Nghiên cứu áp dụng các kỹ thuật làm giàu kết hợp với phương pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc để xác định các dạng asen vô cơ

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

=======

ĐOÀN THỊ HẢI YẾN

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT LÀM GIÀU KẾT
HỢP VỚI PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG
DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC ĐỂ XÁC
ĐỊNH CÁC DẠNG ASEN VÔ CƠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2015


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

=======

ĐOÀN THỊ HẢI YẾN

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT LÀM GIÀU KẾT
HỢP VỚI PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG
DETECTOR ĐO ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC ĐỂ XÁC
ĐỊNH CÁC DẠNG ASEN VÔ CƠ
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN THỊ ÁNH HƢỜNG


HÀ NỘI - 2015


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Ánh Hƣờng
đã giao đề tài, đã tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài và viết luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn GS. Peter C. Hauser, TS. Mai Thanh Đức và
ThS. Bùi Duy Anh đã thiết kế lắp đặt và hỗ trợ các trang thiết bị cũng nhƣ tƣ vấn
kỹ thuật trong quá trình thực hiện nghiên cứu này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa Hoá, đặc biệt
là các thầy cô trong bộ môn Hoá Phân tích, đã cho tôi những kiến thức quý giá trong
quá trình học tập và thực hiện đề tài này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè, các sinh viên của bộ môn hoá
phân tích đã giúp đỡ, chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình tôi học tập và thực
hiện đề tài này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia
sẻ mọi khó khăn cùng tôi.
Hà Nội, ngày 09 tháng 11 năm 2015
Học viên

Đoàn Thị Hải Yến

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN.................................................................................................. 3
1.1. Asen và ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm ....................................................................... 3
1.1.1. Khái quát chung về Asen .................................................................................. 3
1.1.2. Độc tính và cơ chế gây độc của Asen ................................................................ 4
1.1.3. Một số quy định nồng độ giới hạn Asen trong nước uống và nước
ngầm…………….......................................................................................................... 7
1.1.4. Vấn đề ô nhiễm Asen trong nước ngầm trên thế giới và Việt Nam ...................... 8
1.2. Các phƣơng pháp phân tích Asen ................................................................................ 10
1.2.1. Phương pháp trắc quang- Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UVVIS với thuốc thử bạc dietydithiocacbamat (AgDDC) trong cloroform- Xác định
Asen tổng ................................................................................................................. 10
1.2.2. Phương pháp ICP- MS ( Inductively coupled plasma- Mass spectrometry) ...... 11
1.2.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS) .......... 11
1.2.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử- Kỹ thuật hydrua hóa HG- AAS
(hydride generation- atomic absorption spectrometry) ............................................... 12
1.2.5. Phương pháp điện hóa xác định hàm lượng Asen ............................................ 13
1.2.6. Phương pháp điện di mao quản xác định hàm lượng Asen ............................... 13
1.3. Phƣơng pháp điện di mao quản ................................................................................... 14
1.4. Một số kỹ thuật làm giàu trực tiếp trên cột trong phƣơng pháp điện di mao quản ........ 20
1.4.1. Kỹ thuật khuếch đại điện trường ..................................................................... 21
1.4.2. Kỹ thuật bơm mẫu lượng lớn .......................................................................... 21
1.4.3. Kỹ thuật làm giàu mẫu bằng pH (pH- Mediated stacking) ............................... 22
1.4.4. Kỹ thuật làm giàu đẳng điện ........................................................................... 23
1.4.5. Kỹ thuật làm giàu sử dụng sự khác biệt về pH giữa hai vùng mẫu (Dynamic
pH junction) ............................................................................................................. 24
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM........................................................................................... 27
2.1. Đối tƣợng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ................................................................. 27
2.1.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ................................................................... 27

2.1.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 27
2.2. Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu.............................................................................. 27
2.2.1. Thiết bị, dụng cụ .............................................................................................. 27
2.2.2. Hóa chất ......................................................................................................... 28
2.2.3. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và hóa chất thí nghiệm ..................................... 29

Comment [TA1]: Xem lại đánh sỗ trang phần
này, đánh theo la mã hoặc bỏ số trang ở phần
này đi, để trang 1 là mở đầu


2.2.4. Quy trình xử lý mao quản trước khi sử dụng .................................................... 29
2.2.5. Phương pháp xử lý mẫu ................................................................................... 29
2.3. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích ........................................ 30
2.3.1. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp
phân tích .................................................................................................................. 30
2.3.2. Độ chụm ( độ lặp lại) của phương pháp .......................................................... 31
2.3.3. Độ đúng của phương pháp ............................................................................. 32
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 33
3.1. Nghiên cứu khảo sát tối ƣu điều kiện phân tích As(III) trên thiết bị CE- C4D ................ 33
3.1.1. Khảo sát lựa chọn dung dịch đệm điện di ......................................................... 33
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng pH của dung dịch đệm Arg và CAPS ................................ 34
3.1.3. Khảo sát nồng độ axit ..................................................................................... 39
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của độ dẫn dung dịch đệm Arg và CAPS ở pH 9,6 ............ 41
3.1.5. Khảo sát thời gian bơm mẫu và chiều dài hiệu dụng của mao quản .................. 43
3.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của mangan (II) và sắt (II) ............................................... 46
3.1.7. Khảo sát điện thế tách ..................................................................................... 48
3.2. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đƣờng chuẩn xác định As(III)......................... 49
3.2.1. Khảo sát khoảng tuyến tính ............................................................................. 49
3.2.2. Đường chuẩn phân tích hàm lượng As(III) ....................................................... 50

3.3. Độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp thêm chuẩn trong phân tích
As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản ............................................................................. 53
3.4. Xác định gián tiếp As(V) qua phản ứng khử As(V) về As(III) ..................................... 54
3.5. Phân tích hàm lƣợng Asen trong mẫu nƣớc ngầm ....................................................... 54
KẾT LUẬN ........................................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................57
PHỤ LỤC ……………………………………………………………………..……………..62


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Một số tính chất của Asen ...................................................................................................... 3
Bảng 1.2: Hàm lƣợng Asen trong đá và trầm tích[39]............................................................................ 4
Bảng 1.3: Một số hợp chất của Asen gây độc tính với con ngƣời .......................................................... 5
Bảng 1.4: Quy định nồng độ giới hạn Asen trong nƣớc uống[41].......................................................... 7
Bảng 1.5: Một số quy định nồng độ giới hạn Asen trong nƣớc ở Việt Nam[12, 13].............................. 7
Bảng 3.1: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH của dung dịch đệm đến tín hiệu và hệ số làm giàu của
As(III) 40µM bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE- C4D ............................................... 35
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm Arg và CAPS ở pH 9,6 ................ 42
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu tới tín hiệu Asen khi chiều dài hiệu
dụng của mao quản leff= 46 cm ............................................................................................. 44
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu tới tín hiệu Asen khi chiều dài hiệu
dụng của mao quản leff= 48 cm ............................................................................................. 44
Bảng 3.6: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu tới tín hiệu Asen khi chiều dài hiệu
dụng của mao quản leff= 50 cm ............................................................................................. 45
Bảng 3.7: Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng Fe(II) đến tín hiệu As(III) ........................................... 46
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát loại bỏ ảnh hƣởng của hàm lƣợng Fe(II) đến tín hiệu As(III) 3200 µg/ l
bằng cách tạo phức Fe(II) với 1,10- phenanthrolin ................................................................ 47
Bảng 3.9: Ảnh hƣởng của điện thế tách tới tín hiệu As(III) ................................................................. 48
Bảng 3.10: Điều kiện tối ƣu cho phân tích As(III) bằng CE- C4D ....................................................... 49

Bảng 3.11: Nồng độ và diện tích pic trung bình của As(III) ................................................................ 49
Bảng 3.12: Giới ha ̣n phát hiê ̣n và giới ha ̣n đinh
̣ lƣơng của Asen ........................................................ 51
Bảng 3.13: Kết quả so sánh giữa giá trị a với giá trị 0 của phƣơng trình đƣờng chuẩn As(III) ........... 52
Bảng 3.14: Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp phân tích As(III) bằng hệ thiết bị
điện di mao quản .................................................................................................................... 53
Bảng 3.15: Hiệu suất thu hồi As(V) sau phản ứng khử về As(III) ....................................................... 54
Bảng 3.16: Kết quả hàm lƣợng As(III) và As(V) của các mẫu nƣớc của CTCP nƣớc sạch số 2, Gia
Lâm, Hà Nội ........................................................................................................................... 55


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Sơ đồ phân tích hệ điện di mao quản .................................................................................... 14
Hình 1.2. Mặt cắt ngang của mao quản ................................................................................................ 16
Hình 1.3. Lớp điện tích kép trên bề mặt mao quản ............................................................................... 16
Hình 1.4. Ảnh hƣởng của dòng EOF đến tốc độ của các ion trong quá trình điện di ........................... 16
Hình 1.5. Các kĩ thuật bơm mẫu trong phƣơng pháp điện di mao quản ................................................ 18
Hình 1.6. Nguyên lý hoạt động của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc .............................................. 19
Hình 1.7 : Cơ chế của kỹ thuật làm giàu khuyếch đại điện trƣờng ....................................................... 21
Hình 1.8: Cơ chế của kỹ thuật làm giàu bơm mẫu lƣợng lớn ............................................................... 22
Hình 1.9: Cơ chế của kỹ thuật làm giàu trên cơ sở sự chênh lệch về độ pH ........................................ 23
Hình 1.10: Cơ chế của kỹ thuật làm giàu đẳng điện ITP ...................................................................... 24
Hình 1.11: Cơ chế của kỹ thuật làm giàu dựa trên sự khác nhau giữa pH của vùng đệm điện di và mẫu
phân tích ................................................................................................................................. 25
Hình 2.1: Hệ thiết bị điện di mao quản CE-C4D tự chế, bán tự động ................................................... 28
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình xử lý mẫu nƣớc ngầm để phân tích hàm lƣợng As(III) ............................... 30
Hình 3.1: Điện di đồ As(III) 40µM/ axit 15mM với pha động điện di là Arg: CAPS/ MES/ MOPS/ CHES
................................................................................................................................................ 34
Hình 3.2: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của hệ số làm giàu As(III) vào độ dẫn của dung dịch đệm điện

di Arg: CAPS ......................................................................................................................... 35
Hình 3.7: Tín hiệu As(III) 40 µM khi dùng đệm Arg 14: CAPS 60 mM, ............................................ 38
Hình 3.9: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của hệ số làm giàu As(III) vào nồng độ axit của nền mẫu ..... 40
Hình 3.10: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit formic ............................................................. 40
Hình 3.11: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit axetic............................................................... 40
Hình 3.12: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit oxalic .............................................................. 41
Hình 3.13: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit maleic ............................................................. 41
Hình 3.15: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit formic 15mM .................................................. 42
Hình 3.16: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit axetic 15mM ................................................... 42
Hình 3.17: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit oxalic 15mM ................................................... 43
Hình 3.18: Tín hiệu As(III) 40 µM pha trong nền axit maleic 15mM .................................................. 43
Hình 3.21: Khảo sát khoảng tuyến tính As(III) .................................................................................... 50


Hình 3.22: Đƣờng chuẩn phân tích hàm lƣợng As(III)......................................................................... 50
Hình 3.23. Đồ thị thể hiện hàm lƣợng Asen của các mẫu nƣớc ngầm phân tích đƣợc so với TCVN về
hàm lƣợng Asen trong nƣớc uống (10µg/ l) và trong nƣớc ngầm (50µg/ l) .......................... 55


MỞ ĐẦU
Tình trạng ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm hiện đang là mối quan tâm không
chỉ Việt Nam mà còn cả trên thế giới. Tại một số vùng ở Việt Nam việc sử dụng nguồn
nƣớc ngầm có nguy cơ ô nhiễm asen làm nguồn nƣớc sinh hoạt hàng ngày vẫn còn tiếp
diễn, gây ảnh hƣởng xấu tới sức khỏe của con ngƣời.
Trong nƣớc, Asen tồn tại cả dạng vô cơ và hữu cơ với các hợp chất chủ yếu là
metylasonic, dimetylasinic, asenit (As(III)) và asenat (As(V)). Tỷ lệ As(III) so với
As(V) có thể dao động từ 0,1 : 1 cho đến 10 : 1 tùy vào từng vùng và tỷ lệ này thay đổi
theo mùa [33]. Theo các số liệu nghiên cứu đƣợc về cơ chế giải phóng As từ trong
trầm tích vào nƣớc ngầm, môi trƣờng nƣớc ngầm ở Việt Nam chủ yếu có tính khử
[31]. Do vậy, tiểu phần As vô cơ chủ yếu trong nƣớc ngầm ở Việt Nam là As(III). Mặt

khác, độc tính của asen phụ thuộc vào trạng thái oxi hóa của Asen, phụ thuộc vào dạng
tồn tại vô cơ hay hữu cơ. Độc tính của các dạng Asen vô cơ cao hơn so với các dạng
Asen hữu cơ; trong đó, độc tính của các dạng hợp chất của Asen hóa trị III cao hơn các
dạng hợp chất của Asen hóa trị V[25].
Do đó, việc xác định hàm lƣợng Asen trong nƣớc ngầm, đặc biệt là xác định
các dạng asen vô cơ, trƣớc khi khai thác là yêu cầu cấp thiết, nhằm góp phần cung cấp
nguồn nƣớc sạch, đảm bảo sức khỏe của ngƣời dân.
Hiện nay, có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau để xác định hàm lƣợng Asen
tổng cũng nhƣ các dạng asen nhƣ phƣơng pháp trắc quang (UV- VIS), phƣơng pháp
phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS), phƣơng pháp phổ khối plasma cảm
ứng (ICP- MS), phƣơng pháp điện hóa, phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao,....
song các phƣơng pháp này đều đƣợc tiến hành trong phòng thí nghiệm với trang thiết
bị phức tạp và đòi hỏi quy trình bảo quản mẫu nghiêm ngặt hoặc phải kết hợp với kỹ
thuật tách ngay tại hiện trƣờng nhằm tránh sự oxi hóa dạng As(III) lên dạng As(V) khi
tiến hành phân tích dạng Asen. Trong khi đó, trang thiết bị máy điện di thiết kế tƣơng
đối gọn nhẹ, thao tác đơn giản không chỉ phù hợp cho việc phân tích hàm lƣợng Asen

1


trong phòng thí nghiệm mà còn có thể tối ƣu hóa thiết bị cho mục đích phân tích các
dạng Asen vô cơ ngay tại hiện trƣờng.
Trƣớc đó, nhóm nghiên cứu chúng tôi tác giả Nguyễn Thị Ánh Hƣờng [2, 22]
đã thành công trong việc xây dựng quy trình xác định hàm lƣợng nhỏ các dạng asen vô
cơ bằng phƣơng pháp điện di mao quản kết hợp với detector độ dẫn không tiếp xúc
kiểu kết nối tụ điện ( CE- C4D); giới hạn phát hiện As(V) là 2µg/ l và giới hạn định
lƣợng là 7,4 µg/ l; tuy nhiên, giới hạn phát hiện As(III) còn khá cao là 73 µg/l chƣa
đáp ứng đƣợc quy định về mức cho phép về hàm lƣợng Asen là 50µg/ l đối với nƣớc

Comment [TA2]: Trích dẫn QCVN của Bộ

TNMT

ngầm (QCVN 02: 2009/ BYT)[13] và 10µg/l đối với nƣớc uống (QCVN 01: 2009/

Comment [TA3]: Trích dẫn quy định về nước
ăn uống

BYT)[12]. Do đó, với mục đích làm tăng độ nhạy của phƣơng pháp phân tích Asen,
đặc biệt là tăng độ nhạy của phƣơng pháp đối với phép phân tích trực tiếp As(III),
chúng tôi tiếp tục nghiên cứu sử dụng các kỹ thuật làm giàu trực tiếp với đề tài là:
“Nghiên cứu áp dụng các kỹ thuật làm giàu kết hợp với phương pháp điện di mao
quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc để xác định các dạng Asen vô cơ ”,
hy vọng sẽ góp một phần nhỏ làm phong phú thêm công cụ kiểm tra hàm lƣợng các
dạng asen vô cơ trong mẫu nƣớc, đáp ứng nhu cầu thực tế hiện nay.

2


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1.

Asen và ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm

1.1.1. Khái quát chung về Asen
Asen là nguyên tố hình thành tự nhiên trong vỏ Trái Đất. Asen là nguyên tố á
kim, mang cả tính chất kim loại và phi kim. Asen thƣờng đƣợc đề cập đến nhƣ là một
kim loại. Asen nguyên chất tồn tại ở thể rắn, màu xám. Asen tồn tại ở 4 trạng thái oxy
hóa: -3, 0, +3, +5.. [11, 21, 25, 30, 40]
Bảng 1.1: Một số tính chất của Asen

Đặc điểm

Tính chất

M ( g/ mol)

74,92

Dạng thù hình

Màu vàng (phân tử phi kim), màu
đen và xám (á kim)

Tính chất vật lý

Mùi tỏi, độc; dễ nghiền thành bột,
dẫn điện, dẫn nhiệt tốt

Hóa trị

-3, 0, +3 và +5
Độc tính của As phụ thuộc vào dạng tồn tại

Asen tan trong nƣớc và hầu nhƣ không tồn tại ở dạng nguyên tố mà hình thành
các hợp chất, gọi là các “Arsenicals”. Tuy nhiên, asen tồn tại trong môi trƣờng dƣới
dạng hợp chất thành asen vô cơ và asen hữu cơ. Asen vô cơ là hợp chất của asen với
một số nguyên tố nhƣ clo và lƣu huỳnh. Hợp chất của asen với với cacbon và hydro
đƣợc gọi là hợp chất asen hữu cơ. Đa số các hợp chất của Asen là dạng bột màu trắng
hoặc không màu, không mùi và hầu hết không vị. Asen vô cơ tự nhiên có trong đất và
nhiều loại khoáng vật, đặc biệt là các khoáng của chì hoặc đồng.

Asen tồn tại trong tự nhiên chủ yếu trong các loại đá và trầm tích, bảng 1.2.
Song Asen thực sự trở thành mối đe dọa đối với sức khỏe con ngƣời khi chúng đƣợc
thải ra từ đá thuộc tầng chứa nƣớc hoặc từ trầm tích vào nƣớc ngầm và sau đó nguồn
nƣớc ngầm này lại đƣợc con ngƣời sử dụng cho sinh hoạt hàng ngày, nƣớc uống.
Nghiên cứu cũng đã chỉ ra trong hầu hết các trƣờng hợp thì asen trong đá và trầm tích
3


xâm nhập vào môi trƣờng chỉ xảy ra do điều kiện địa hóa của tự nhiên đẫn đến ô
nhiễm Asen cao trong nƣớc ngầm.
Bảng 1.2: Hàm lượng Asen trong đá và trầm tích[39]
Loại đá và trầm tích
Hàm lƣợng Asen (mg/ kg)
Trung bình

Khoảng giới hạn

Cát kết ( sa thạch)

4,1

0,6 ÷ 120

Đá vôi

2,6

0,4 ÷ 20

Đá hoa cƣơng (Granite)

1,3

0,2 ÷ 15

Đá Basalt

2,3

0,2 ÷ 113

Cát phù sa (Bengal)

2,9

1,0 ÷ 6,2

Bùn phù sa (Bengal

6,5

2,7 ÷ 15

Đất bùn (Argentina)

-

5,4 ÷ 18

Các hợp chất Asen sử dụng trong thƣơng mại và trong công nghiệp nhƣ trong

sản xuất bóng bán dẫn, laser, chất bán dẫn cũng nhƣ trong chế biến thủy tinh, bột màu,
dệt may, giấy, keo dán kim loại, chất bảo quản gỗ cũng nhƣ trong sản xuất đạn dƣợc.
Ngoài ra, các hợp chất của Asen còn đƣợc sử dụng trong quá trình thuộc da và thuốc
trừ sâu, phụ gia thức ăn, dƣợc phẩm (ở mức hạn chế)[40].
1.1.2. Độc tính và cơ chế gây độc của Asen
 Độc tính của Asen
Độc tính của các As phụ thuộc vào cấu tạo hóa học cuả chúng và đƣợc sắp xếp
theo thứ tự sau: arsenite> arsenate> monomethylarsonate> dimethylarsinate. As3+ có
độc tính lớn hơn As5+ khoảng 60 lần; các hợp chất As vô cơ có độc tính cao hơn các
As hữu cơ khoảng 100 lần. Điều này cũng có thể giải thích là do các hợp chất asenit ,
asenat vô cơ bền hay có khả năng hòa tan trong nƣớc đều dễ dàng hấp thụ vào dạ dày
và các tế bào của cơ thể. Mặt khác, dạng xâm nhập chính của Asen vào cơ thể là các
hợp chất dạng asen vô cơ mà trong đó As(III) dễ hấp thụ vào con ngƣời qua con đƣờng
4


ăn uống, trao đổi chất vì dễ hòa tan vào nƣớc hơn so với As(V); hơn nữa, As(V) đƣợc
bài tiết (chủ yếu qua nƣớc tiểu) nhanh hơn As(III). [25, 40].
Bảng 1.3: Một số hợp chất của Asen gây độc tính với con người
Hợp chất

Công thức hóa học

Arsenic trioxide

As2O3

Arsenous acid

H3AsO3

-

Arsenite

H2AsO3 , HAsO32-, AsO33-

Arsenic pentoxide

As2O5

Arsenic acid

H3AsO4
-

Arsenate

H2AsO4 , HAsO42-, AsO43-

Arsanilic acid

C6H4NH2AsO(OH)2

Arsenobetaine

(CH3)3As+CH2COO-

Arsenocholine

(CH3)3AsCH2CH2OH

Dimethylarsinic acid

(CH3)2AsO(OH)

Methylarsonic acid

CH3AsO(OH)2

Nhiễm độc Asen có thể gây ra hàng loạt các vấn đề nguy hại đe dọa tới sức khỏe
của con ngƣời. Các triệu chứng khi nhiễm độc Asen bao gồm tổn thƣơng da, ung thƣ
da, ung thƣ phổi và bàng quang, các bệnh về dạ dày, ruột và phổi. Ngộ độc asen cũng
gây ra chậm phát triển nhận thức ở trẻ em. Các triệu chứng phổ biến nhất khi nhiễm
độc Asen mãn tính là thay đổi sắc tố da và hình thành lớp sừng (xơ cứng, lớp dày và
xuất hiện các nốt trên da) và thƣờng xuất hiện ở vùng cơ thể ít tiếp xúc với ánh sáng
nhƣ vùng ngực, bụng, lƣng. Hình thành lớp sừng dày, xơ cứng, các nốt sần chủ yếu ở
lòng bàn tay và lòng bàn chân. Các nốt sần dày lên, da có thể bị nứt và dễ bị nhễm
trùng dẫn đến suy nhƣợc và đau đớn.
Song không phải bất cứ ai tiếp xúc với hàm lƣợng asen vƣợt quá giới hạn cho
phép đều bị nhiễm độc Asen. Việc phơi nhiễm Asen tiềm ẩn rủi ro tới sức khỏe của
con ngƣời. Rủi ro sức khỏe do nhiễm độc Asen không chỉ phụ thuộc vào hàm lƣợng
Asen mà còn phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc; hơn nữa, phụ thuộc vào chế độ ăn
uống, do di truyền....
5


 Cơ chế gây độc của Asen[17]
Asen đi vào cơ thể con ngƣời bằng tất cả các con đƣờng có thể nhƣ: hít thở, ăn
uống và thẩm thấu qua da. Trong đó, uống nƣớc nhiễm Asen là con đƣờng chính để
Asen xâm nhập vào cơ thể con ngƣời. Khi vào cơ thể, chúng thể hiện độc tính, đặc biệt

là As(III) tấn công vào các nhóm hoạt động –SH của enzym, làm cản trở sự hoạt động
của enzym:

Mặt khác, AsO43- có tính chất tƣơng tự PO43- sẽ thay thế ion PO43- gây ức chế
enzym, ngăn cải tạo ra ATP là chất sản sinh ra năng lƣợng.

Nhƣ vậy, tác dụng sinh hóa chính của Asen là làm đông tụ protein, tạo phức với
enzym và phá hủy quá trình photphat hóa tạo ra ATP.
6


1.1.3. Một số quy định nồng độ giới hạn Asen trong nƣớc uống và nƣớc ngầm
Asen ( As) đƣợc biết chủ yếu bởi độc tính của nó với sức khỏe con ngƣời, đe
dọa nghiêm trọng tới sức khỏe hàng triệu ngƣời trên thế giới. Đặc biệt, ở một số nƣớc
châu Á việc sử dụng nguồn nƣớc ngầm (nƣớc giếng) dùng trong sinh hoạt thay thế
nguồn nƣớc mặt ô nhiễm khiến cho nguy cơ ô nhiễm Asen càng trở lên trầm trọng.
Cục bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (US- EPA) và tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã quy
định hàm lƣợng As trong nƣớc uống là 10µg/ l. Trong khi đó, các nƣớc đang phát triển
bởi hạn chế về kinh tế cũng nhƣ khó khăn trong việc áp dụng kỹ thuật mới nên vẫn sử
dụng tiêu chuẩn cũ, hàm lƣợng Asen quy định trong nƣớc uống là 50µg/ l.
Bảng 1.4: Quy định nồng độ giới hạn Asen trong nước uống[41]
Tổ chức

Hàm lƣợng (µg/ l)

EPA

50

EU

50

WHO

10

USEPA

20

Đức

10

Hà Lan

10 ÷ 60

Bảng 1.5: Một số quy định nồng độ giới hạn Asen trong nước ở Việt Nam[12, 13]
Tiêu chuẩn

Đối tƣợng

QCVN 02 : 2009/ BYT - Cơ sở cung cấp nƣớc
Nƣớc sinh hoạt

Hình thức khai thác nƣớc

Hàm lƣợng (µg/ l)

10
50

hộ gia đình
QCVN 01 : 2009/ BYT

Nƣớc uống

10

- Nƣớc ăn uống

7


1.1.4. Vấn đề ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm trên thế giới và Việt Nam
1.1.4.1.

Vấn đề ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm trên thế giới

Sự phơi nhiễm cao Asen trong nƣớc uống diễn ra trong nhiều thập kỷ ở một số
vùng trên thế giới nhƣ Trung Quốc, một số nƣớc thuộc trung tâm và Nam Mỹ và hầu
hết các nƣớc này đều sử dụng nguồn nƣớc ngầm làm nguồn nƣớc uống. Một số vùng ô
nhiễm hàm lƣợng asen cao nhƣ Bangladesh, Trung Quốc, Tây Bengal (Ấn Độ),
Argentina, Úc, Chile, Mexico, Mỹ và Việt Nam. Một số vùng mỏ, nung chảy và các
hoạt động công nghiệp khác ở Nhật Bản, Mexico, Thái Lan, Brazil, Úc và Mỹ cũng
giải phóng một lƣợng asen vào nƣớc[41]. Phơi nhiễm Asen lớn nhất đƣợc biết đến
trong lịch sử xảy ra ở Bangladesh và các vùng cận kề Tây Bengal, Ấn Độ với 35÷ 77
triệu ngƣời nhiễm độc Asen khi sử dụng nguồn nƣớc ô nhiễm Asen làm nƣớc uống.
Hầu hết nguồn nƣớc uống của ngƣời dân thuộc các vùng nông thôn Bangladesh đƣợc

lấy từ các giếng khoan nông. Hàm lƣợng Asen trung bình xác định đƣợc tại các giếng
nƣớc ngầm phía nam và phía đông Bangladesh là 135 µg/ l. Trên 60% số giếng trong
vùng bị ô nhiễm Asen nghiêm trọng với hàm lƣợng Asen vƣợt quá 1000 µg/ l[41].
1.1.4.2.

Vấn đề ô nhiễm Asen trong nƣớc ngầm ở Việt Nam

Asen là một nguyên tố không chỉ có trong nƣớc mà còn có trong không khí, đất,
thực phẩm và có thể xâm nhập vào cơ thể con ngƣời. Điều tra sơ bộ đã có thể khẳng
định nguyên nhân chủ yếu khiến nƣớc ngầm ở nhiều vùng thuộc nƣớc ta nhiễm asen là
do cấu tạo địa chất. Giống nhƣ hầu hết các nƣớc Đông Nam Á các lớp đất Việt Nam
nhận trầm tích từ vùng Hymalaya rửa trôi xuống do mƣa và kéo theo đó là các trầm
tích giàu Asen. Kết quả asen từ các trầm tích đƣợc hấp thụ vào các lớp chƣa oxit sắt và
xâm nhập vào các nguồn nƣớc ngầm[3, 4, 41].
Ngoài những nguyên nhân tự nhiên ở trên thì ảnh hƣởng của chiến tranh Việt
Nam, chiến dịch “Operation Ranch Hand” (một dự án quân sự của Hoa kỳ từ ngày 10
tháng 8 năm 1961 đến tháng 10 năm 1971 sử dụng hợp chất diệt cỏ có chứa asen) cũng
là nguyên nhân gây ô nhiễm Asen trầm trọng đối với nƣớc ta.
Tuy nhiên, cũng không loại trừ ô nhiễm là do tác động của con ngƣời nhƣ gần
các nhà máy hoá chất, những khu vực dân tự động đào và lấp giếng không đúng tiêu
8


chuẩn kỹ thuật khiến chất bẩn, độc hại bị thẩm thấu xuống mạch nƣớc. Asen đƣợc sử
dụng nhiều trong công nghiệp và đƣợc sử dụng hạn chế trong thuốc trừ sâu, chất phụ
gia trong thức ăn gia súc và trong các dƣợc phẩm. Dạng tồn tại và hàm lƣợng asen phụ
thuộc vào một số nhân tố, bao gồm sự oxi hóa và các nhân tố sinh học. Trong các
nguồn nƣớc tự nhiên dạng Asen thƣờng xuất hiện nhất là Asenite (As3+) hay arsenate
(As5+). Hàm lƣợng Asen trong nƣớc ngầm trung bình từ 1÷ 2 µg/ l, một số vùng núi
lửa và mỏ khoáng sunfua có hàm lƣợng asen trong nƣớc ngầm lên tới 3 mg/ l[3, 4, 41].

Theo khảo sát tổ chức Unicef, tại Việt Nam hiện nay, số ngƣời có nguy cơ mắc
bệnh do tiếp xúc với thạch tín lên tới 10 triệu ngƣời. Những nghiên cứu gần đây cho
thấy vùng châu thổ sông Hồng có nhiều giếng khoan có hàm lƣợng Asen vƣợt quá tiêu
chuẩn cho phép của Tổ chức Y tế Thế giới cũng nhƣ tiêu chuẩn Việt Nam. Những
vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là Hà Nam, Nam Hà Nội, Hà Tây (cũ), Nam Định,
Ninh Bình. Mức độ ô nhiễm Asen ở tỉnh Hà Nam là cao nhất so với cả nƣớc (50,2% số
giếng khoan ở Hà Nam có nồng độ Asen trên 0,05 mg/l) [3, 4, 41].
Theo đánh giá của UNICEF, khu vực phía nam Hà Nội ô nhiễm asen nặng nhất,
thậm chí đứng đầu danh sách các địa chỉ ô nhiễm asen trên toàn quốc. 34% số mẫu
nghiên cứu tại một địa bàn phía nam Hà Nội có hàm lƣợng asen vƣợt quá tiêu chuẩn
cho phép. Nghiên cứu đƣợc thực hiện tại 500 giếng khoan vào mùa khô tại một số khu
vực thuộc phƣờng Quỳnh Lôi (quận Hai Bà Trƣng) do Viện KHCNMT Liên bang
Thụy Sỹ và Liên đoàn Địa chất Thủy văn – Công trình Miền Bắc thực hiện.
Đáng chú ý, hàm lƣợng asen trong nƣớc ở khu vực Hà Nội có xu hƣớng cao
hơn so với 5 – 6 năm trƣớc. Khảo sát trên diện rộng ở 12 tỉnh thực hiện từ tháng 11/
2003 đến tháng 4/ 2004 do UNICEF tài trợ, với 12.461 mẫu phân tích từ các giếng
khoan cho thấy, hàng chục triệu ngƣời Việt Nam đang phải sử dụng nƣớc sinh hoạt và
ăn uống lấy từ tầng nƣớc ngầm bị ô nhiễm asen.
Thống kê ban đầu của UNICEF cho biết khoảng 10 triệu ngƣời ở Việt Nam có
nguy cơ bị bệnh do tiếp xúc với asen. Những số liệu thu thập đƣợc cho thấy ô nhiễm
asen ở miền Bắc cao hơn miền Nam[3, 4, 41].

9


Viện Địa lý thuộc Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam thực hiện từ năm
2001 thực hiện một nghiên cứu đánh giá chất lƣợng nƣớc ngầm tại các huyện Bình
Lục, Lý Nhân, Duy Tiên, Kim Bảng, Thanh Liêm (tỉnh Hà Nam) một cách ngẫu nhiên.
Kết quả cho thấy hàm lƣợng asen trong nƣớc ngầm qua xét nghiệm mẫu nƣớc của 56
giếng khoan của những nơi này có mức độ ô nhiễm asen rất cao.

UNICEF khẳng định mức độ ô nhiễm asen của Hà Nam nghiêm trọng nhƣ
ở Bangladesh - nơi đƣợc đánh giá là có độ ô nhiễm asen cao trên thế giới.
Tuy nhiên, khảo sát của các chuyên gia tại ba xã Hòa Hậu, Bồ Đề và Vĩnh Trụ
(tỉnh Hà Nam) phát hiện 28,3% bị các bệnh về da (so với tỷ lệ trung bình cả nƣớc là
3÷ 5%)[3, 4, 41].
Tại ba xã này tỷ lệ ung thƣ các bộ phận tiêu hoá và tiết niệu cao hơn các dạng
ung thƣ khác. Có 31 trƣờng hợp thiếu máu trong đó 28 ngƣời thiếu máu có liên quan
đến nhiễm độc asen mãn tính.
Mới đây, tại thôn Thống Nhất (xã ứng Hoà, tỉnh Hà Tây), ngƣời ta cũng phát
hiện 22 ngƣời bị chết do ung thƣ trong vòng 10 năm qua mà nguyên nhân đầu tiên
đƣợc xem xét đến là do ngƣồn nƣớc nhiễm asen cao gấp 17÷ 30 lần mức độ cho phép.
1.2.

Các phƣơng pháp phân tích Asen

1.2.1. Phương pháp trắc quang- Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV- VIS
với thuốc thử bạc dietydithiocacbamat (AgDDC) trong cloroform- Xác định
Asen tổng
Toàn bộ lƣợng Asen có trong mẫu sẽ chuyển về dạng asenat bằng dung dịch KI
hoặc NaI, sau đó dƣới tác dụng của dòng hidro mới sinh do phản ứng của Zn với axit
HCl, Asenat bị khử thành Asin (AsH3). Khí Asin tạo thành đi qua ống hấp thụ chứa
bạc dietylditiocacbamat trong dung dịch piridin (hoặc cloroform) tạo thành phức chất
màu đỏ. Đo quang phổ của phức chất màu đỏ- tím đƣợc tạo thành ở bƣớc sóng 510 nm
hoặc 525 nm tƣơng ứng với mỗi dung môi. Phƣơng pháp này dùng để xác định nồng
độ Asen trong khoảng từ 0,0001 đến 0,1 ng/ l[16].

10

Comment [TA4]: Nếu mà chuyển thành phân
tích các dạng asen thì hay hơn. Trường hợp ko

kịp thì phân làm 2, các PP xác định tổng hàm
lượng asen và một số PP xác dịnh các dạng
asen,
Chú ý, người ta có thể sử dụng PP xác định
tổng kết hợp với 1 kỹ thuật tách tại hiện trường
là cũng xác định được dạng


1.2.2. Phương pháp ICP- MS ( Inductively coupled plasma- Mass spectrometry)
Phƣơng pháp này có thể xác định đồng thời nhiều kim loại trong dung dịch.
Mẫu phân tích dạng lỏng đƣợc bơm vào nguồn plasma, tại đây xảy ra quá trình hóa
hơi, nguyên tử hóa và ion hóa mẫu. Các ion tạo thành đƣợc dẫn khỏi buồng plasma
bằng bơm chân không và sau đó đƣợc phân tách dựa trên tỷ lệ khối lƣợng/ điện tích và
đƣợc phát hiện bằng nhân quang điện.[38]
Tác giả S. Pansamut và G. Wattayakorn [35] đã xác định tổng hàm lƣợng Asen
bằng phƣơng pháp ICP- MS trong các mẫu nƣớc thuộc Tambon Ongpra, Thái Lan từ
58 ÷ 32,961 µg/ l và hàm lƣợng asen trung bình là 3,944 µg/ l.
Các tác giả Z. Cheng, Y. Zheng, R. Mortlock và A. van Geen [42] cũng đã sử
dụng phƣơng pháp ICP- MS phân tích hàm lƣợng tổng Asen (đồng thời với các kim
loại khác) trong 629 mẫu nƣớc ngầm thu thập từ các giếng thuộc Bangladesh (đông
bắc Araiharzar) với giới hạn phát hiện rất thấp của Asen là 0,07 µg/ l.
1.2.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS)
Với phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit một thể tích mẫu nhỏ
( khoảng 5÷ 50µl) đƣợc bơm vào lò graphit. Tại đây mẫu đƣợc làm khô, hóa hơi và
nguyên tử hóa bằng nguồn điện. Chùm sáng đơn sắc của các nguyên tố cần quan tâm
phát ra từ đèn catot rỗng đƣợc chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do và một đầu dò xác
định lƣợng tia sáng bị hấp thụ. Lƣợng tia sáng bị hấp thụ này tỷ lệ thuận với lƣợng
mẫu ban đầu[7, 38].
Phƣơng pháp GF- AAS đƣợc các tác giả Lisia Maria Gobbo Santos và Silvana
do Couto Jacob[27] lựa chọn để xác định tổng hàm lƣợng Asen trong các mẫu nƣớc

với giới hạn phát hiện đạt đƣợc rất thấp là 0,13 µg/ l và giới hạn định lƣợng là 1,04 µg/
l với độ đúng dƣới 15%, độ chính xác 96%. Các dạng As(III) và As(V) đƣợc phân tách
bằng cách sử dụng cột trao đổi ion (Dowex 1X8, Cl- ) và hiệu suất thu hồi với As(III)
là 98% và 90% đối với As(V).
Raad Al Shukry, Christophe Dagot, Jean-Claude Bollinger [32] đã áp dụng
phƣơng pháp GF- AAS phân tích tổng hàm lƣợng Asen trong mẫu nƣớc ngầm và đạt
giới hạn phát hiệ 0,26 µg/ l. Ƣu điểm của phƣơng pháp này có thể phân tích 20 mẫu
trong 1 giờ. Hiệu suất thu hồi đạt đƣợc từ 91 ÷ 105% với độ lệch chuẩn <5%. Ảnh
11


hƣởng của cation và các anion trong nƣớc ngầm cũng đƣợc các tác giả nghiên cứu. Chỉ
anion photphat và anion silicat với hàm lƣợng 4 và 20 mg/ l tƣơng ứng gây ảnh hƣởng
tới tín hiệu Asen thu đƣợc (tại mức tổng hàm lƣợng Asen vô cơ là 4 µg/ l).
1.2.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử- Kỹ thuật hydrua hóa HG- AAS
(hydride generation- atomic absorption spectrometry)
Phƣơng pháp HG- AAS là phƣơng pháp phổ biến, đơn giản, hiệu quả để phân
tích tổng hàm lƣợng Asen trong nƣớc với độ nhạy cao mức µg/ l đến mg/ l, thời gian
phân tích ngắn và giá thành rẻ. Nguyên tắc của phƣơng pháp là: khử As(V) về As(III).
Sau đó, As(III) đƣợc chuyển thành dạng hydrua hóa asin bằng phản ứng với Zn và axit
clohydric hoặc NaBH4. Khí asin sinh ra đƣợc dẫn vào ngọn lửa đền khí Argon- H2 tạo
thành đám hơi nguyên tử tự do. Chiếu chùm sáng đơn sắc của nguyên tố cần quan tâm
tạo bởi đèn catot rỗng vào đám hơi nguyên tử này. Đầu dò xác định lƣợng ánh sáng bị
hấp thụ bởi asin [ 7,38].
Tác giả T. Tsetsegmaa, TS. Darjaa và D. Dorj [37] tiến hành xác định hàm
lƣợng Asen trong mẫu nƣớc ngầm bằng phƣơng pháp HG- AAS đạt đƣợc giới hạn
phát hiện thấp 0,3 µg/ l.
Các tác giả Shraim, Amjad [34] cùng các cộng sự đã tiến hành định lƣợng tổng
hàm lƣợng Asen (arsenit+ arsenate+ axit monomethylarsonic và axit dimethyularsinic
) trong các mẫu nƣớc ngầm thu thập từ các vùng khác nhau thuộc United Arbab

Emirates sử dụng HG- AAS và L- cysteine (thuốc thử của quá trình khử) trong môi
trƣờng nồng độ axit thấp 0,04- 0,06 M HNO3, 2% L- cysteine với giới hạn phát hiện
0,2µg/ l; tổng hàm lƣợng Asen trong các mẫu này là dƣới 5µg/ l.
Các tác giả M.A. Wahed1, Dulaly Chowdhury cùng cộng sự [28] đã tiến hành
phân tích 13286 mẫu nƣớc giếng ngầm thuộc Matlab, vùng nông thôn của Bangladesh
bằng phƣơng pháp HG- AAS. Khoảng tuyến tính của đƣờng chuẩn xác định hàm
lƣợng Asen từ 1÷ 30 µg/ l. Giới hạn phát hiện đạt đƣợc từ 0,3÷ 0,5 µg/ l. Kết quả 37%
số mẫu chứa hàm lƣợng Asen tổng dƣới 50 µg/ l; 29% số mẫu có hàm lƣợng Asen
tổng dƣới ngƣỡng cho phép quy định của WHO về hàm lƣợng Asen trong nƣớc uống
là 10 µg/ l và 17% số mẫu có mức hàm lƣợng Asen tổng dƣới 1 µg/ l.

12


1.2.5. Phương pháp điện hóa xác định hàm lượng Asen
 Phương pháp von- ampe hòa tan
Nguyên tắc của phƣơng pháp: dựa trên việc điện phân kết tủa làm giàu chất cần
phân tích lên bề mặt điện cực, sau đó ghi tín hiệu hòa tan của chất cần phân tích. Do
kết hợp với việc làm giàu lên phƣơng pháp có độ nhạy khá cao.
Phƣơng pháp vôn ampe hòa tan catot để xác định tổng hàm lƣợng Asen đƣợc
nghiên cứu bởi nhiều tác giả. Giới hạn phát hiện đạt đƣợc là 0,05 ng/ ml; 0,52 ng/ l và
121 ng/ ml phụ thuộc vào thời gian và nồng độ chất phân tích trên điện cực.
Tác giả Trần Hữu Hoan [1] đã nghiên cứu và xác định Asen bằng phƣơng pháp
điện hóa hòa tan anot dùng điện cực than mềm, giới hạn phát hiện là 10-8 mol/ l.
Tác giả Hoàng Thái Long [5] bằng phƣơng pháp von- ampe hòa tan anot xung
vi phân đã xác định đƣợc As(III) với độ lặp lại tốt (RSD= 3,5%, n= 20), độ nhạy cao,
giới hạn phát hiện thấp 0,4 ppb và khoảng tuyến tính rộng (2÷80 ppb). As(V) đƣợc xác
định gián tiếp qua phản ứng khử về As(III) bằng Na2S2O4 và giới hạn phát hiện của
As(V) là 1,4 ppb.
1.2.6. Phương pháp điện di mao quản xác định hàm lượng Asen

Nhóm nghiên cứu của chúng tôi tác giả Nguyễn Thị Ánh Hƣờng [2] đã nghiên
cứu thành công quy trình xác định hàm lƣợng các dạng asen vô cơ bằng phƣơng pháp
điện di mao quản kết hợp với detector độ dẫn không tiếp xúc kiểu kết nối tụ điện (CEC4D).
Quy trình phân tích tối ƣu cho phân tích dạng As(V) bao gồm: axit axetic 5 mM
có pH= 4,6 làm dung dịch pha động điện di; bơm mẫu thủy động lực học kiểu
xyphông trong 120s ở độ cao 20 cm; điện thế tách -15 kV; mao quản silica có đƣờng
kính trong 50 µm với tổng chiều dài 60 cm ( chiều dài hiệu dụng 53cm). Giới hạn phát
hiện đạt đƣợc cho As(V) với chất chuẩn là 2 µg/ l đáp ứng đƣợc QCVN (50 µg/ l đối
với nƣớc ngầm và 10 µg/ l đối với nƣớc uống).
Quy trình phân tích phân tích dạng As(III) bằng CE- C4D cũng đƣợc tối ƣu hóa
nhƣ sau: dung dịch pha động điện di là Arg 2 mM - CAPS 50 mM, CTAB 30 µM,
pH= 9,0; bơm mẫu thủy động lực học kiểu xyphông ở độ cao 20 cm trong 60s; điện
thế tách -20 kV; mao quản silica có đƣờng kính trong 50 µm với tổng chiều dài 75cm
13


(chiều dài hiệu dụng 68cm). Giới hạn phát hiện đạt đƣợc cho As(III) là 21,7 µg/ l. Tuy
nhiên giới hạn phát hiện này còn khá cao, do đó, việc phân tích hàm lƣợng As(III)
đƣợc tiến hành gián tiếp thông qua As(V) bằng cách sử dụng hỗn hợp chất oxy hóa là
Cr2O72- 10-5M và MnO4- để oxy hóa As(III) thành As(V).
Đối với mẫu nƣớc ngầm, Asen tồn tại chủ yếu ở dạng Asen vô cơ: As(III) và
As(V). As(III) lại có độc tính cao gấp khoảng 60 lần so với As(V). Trong khi đó, đặc
điểm môi trƣờng nƣớc ngầm của nƣớc ta thƣờng có tính khử nên dạng As(III) chiếm
ƣu thế, do đó, việc áp dụng kỹ thuật làm giàu trực tiếp trên cột trong phƣơng pháp CEC4D nhằm hạ thấp giới hạn phát hiện phƣơng pháp của phép phân tích trực tiếp As(III)
đáp ứng quy định về mức cho phép về hàm lƣợng Asen trong nƣớc uống của Bộ y tế
(10 µg/ l) là có ý nghĩa.
1.3.

Phƣơng pháp điện di mao quản
Điện di mao quản là một kỹ thuật tách các chất dựa trên sự di chuyển khác

nhau của các phân tử chất (chủ yếu là các ion mang điện tích) trong dung dịch chất
điện ly có chất đệm pH và trong tác dụng của điện trƣờng (E) nhất định do thế (V) đặt
vào hai đầu mao quản sinh ra. Cấu tạo của hệ điện di đƣợc cho trong hình 1.1[6, 14,
24].

Hình 1.1. Sơ đồ phân tích hệ điện di mao quản
Độ điện di, tốc độ điện di và thời gian điện di
Trong điện di, tốc độ di chuyển của các hạt tích điện (v) tỉ lệ thuận với cƣờng
độ điện trƣờng (E):
v = μ. E
14


Trong đó:

v: tốc độ di chuyển của ion
μ: là độ diện di
E: là điện trƣờng ngoài

Trong điều kiện tốc độ của dòng ổn định, lực tác động lên các tiểu phân tích
điện từ phía điện trƣờng ngoài và lực ma sát sẽ cân bằng:
q.E= fe.v
Trong đó: q: là điện tích hạt nhân
fe: là lực ma sát, fe = 6.π.η.r (η: là độ nhớt của dung dịch, r là bán
kính ion)
Từ các công thức trên có thể suy ra công thức tính độ linh động của ion nhƣ
sau:
μ = v/E = q/(6.π.η.r)
Nhƣ vậy, độ linh động điện di tỉ lệ thuận với điện tích của ion chất phân tích và

tỷ lệ nghịch với độ nhớt η của dung dịch pha động điện di và độ lớn (bán kính hydrat)
của ion chất phân tích
 Mao quản
Là một bộ phận quan trọng trong điện di mao quản. Đây chính là một trong các
yếu tố quyết định sự điện di hỗn hợp của các chất mẫu. Mao quản đƣợc chế tạo chủ
yếu là silica đƣợc gọi là mao quản silica. Trong một số trƣờng hợp ngƣời ta cũng dùng
mao quản teflon, khi mao quản silica không phù hợp, ví dụ mẫu có ion F- và tách ở pH
thấp [6, 14, 24].

15


Hình 1.2. Mặt cắt ngang của mao quản
Lớp điện kép trên thành mao quản và dòng điện di thẩm thấu
Trong quá trình điện di, lớp điện kép và thế của chúng (thế Zêta) xuất hiện ở sát
thành mao quản, nó phụ thuộc vào lực ion của dung dịch pha động điện di.

Hình 1.3. Lớp điện tích kép trên bề mặt mao quản
Dòng EOF di chuyển từ cực dƣơng sang cực âm, dƣới tác dụng của điện
trƣờng, các cation di chuyển cùng chiều với dòng EOF do đó di chuyển nhanh hơn,
ngƣợc lại các anion di chuyển ngƣợc chiều với dòng EOF do đó di chuyển chậm hơn
còn các phần tử trung hòa không chịu tác động của điện trƣờng nên di chuyển cùng tốc
độ với dòng EOF.

Hình 1.4. Ảnh hưởng của dòng EOF đến tốc độ của các ion trong quá trình điện di
Do vậy, để có đƣợc hiệu quả tách cao cần tìm đƣợc dòng EOF có cƣờng độ phù
hợp với chất phân tích, có nghĩa là phải tối ƣu hóa các điều kiện của quá trình điện di.
 Dung dịch đệm pH và pha động trong phƣơng pháp điện di mao quản
Dung dịch đệm quyết định độ linh động điện di của các chất phân tích. Do yếu
tố pH, loại dung dịch đệm mà trong đó, các ion và phân tử axit hay bazơ trong thành

phần của dung dịch đệm góp phần tạo nên lực ion của chúng. Hơn nữa, chúng cũng
ảnh hƣởng đến độ tan, tốc độ phản ứng của các chất [6, 14, 24].
16