phân tích mẫu nước bề mặt

Dựa trên kết quả đã khảo sát ở trên, chúng tôi đã xây dựng quy trình phân tích
hàm lượng As trong nước bề mặt, sơ đồ được trình bày trên hình 3.1.
3.2. Kết quả phân tích mẫu nước thực tế
Áp dụng quy trình đã được xây dựng ở trên, chúng tôi tiến hành xác định hàm
lượng asen trong một số mẫu nước bề mặt thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng trong
tháng 5 và tháng 6. Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.2 và 3.3.
Bảng 3.2. Nồng độ asen trung bình trong một số mẫu nước
thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng trong tháng 5.

Ngày lấy mẫu

Địa điểm lấy mẫu

Nồng độ asen (mg/l)

02/05/2009

Phía Bắc Hồ Bàu Tràm

0.00426

02/05/2009

Phía Nam Hồ Bàu Tràm

0,00702
107


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009

02/05/2009

Hồ Điều Tiết (P. Thanh Khê Tây)

Không phát hiện

05/05/2009

Hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung

0,00685

05/05/2009

Hồ Công Viên 29/3

0,00325

07/05/2009

Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên phải đê ngăn dòng)

0,00916

07/05/2009

Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên trái đê ngăn dòng)

0,00856

07/05/2009

Hồ Xuân Hà A

0.00650

09/05/2009

Hồ Đò Xu

0.00270

TCVN 5942- 1995

0,05

Bảng 3.3. Nồng độ asen trung bình trong một số mẫu nước
thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng trong tháng 6.

Ngày lấy mẫu

Địa điểm lấy mẫu

Nồng độ asen (mg/l)

20/06/2009

Phía Bắc Hồ Bàu Tràm

0.00457

20/06/2009

Phía Nam Hồ Bàu Tràm

0,00744

20/06/2009

Hồ Điều Tiết (P. Thanh Khê Tây)

Không phát hiện

22/06/2009

Hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung

0,00705

22/06/2009

Hồ Công Viên 29/3

0,00402

24/06/2009

Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên phải đê ngăn dòng)

0,00975

24/06/2009

Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên trái đê ngăn dòng)

0,01230

25/06/2009

Hồ Xuân Hà A

0.00820

25/06/2009

Hồ Đò Xu

0.00380

TCVN 5942- 1995

0,05

Kết quả phân tích mẫu nước, cho thấy: Asen có mặt trong hầu hết các nguồn
nước mặt trên địa bàn Thành phố Đà nẵng. Tuy nhiên mức độ an toàn vẫn nằm trong
giới hạn cho phép của TCVN. Hồ Đầm Rong có hàm lượng asen khá cao nguyên nhân
do ngoài chức năng điều tiết mưa, điều hòa khí hậu hồ còn tiếp nhận nước thải sinh hoạt
của khu vực dân cư trên một lưu vực rộng 205 hecta. Hồ Điều Tiết Phường Thanh Khê
Tây không phát hiện được sự có mặt của asen. Hồ này chức năng chính là điều tiết mưa,
góp phần tạo cảnh quan và điều hòa khí hậu cho khu vực dân cư xung quanh.

108


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009

4. Kết luận
Kết quả nghiên cứu quá trình xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As
trong nước bề mặt cho phép đưa ra những kết luận sau:
1. Khảo sát được các điều kiện tối ưu cho quy trình phân tích tổng hàm lượng asen trong

nước: thể tích dung dịch hấp thụ (AgDDC trong CHCl 3 ) là 6ml, thời gian phản ứng là
30 phút, cường độ màu của phức bền trong 5 phút.
2. Xác định được yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xác định asen là S2- và đưa ra phương
pháp loại trừ bằng Pb(CH 3 COO) 2 .
3. Xác định được giới hạn phát hiện nồng độ asen bằng phương pháp trắc quang phân tử
UV-VIS là 0.002 mg/l và khoảng nồng độ tuyến tính của As khi xác định bằng thuốc
thử AgDDC là 0.001-0.015 mg. Đánh giá sai số thống kê cho quy trình phân tích cho
thấy được mức độ chính xác của phương pháp.
4. Nghiên cứu xây dựng thành công quy trình phân tích asen trong nước bằng thuốc thử
AgDDC trong CHCl 3.
5. Áp dụng quy trình đã xây dựng phân tích một số mẫu n ước tro ng các hồ, bàu lớn
thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng để đánh giá mức độ ô nhiễm nước bởi asen. Kết quả
cho thấy hàm lượng asen trong các mẫu nước đều nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu
chuẩn môi trường của Việt Nam.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lê Huy Bá, Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh (2000).
[2] Bộ Y tế, Thường quy kỹ thuật định lượng asen trong thực phẩm, Ban hành theo quy
định số 2129/ QĐ - BYT ngày 04/06/2002 của Bộ trưởng bộ y tế (2002).
[3] Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, Chu Thị Thu Hiền, Kim loại nặng trong môi
trường nước. Một số kết quả phân tích và đánh giá tại khu vực Hà Nội, Hội nghị
khoa học phân tích hóa lý và sinh học Việt Nam lần thứ nhất (2000).
[4] Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu, Phân tích nước, NXB Khoa học
và kĩ thuật Hà Nội (1986).
[5] />[6] />[7] Arnold E. Greenberg, R. Rhodes, Lenore S.Clescerl, Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater, 16th Edition (1995).

109