phân tích hàm lượng kim loại crom trong đất trồng trè trên địa bàn huyên mộc châu tỉnh sơn la

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC
=====o0o=====

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI CROM
TRONG ĐẤT TRỒNG CHÈ TRÊN ĐỊA BÀN
HUYỆN MỘC CHÂU TỈNH SƠN LA

Thuộc nhóm ngành khoa học: TN2

Sơn La, tháng 6/2017


TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC
=====o0o=====

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI CROM
TRONG ĐẤT TRỒNG CHÈ TRÊN ĐỊA BÀN
HUYỆN MỘC CHÂU TỈNH SƠN LA

Thuộc nhóm ngành khoa học: TN2

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hải

Giới Tính:Nam Dân tộc: Kinh

Nguyễn Văn Huyên

Giới Tính:Nam Dân tộc: Kinh

Trần Thị Trang

Giới Tính:Nữ

Lớp: K55 ĐHSP Hóa Học
Năm thứ: 03/Số năm đào tạo: 04
Ngành học: Sư phạm Hóa Học
Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Nguyễn Văn Hải
Người hướng dẫn: ThS. Lê Sỹ Bình

Sơn La, tháng 6/2017

Dân tộc: Kinh

Khoa: Sinh - Hóa


LỜI CẢM ƠN
Đề tài được hoàn thành tại bộ môn Hóa vô cơ – phân tích, Khoa Sinh-Hóa,
Trường Đại học Tây Bắc
Chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo ThS. Lê Sỹ Bình đã tận
tình chỉ bảo, giúp đỡ, động viên chúng em trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu
khoa học này.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy ThS. Nguyễn Đình Thoại, ThS. Vi Hữu
Việt và ThS. Hoàng Hải Long đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình
thực hiện đề tài.

Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh – Hóa và các thầy cô
giáo trong khoa đã tạo điều kiện, giúp đỡ, cho chúng em mượn dụng cụ thí nghiệm, hỗ
trợ hóa chất để chúng em thực hiện đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các phòng chức năng, Trung tâm thông tin Thư
viện đã hết sức giúp đỡ chúng em trong quá trình chúng em thực hiện đề tài này.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viện về tinh thần cũng như vật
chất cho chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Vì thời gian có hạn và do chưa có nhiều kinh nghiệm trong nghiên cứu khoa học
nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô và độc giả góp ý
để đề tài hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sơn La, tháng 06 năm 2017
Nhóm đề tài:
Nguyễn Văn Hải
Nguyễn Văn Huyên
Trần Thị Trang


MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ..........................................................................................................1
2. Lịch sử nghiên cứu........................................................................................................2
3. Mục đích của đề tài .......................................................................................................3
4. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................................3
5. Đối tượng, phạm vi .......................................................................................................3
5.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................3
5.2. Phạm vi ......................................................................................................................3
PHẦN II. NỘI DUNG ............................................................................................................ 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................. 4
1.1. Đất trồng ....................................................................................................................4

1.1.1. Khái niệm ................................................................................................................4
1.2.2. Thành phần..............................................................................................................4
1.2. Dạng kim loại và phương pháp chiết dạng kim loại trong đất..................................6
1.2.1. Dạng kim loại trong đất ..........................................................................................6
1.2.2. Phương pháp chiết dạng kim loại trong đất ...........................................................6
1.3. Các phương pháp xác định hàm lượng crom ..........................................................10
1.3.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS) .........................................10
1.3.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .............................................10
1.3.3. Phương pháp phổ Plasma cảm ứng (ICP – MS) ..................................................14
1.3.4. Phương pháp điện hóa ..........................................................................................14
1.4. Phương pháp đường chuẩn .........................................................................................15
1.4.1. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn .........................................................................15
1.4.2. Giới hạn chấp nhận của đường chuẩn ......................................................................16
1.4.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ...............................................................17
1.4.4. Độ chính xác (bao gồm độ chụm và độ đúng)..........................................................17
1.5. Phương pháp thêm chuẩn ........................................................................................20
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .........................................................................................21
2.1. Hóa chất, dụng cụ ....................................................................................................21
2.1.1. Hóa chất ................................................................................................................21


2.1.2. Dụng cụ .................................................................................................................21
2.1.3. Pha các dung dịch .................................................................................................21
2.2. Thiết bị .....................................................................................................................22
2.3. Lấy mẫu và xử lí sơ bộ mẫu ....................................................................................22
2.3.1. Lấy mẫu ................................................................................................................22
2.3.2. Xử lý sơ bộ mẫu ....................................................................................................23
2.4. Quy trình phân tích hàm lượng các dạng kim loại ..................................................23
2.4.1. Quy trình chiết dạng kim loại ...............................................................................23
2.4.2. Tiến hành các giai đoạn chiết ...............................................................................24

2.5. Một số điều kiện tối ưu trong phép đo FAAS của Cr .............................................26
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................27
3.1. Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Cr trong phép đo AAS ........27
3.1.1. Xây dựng đường chuẩn Cr ...................................................................................27
3.1.2. Xác định giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) .......................27
3.2. Dựng đường thêm chuẩn xác định crom .................................................................28
3.3. Kết quả .....................................................................................................................28
3.3.1. Hàm lượng Crom ở dạng trao đổi – F1 ................................................................28
3.3.2. Hàm lượng Crom ở dạng liên kết với cacbonat – F2 ...........................................33
3.3.3. Hàm lượng Crom ở dạng liên kết với Fe-Mn oxi-hidroxit – F3 ..........................39
3.3.4. Hàm lượng Crom ở dạng liên kết với hữu cơ – F4 ..............................................44
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................52
1. Kêt luận .......................................................................................................................52
2. Kiến nghị .....................................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................53


DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ
Bảng 1.1 Quy trình chiết liên tục của Tessier (1979)[20]..................................................... 7
Bảng 1.2 Quy trình chiết liên tục của BCR (1993)[13] ........................................................ 7
Bảng 1.3 Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000) [16] ........................................................... 8
Bảng 1.4 Quy trình chiết liên tục của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS) (1999)[19] ......... 8
Bảng 1.5 Quy trình chiết liên tục của J.Zerbe (1999)[18] .................................................... 9
Bảng 1.6 quy trình chiết liên tục cải tiến Tessier ( Vũ Đức Lợi, 2010)[8] .......................10
Bảng 1.7. Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại nồng độ khác nhau (theo AOAC) ....................18
Bảng 2.1: Địa điểm, vị trí lấy mẫu ........................................................................................22
Bảng 3.1. Độ hấp thụ của Cr ở các điều kiện tối ưu ............................................................27
Bảng 3.2: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 1 ................................28
Bảng 3.3: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 2 ................................29
Bảng 3.4: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 3 ................................29

Bảng 3.5: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 4 ................................30
Bảng 3.6: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 5 ................................31
Bảng 3.7: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 6 ................................31
Bảng 3.8: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 7 ................................32
Bảng 3.9: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F1 – Mẫu 8 ................................33
Bảng 3.10: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 1 ..............................33
Bảng 3.11: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 2 ..............................34
Bảng 3.12: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 3 ..........................35
Bảng 3.13: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 4 ..............................35
Bảng 3.14: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 5 ..............................36
Bảng 3.15: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 6 ..............................37
Bảng 3.16: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 7 ..............................37
Bảng 3.17: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F2 – Mẫu 8 ..............................38
Bảng 3.18: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 1 ..............................39
Bảng 3.19: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 2 ..............................39
Bảng 3.20: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 3 ..............................40
Bảng 3.21: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 4 ..............................41
Bảng 3.22: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 5 ..............................41


Bảng 3.23: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 6 ..............................42
Bảng 3.24: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 7 ..............................43
Bảng 3.25: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F3 – Mẫu 8 ..............................43
Bảng 3.26: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 1 ..............................44
Bảng 3.27: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 2 ..............................45
Bảng 3.28: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 3 ..............................45
Bảng 3.29: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 4 ..............................46
Bảng 3.30: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 5 ..............................47
Bảng 3.31: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 6 ..........................47
Bảng 3.32: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 7 ..............................48

Bảng 3.33: Độ hấp thụ quang của mẫu thêm chuẩn dạng F4 – Mẫu 8 ..............................49
Bảng 3.34: Hàm lượng và phần trăm Crom trong đất .........................................................50
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy AAS .........................................................................13
Hình 1.2. Khoảng tuyến tính (linear range) và khoảng làm việc (working range) ...........15
Hình 1.3. Đồ thị chuẩn của phương pháp thêm chuẩn ........................................................20
Hình 3.1. Đường chuẩn đo Cr dạng F5.................................................................................27


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tên tiếng Anh

Tiếng Việt

AAS

Atomic Absorption Spectrometry

Phổ hấp thụ nguyên tử

Abs

Absorption

Độ hấp thụ quang

Flame Atomic Absorption

Phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng

Spectrometry

kĩ thuật ngọn lửa

Graphite Furnace – Atomic

Phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng

Absorption Spectrometry

kĩ thuật lò graphit

Inductively Coupled Plasma Mas

Phổ khối lượng dùng năng

Spectrometry

lượng plasma cao tần cảm ứng

Ppm

Part per million

Một phần triệu

Ppb

Part per billion

Một phần tỉ

F-AAS

GF-AAS

ICP-MS


PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Như chúng ta đã biết, cây trồng đều sống trong hai môi trường chính là đất và lớp
khí quyển trên mặt đất. Lá xanh hấp thu CO2 và hơi nước từ khí quyển còn rễ cây hấp
thu H2O, các ion khoáng và một số ít các chất hữu cơ có trong đất. Cây trồng hấp thu
các nguyên tố C, H, O từ khí quyển ở dạng CO2 và hơi nước thông qua quá trình
quang hợp của lá xanh, tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ đơn giản ở dạng
cacbonhidrat; các nguyên tố khác trong đất được hấp thu ở dạng ion nhờ cơ chế hấp
phụ trao đổi ion của bộ rễ mà bản chất và động lực là các keo protit. Cuối cùng nhờ
hàng loạt các phản ứng sinh tổng hợp trong cơ thể cây trồng dưới tác dụng của enzim,
nhiệt độ… các chất hữu cơ đơn giản được tổng hợp thành các chất hữu cơ hoàn chỉnh
như tinh bột, xenlulozo, đường, protit, lipit… tích lũy trong các bộ phận dự trữ. Phân
bón và các vi sinh vật có vai trò rất quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển
của cây trồng. Phân bón trực tiếp cung cấp các ion dinh dưỡng, còn các vi sinh vật
giúp thúc đẩy các quá trình phân hủy để tạo ra các chất dinh dưỡng dễ tiêu nhằm giúp
cho cây trồng có khả năng hấp thu được dễ dàng.
Cây chè cũng vậy, nên chất lượng đất trồng có ảnh hưởng đến hàm lượng các
thành phần trong lá chè do cây chè hấp thu chất dinh dưỡng từ đất trồng. Từ đó, đất
trồng có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của chè và sức khỏe của người dùng trà.
Huyện Mộc Châu tỉnh Sơn La là nơi có diện tích trồng chè lớn trong nước với đa

dạng về chủng loại chè. Đặc biệt, tại đây có nhiều loại chè ngon, đặc sản, nổi tiếng
trong nước và nước ngoài. Để năng cao chất lượng của chè thì việc cung cấp chất dinh
dưỡng cho đất trồng là một trong những yếu tố cực kỳ quan trọng. Vậy cung cấp chất
dinh dưỡng cho đất trông như thế nào là hợp lý? Mặt khác, trên địa bàn huyện Mộc
Châu tỉnh Sơn La chưa có nhiều công trình nghiên cứu về xác định hàm lượng crom
trong đất trồng chè.
Hiện nay, có một số phương pháp để xác định hàm lượng crom trong mẫu như:
phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp quang phổ hấp thụ
phân tử (UV-VIS), phương pháp phổ Plasma cảm ứng (ICP-MS), phương pháp điện
hóa... Trong đó, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là phương pháp có
độ nhạy cao, do đó trong nhiều trường hợp không cần làm giàu mẫu phân tích. Ưu
điểm quan trọng của phương pháp (AAS) là có độ chọn lọc cao. Chẳng hạn, khi phân
1


tích crom không phải tách các kim loại khác có trong mẫu phân tích. Phương pháp
AAS còn là phương pháp có độ lặp lại tốt. Do đó, phương pháp AAS phù hợp để phân
tích kim loại với hàm lượng nhỏ.
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Phân tích hàm lượng
kim loại Crom trong đất trồng chè trên địa bàn Huyện Mộc Châu Tỉnh Sơn La”.
2. Lịch sử nghiên cứu
Trên thế giới đã có một số công trình công bố về vấn đề nghiên cứu:
A. Tessie và cộng sự (1979) đã phân tích hàm lượng của các kim loại Cd, Co,
Cu, Ni, Pb, Zn, Fe và Mn trong mẫu trầm tích theo năm phân đoạn: dạng trao đổi (F1),
dạng liên kết với cacbonat (F2), dạng liên kết với Fe-Mn oxit (F3), dạng liên kết với
chất hữu cơ (F4) và dạng cặn dư (F5). Độ lệch chuẩn của quy trình phân tích trong
phạm vi 10%.[20]
J. Kalembkiewicz và E. Soco (2002) đã phân tích hàm lượng Cr trong đất
trồng theo quy trình chiết liên tục năm giai đoạn dùng các dung dịch để chiết là MgCl2
(chiết dạng F1), CH3COOH/CH3COONa (chiết dạng F2), NH2OH • HC1 (chiết dạng

F3), H2O2 (chiết dạng F4), HNO3, HClO4 (chiết dạng F5). Hàm lượng Cr ở dạng F1 và
F2 rất nhỏ, F3 là 3,05 mg/kg; F4 là 4,85 mg/kg; F5 là 8,70 mg/kg; hàm lượng Cr tổng
số là 16,6 mg/kg.[17]
A. Bielicka và cộng sự (2005) đã chiết tuần tự Cr trong mẫu bùn thải của nhà
máy mạ điện theo năm phân đoạn: dạng trao đổi, dạng hoà tan trong axit (tương ứng
với dạng cacbonat-F2), dạng khử được (tương ứng với dạng liên kết với Fe-Mn oxitF3), dạng hữu cơ (F4) và dạng cặn dư (F5). Cr(III) trong các mẫu đã được oxy hoá
thành dạng Cr(VI) bởi hypobromit trong môi trường kiềm. Cr(VI) được tạo phức với
1,5-diphenylcarbohydrazid và đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 540 nm. Khoảng hàm
lượng Cr của các dạng F1, F2, F3, F4 và F5 lần lượt là 3.75 - 5.65; 23.25 - 34.55;
93.60 - 119.20; 218.70 - 243.60 và 540.80 - 577.50 (mg/kg bùn khô).[12]
Sadhana Pradhanang (2014) đã phân tích dạng kim loại Cr, Mn, Fe và Ni trong
mẫu trầm tích sông Karra Nêpan sử dụng chiết liên tục theo năm phân đoạn. Hàm
lượng Cr, Mn, Fe và Ni ở các dạng trao đổi (F1), cacbonat (F2), dạng khử được (F3),
dạng oxi hoá được (F4) và dạng cặn dư (F5) đã được xác định. Hàm lượng các kim
loại xác định được như sau: Cr 72–4339.54 mg/kg, Mn 22–411.93 mg/kg, Fe 2967.2332423.0 mg/kg và Ni 31.70-180.74 mg/kg.[21]
2


Trong nƣớc đã có một số công trình nghiên cứu:
Vũ Đức Lợi và cộng sự (2015) đã phân tích hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Zn
trong 34 mẫu trầm tích Hồ Trị An sử dụng quy trình chiết của Tessier đã được cải tiến.
Khoảng hàm lượng Cu trong các mẫu trầm tích ở dạng F1, F2, F3, F4 và F5 lần lượt là
0,01 - 0,98 mg/kg, 0,26 – 1,94 mg/kg, 0,78 – 4,84 mg/kg, 0,47 – 3,58 mg/kg và 13,0 –
42,7 mg/kg. Khoảng hàm lượng Pb trong các mẫu trầm tích ở các dạng F1, F2, F3, F4
và F5 lần lượt là 0,023 - 0,179 mg/kg, 1,30 – 7,80 mg/kg, 2,40 – 14,0 mg/kg, 1,70 –
7,00 mg/kg và 10,75 – 32,75 mg/kg. Khoảng hàm lượng Zn trong các mẫu trầm tích ở
các dạng F1, F2, F3, F4 và F5 lần lượt là 0,330 – 4,15mg/kg, 0,560 – 4,17 mg/kg, 4,84
– 18,74 mg/kg, 1,84 – 12,92 mg/kg và 39,75 – 100,75 mg/kg.[7]
Phạm Thị Thu Hà và cộng sự (2015) đã phân tích dạng kim loại đồng, kẽm, chì
trong trầm tích cột lưu vực Sông Cầu – tỉnh Thái Nguyên. Tác giả sử dụng quy trình

chiết Tessier cải tiến của Vũ Đức Lợi để chiết năm dạng tồn tại của Cu, Zn, Pb. Hàm
lượng Cu, Zn, Pb được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.[4]
3. Mục đích của đề tài
Phân tích hàm lượng các dạng crom trong đất trồng chè tại Huyện Mộc Châu
Tỉnh Sơn La. So sánh sự phân bố của crom trong các dạng F1, F2, F3, F4 và F5.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
5. Đối tƣợng, phạm vi
5.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Tiến hành nghiên cứu kim loại Crom trong đất trồng chè trên địa bàn Huyện Mộc
Châu Tỉnh Sơn La.
5.2. Phạm vi
Trên địa bàn Huyện Môc Châu Tỉnh Sơn La.

3


PHẦN II. NỘI DUNG
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Đất trồng [3]
1.1.1. Khái niệm
Đất là lớp bề mặt Trái Đất, tại đó xảy ra các quá trình phong hóa có ý nghĩa đối
với hóa học và sinh học của môi trường, được tính từ bề mặt ngoài của Trái Đất đến
hết vùng phong hóa. Đất là một hệ thống dị thể, ở nơi tiếp xúc giữa địa quyển, khí
quyển và thủy quyển. Như vậy, đất là một vật thể tự nhiên, là thành phần của môi
trường, được tạo thành nhờ hàng loạt quá trình tự nhiên cũng như sự tác động của con
người. Đất có quy luật phát triển của mình, tạo ra tính đa dạng, phong phú của nó. Đất
được đặc trưng bởi các yếu tố vật lý, hóa học cùng hàng loạt các thông số khác như
pH, kích thước và sự phân bố các hạt, thành phần rắn, hàm lượng nước, độ rỗng, khả
năng hấp phụ, khả năng trao đổi ion…

Đất trồng được coi là phần có độ sâu từ 0-20 cm hoặc từ 30-50 cm, thậm chí vài
mét. Đất trồng do được tiếp xúc nhiều với khí quyển nên tại đây xảy ra nhiều quá trình
phong hóa rất mạnh, kèm theo là các quá trình trao đổi chất và năng lượng… Nó chịu
tác động mạnh mẽ của thiên nhiên, môi trường và con người.
1.2.2. Thành phần
Đất gồm có phần rắn (khoáng + hữu cơ), dung dịch đất (phần lỏng) và phần khí.
Trong đất, ba phần này có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
1.2.2.1. Thành phần khí của đất
Đất không phải là một hệ đặc khít mà còn có các khoảng trống, độ lớn của các
khoảng trống được xác định bởi mật độ hạt và độ xốp từ đó ảnh hưởng trục tiếp đến
thành phần khí của đất.
Không chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của đất mà thành phần khí của đất còn phụ
thuộc vào thành phần cơ giới của đất, độ ẩm của đất, đặc tính của động thực vật, nhiệt
độ… và phụ thuộc vào các quá trình trao đổi:
Khí (trong đất)

Khí (trong khí quyển)

Khí (trong đất)

Khí (trong dung dịch đất)

Khí (trong đất)

Khí (hấp phụ vào phần rắn của đất)

4


1.2.2.2. Thành phần dung dịch của đất (phần lỏng)

Dung dịch đất là pha lỏng, gồm những hạt đất rắn, nhỏ, các tiểu phân keo và một
phần nhỏ các chất dinh dưỡng hòa tan. Pha lỏng của đất được hiểu là sự bão hòa hơi ẩm.
Đây là pha chịu ảnh hưởng mạnh của pH môi trường và nhiều quá trình phong hóa khác
nhau. Tùy thuộc vào kích thước của các hạt phân tán, người ta đưa ra các khái niệm:
Dung dịch thực: Có kích thước các hạt phân tán bằng kích thước của phân tử
hoặc ion, nghĩa là d  10-7 cm.
Dung dịch keo: Có kích thước các hạt phân tán từ 10-7 – 10-5 cm.
Dung dịch huyền phù (dung dịch rắn), dung dịch nhũ tương (dung dịch lỏng):
Có kích thước các hạt phân tán lớn hơn 10-5 cm.
Như vậy, dung dịch đất là một hệ đồng thời tồn tại cả dung dịch thực, dung
dịch keo, dung dịch huyền phù và nhũ tương.
Dung dịch đất có đặc điểm:
Là phần hoạt động linh động nhất trong đất, tại đó có nhiều quá trình sinh học,
hóa học,… xảy ra. Tại đây, thực vật trực tiếp hấp thu các chất dinh dưỡng.
Trong dung dịch đất có chứa nhiều loại ion và các khí tan như: H+, K+, NH4+,
Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, OH-, NO3-, HCO3-, SO42-… và O2, CO2, NH3, H2S…
1.2.2.3. Thành phần rắn của đất
Thành phần rắn của đất bao gồm phần khoáng (vô cơ) và phần hữu cơ, trong đó
phần khoáng chiếm từ 90-99% và phần hữu cơ chiếm từ 1-10%:
Phần khoáng: Là những phần vô cơ rắn, có cấu tạo hóa học xác định và có
những tính chất đặc biệt. Một tập hợp các khoáng được gọi là đá, khoáng đất trồng
được sinh ra do các quá trình phong hóa các đá. Nó chứa hầu hết các nguyên tố hóa
học, thành phần các nguyên tố hóa học trong địa quyển và trong đất trồng. Các khoáng
của các nguyên tố tồn tại trong đất rất đa dạng và phong phú , chủ yếu tồn tại ở dạng
các hợp chất khó tan như: Các hợp chất khoáng silicat và khoáng alumino – silicat; các
hợp chất khoáng alumino – silicat thứ cấp; các hợp chất khoáng của sắt, các hợp chất
khoáng của kali, canxi, magie, natri; các hợp chất khoáng của photpho; các hợp chất
khoáng của lưu huỳnh và khoáng của các nguyên tố vi lượng.
Phần hữu cơ: Tuy chỉ chiếm từ 1-10% nhưng lại là phần đặc trưng và rất quan
trọng của đất trồng, nó quyết định độ phì nhiêu của đất. Trong phần hữu cơ chủ yếu

chứa các nguyên tố C, H, O, N, P, S… Nhìn chung, các chất hữu cơ trong đất bao gồm
5


hai nhóm chính là các chất hữu cơ chưa mùn hóa và các chất hữu cơ mùn, trong đó,
chủ yếu là các axit humic, axit fulvic và các humin.
1.2. Dạng kim loại và phƣơng pháp chiết dạng kim loại trong đất
1.2.1. Dạng kim loại trong đất
Theo Tessier [20], kim loại trong mẫu trầm tích và mẫu đất tồn tại ở 5 dạng chủ
yếu sau:
Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với các hạt keo đất bằng lực hấp
phụ yếu. Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hoặc giải
hấp các kim loại này dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại bề mặt tiếp xúc
của nước và đất. Chính vì vậy kim loại trong đất ở dạng này rất linh động có thể dễ
dàng giải phóng ngược trở lại môi trường nước.
Dạng liên kết với cacbonat: Các kim loại tồn tại ở dạng kết tủa muối cacbonat.
Các kim loại tồn tại ở dạng này rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH, khi pH giảm các
kim loại ở dạng này sẽ được giải phóng.
Dạng liên kết với Fe-Mn oxit: Ở dạng liên kết này kim loại được hấp phụ trên bề
mặt của Fe-Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử, bởi vì trong điều kiện
khử trạng thái oxi hóa của sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến các kim loại trong đất
sẽ được giải phóng vào pha nước.
Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại ở dạng liên kết với hữu cơ sẽ không bền
trong điều kiện oxi hóa. Khi bị oxi hóa các chất cơ sẽ phân hủy và các kim loại sẽ
được giải phóng vào pha nước.
Dạng cặn dư: Phần này chứa các khoáng chất bền vững tồn tại trong tự nhiên có
thể giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng, hoặc một số kết tủa bền khó tan
của các kim loại như PbS, HgS... Do vậy khi kim loại tồn tại trong phân đoạn này sẽ
không thể hòa tan vào nước trong các điều kiện như trên.
1.2.2. Phƣơng pháp chiết dạng kim loại trong đất

Các quy trình chiết liên tục: Có rất nhiều quy trình chiết liên tục được các tác giả khác
nhau đưa ra để phân tích dạng kim loại trong đất. Dưới đây là một số quy trình tiêu biểu.
1. Quy trình chiết liên tục của Tessier
Đây là quy trình được nhiều tác giả khác nhau sử dụng để xác định hàm lượng
kim loại trong đất. Các điều kiện cụ thể của quy trình chiết liên tục Tessier được thể
hiện qua bảng sau:
6


Bảng 1.1 Quy trình chiết liên tục của Tessier (1979)[20]
Dạng kim loại
Trao đổi (F1)

Điều kiện chiết (1 gam mẫu)
+ 8 mL MgCl2 1M (pH = 7), khuấy liên tục trong 1 giờ hoặc 8
mL NaOAc 1M (pH = 8,2), khuấy liên tục trong 1 giờ.

Liên kết với

+ 8 mL NaOAc 1M (pH = 5 với HOAc), khuấy liên tục trong 5

cacbonat (F2)

giờ ở nhiệt độ phòng.
+ 20 mL Na2S2O3 0,3M + Natri-citrat 0,175M + axit citric

Liên kết với
Fe-Mn oxit (F3)

0,025M hoặc 20 mL NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25%,

96  30C, thỉnh thoảng khuấy trong 6 giờ.
+ 3mL HNO3 0,02M + 5mL H2O2 30% (pH = 2 với HNO3),
85  20C, khuấy 2 giờ.

Liên kết với

+ Thêm 3 mL H2O2 30% (pH = 2 với HNO3) 85  20C, khuấy 3 giờ.

hữu cơ (F4)

+ Sau khi làm nguội thêm 5 mL NH4OAc 3,2 M trong HNO3
20% và pha loãng thành 20 ml, khuấy liên tục trong 30 phút.
+ HClO4 (2 mL) + HF (10 mL) đun đến gần cạn.
+ HClO4 (1 mL) + HF (10 mL) đun đến gần cạn.

Cặn dư (F5)

+ HClO4 (1 mL).
+ Hòa tan bằng HCl 12N sau đó định mức thành 25 mL.
2. Quy trình chiết liên tục của Ủy ban tham chiếu cộng đồng (Community Bureau of
Reference procedure, BCR)
Quy trình này gần tương tự như quy trình của Tessier nhưng dạng trao đổi và
dạng cacbonat được gộp chung lại thành một dạng.
Bảng 1.2 Quy trình chiết liên tục của BCR (1993)[13]
Dạng kim loại
Trao đổi và liên kết

Điều kiện chiết (1 gam mẫu)
+ 40 mL HOAc 0,11M, 22±50C, khuấy liên tục 16 giờ.

với cacbonat
Liên kết với

+ 40 mL NH2OH.HCl 0,1M (pH = 2 với HNO3), 22±50C,

Fe-Mn oxit

khuấy liên tục 16 giờ.
+ 10 mL H2O2 8,8M (pH = 2-3), t0 phòng, khuấy liên tục
trong 1 giờ.

Liên kết với hữu cơ

+ 10 mL H2O2 (pH = 2-3),850C, đun 1 giờ đến thể tích 3 mL
+ 10 mL H2O2 (pH = 2-3),850C, đun 1 giờ đến thể tích 1 mL
+ 50 mL NH4OAc 1M (pH = 2 với HNO3) 22±50C, khuấy
liên tục 16 giờ.

Cặn dư

+ HF + HNO3 + HClO4
7


3. Quy trình chiết ngắn của Maiz
Tác giả Maiz đã đưa ra quy trình chiết ngắn chỉ có 3 dạng và nhận thấy rằng kết
quả của nó tương quan tốt với quy trình chiết của Tessier.
Bảng 1.3 Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000) [16]
Điều kiện chiết (3 gam mẫu)

Dạng kim loại
Trao đổi (hay di động)
Có tiềm năng di động
Cặn dư

+ 10 mL CaCl2 0,01M, t0 phòng, thỉnh thoảng
khuấy trong 2 giờ.
+ 2 mL hỗn hợp: DTPA(1) 0,005M + CaCl2 0,01M +
TEA(2) 0,1M (pH = 7,3), t0 phòng, 4 giờ.
+ Cường thủy + HF

(1): DTPA: pentetic axit hay dietylen triamin pentaaxetic axit
(2): TEA: trietanolamin
4. Quy trình chiết của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS)
Quy trình chiết liên tục của GCS phân chia dạng kim loại liên kết với Fe-Mn oxit
thành 2 dạng là dạng liên kết với Fe oxihydroxit vô định hình và dạng kim loại nằm
trong cấu trúc tinh thể của oxit. Do đó số dạng kim loại tăng từ 5 lên 6. Quy trình này
được Benitez và Dubois đưa ra trên cơ sở cải tiến quy trình của Tessier nhờ vậy mà
thời gian chiết được giảm đi đáng kể.
Bảng 1.4 Quy trình chiết liên tục của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS) (1999)[19]
Điều kiện chiết (0,5 gam mẫu)

Dạng kim loại
Dạng di
động

Dạng có
tiềm
năng
di động

Trao đổi (F1)

(1) 30 mL NaNO3 0,1M; 250C; 1,5 giờ.
(2) 30 mL NaNO3 0,1M; 250C; 1,5 giờ.

Liênkếtvới

(1) 30 mL NaOAc 1M (pH = 5 với HOAc); 250C; 1,5 giờ.

cacbonat(F2)

(2) 30 mL NaOAc 1M (pH = 5 với HOAc); 250C; 1,5 giờ.

Liênkếtvới

(1) 30 mL Na4P2O7; 250C; 1,5 giờ.

hữucơ(F3)

(2) 30 mL Na4P2O7; 250C; 1,5 giờ.

Liênkếtvới
oxihydroxit
vôđịnhhình(F4)

(1) 30 mL NH2OH.HCl 0,25M trong HCl 0,05M; 600C;
1,5 giờ.
(2) 30 mL NH2OH.HCl 0,25M trong HCl 0,05M; 600C;
1,5 giờ.

Nằm trong cấu (1) 30 mL NH2OH.HCl 1M trong HOAc 25%; 900C; 1,5 giờ.
trúc tinh thể

(2) 30 mL NH2OH.HCl 1M trong HOAc 25%; 900C; 1,5 giờ.

oxit (F5)
Cặn dư (F6)

HF:HNO3:HCl
8


Nói chung hầu hết các quy trình chiết liên tục đều dựa trên quy trình chiết của
Tessier nhưng có những cải tiến để phù hợp với các đối tượng phân tích khác nhau để
làm tăng độ chính xác của kết quả phân tích và giảm thời gian chiết. Các cải tiến này
đều chủ yếu tập trung vào việc thay đổi loại, thể tích dung môi chiết và thời gian chiết.
Rất nhiều tác giả như: J.Zerbe, Vũ Đức Lợi... đã thay thế MgCl2 1M trong bước chiết
dạng trao đổi (F1) bằng NH4OAc hoặc NaOAc (pH=5) bằng NH4OAc (pH = 5). Mục
đích của việc thay thế này sẽ làm giảm tính mặn (nồng độ các ion kim loại) trong dung
dịch chiết nhờ đó sẽ làm tăng độ chính xác trong kết quả phân tích hàm lượng kim loại
trong dịch chiết bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Trong giai đoạn
chiết dạng liên kết với cacbonat (F2), các tác giả trên đã tăng lượng thuốc thử từ 2 mL
lên 20 mL để làm giảm sự thay đổi pH của dung dịch trong quá trình chiết.
5. Quy trình chiết liên tục của J.Zerbe
Bảng 1.5 Quy trình chiết liên tục của J.Zerbe (1999)[18]
Điều kiện chiết (1 gam mẫu)

Dạng kim loại
Trao đổi (F1)

Liên kết với
cacbonat (F2)
Liên kết với
Fe-Mn oxit(F3)

+ 10 mL CH3COONH4 (pH=7), t0 phòng, khuấy liên
tục trong 1 giờ.
+ 20 mL CH3COONH4 1M (pH = 5 với HOAc), khuấy
liên tục trong 5 giờ, t0 phòng.
+ 20 mL NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25%, 950C,
khuấy 6 giờ.
+ 5 mL HNO3 0,02M + 5 ml H2O2 30% (pH= 2 với
HNO3), 850C, khuấy 2 giờ.

Liên kết với

+ Thêm 3 mL H2O2 30% (pH = 2 với HNO3), 850C,

hữu cơ (F4)

khuấy 3 giờ.
+ Làm nguội, thêm 10 mL CH3COONH4 3,2M trong
HNO3 20% khuấy 30 phút, t0 phòng.

9


6. Quy trình chiết liên tục cải tiến Tessier
Bảng 1.6 quy trình chiết liên tục cải tiến Tessier ( Vũ Đức Lợi, 2010)[8]

Điều kiện chiết (1 gam mẫu)

Dạng kim loại
Trao đổi (F1)
Liên kết với
cacbonat (F2)
Liên kết với
Fe-Mn oxit (F3)

+ 10 mL CH3COONH4 1M (pH=7), t0 phòng, lắc liên
tục trong 1 giờ.
+ 20 mL CH3COONH4 1M (pH = 5 với HOAc), lắc liên
tục trong 5 giờ, to phòng.
+ 20 mL NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25%, lắc liên
tục 5 giờ, toC phòng .

Liên kết với

+ 10 mL CH3COONH4 3,2M trong HNO3 20 %, lắc 30

hữu cơ (F4)

phút, toC phòng.

Cặn dư (F5)

+ Nước cường thủy.

1.3. Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng crom
1.3.1. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS) [5]

Nguyên tắc xác định của phương pháp phổ hấp thụ phân tử dựa trên việc đo dộ
hấp thụ ánh sáng (hay độ truyền qua T) của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần
xác định với một thuốc thử vô cơ hoặc hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được
chiếu bởi chùm sáng.
Phương pháp này có độ nhạy không cao nhưng là một trong các phương pháp
được sử dụng khá phổ biến. Tuy nhiên phương pháp này chịu nhiều yếu tố ảnh hưởng
như: pH, thuốc thử, các ion có mặt trong dung dịch....
1.3.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [5,9]
Phổ hấp thụ nguyên tử lần đầu tiên được sử dụng bởi Guystav Kirchhoff và
Robert Bunsen năm 1859 và 1860, tuy nhiên việc ứng dụng phương pháp này
trong phân tích bị trì hoãn gần một thế kỷ bởi vấn đề cần độ phân giải cao để định
lượng một cách chính xác. Đến năm 1953, Walsh xuất sắc vượt qua vấn đề này
bằng cách sử dụng một nguồn sáng có bước sóng xác định (nguồn đơn sắc), đây
cũng là ý tưởng mà Alkemade theo đuổi một cách độc lập, nghiên cứu của ông
được xuất bản vào năm 1955 .
1.3.2.1. Nguyên tắc
Các nguyên tử ở trạng thái khí ở mức năng lượng cơ bản E0 có thể hấp thụ một số
bước sóng nhất định và đặc trưng cho nguyên tố hóa học để nhảy lên mức năng lượng
10


cao hơn. Khi chiếu qua đám hơi nguyên tử kim loại một chùm sáng đơn sắc có bước
sóng thích hợp một phần chùm sáng sẽ bị hấp thụ. Dựa vào độ hấp thụ ta có thể xác
định được hàm lượng của kim loại cần xác định trong đám hơi đó.
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có độ chọn lọc rất cao và có giới hạn phát
hiện có thể tới cỡ µg/kg vì vậy nó được xem là một phương pháp tiêu chuẩn để xác
định hàm lượng các ion kim loại.
Thực hiện phép đo AAS để xác định các một nguyên tố thường thực hiện theo các
bước sau:
Chuyển mẫu phân tích thành dạng dung dịch đồng thể.

Hóa hơi dung dịch phân tích.
Nguyên tử hóa chất phân tích: Có 4 kỹ thuật nguyên tử hóa trong AAS đó là:
kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS); kỹ thuật không ngọn lửa (GF-AAS); kỹ thuật Hydrua hóa;
kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu rắn và bột.
Chiếu chùm sáng có bước sóng đặc trưng qua đám hơi nguyên tử.
Thu phổ, phân giải và chọn một bước sóng xác định để đo và đo Aλ.
Ghi lại kết quả đo Aλ.
Cường độ của vạch phổ hấp thụ phụ thuộc vào nồng độ của nguyên tố đó trong
dung dịch phân tích. Trong một khoảng giới hạn nồng độ nhất định (vùng tuyến tính)
thì cường độ vạch phổ phụ thuộc tuyến tính bậc nhất vào nồng độ. Vì vậy dựa vào
cường độ vạch phổ ta có thể xác định được nồng độ của các kim loại trong dung dịch
phân tích.
1.3.2.2. Ưu nhược điểm của phép đo ASS
Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ
nguyên tử cũng có những ưu điểm và nhược điểm nhất định:
Ưu điểm:
Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Gần 60 nguyên tố
có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10-4 – 1.10-5 % (10-2  10-3
mg/l). Đặc biệt nếu sự dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì có thể đạt đến
độ nhạy n.10-7 % (n.10-5 mg/l). Chính vì thế phương pháp phân tích được sử dụng rộng
rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết kim loại. Đặc biệt là trong phân tích các
nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra các
hóa chất có độ tinh khiết cao.
11


Đồng thời do có độ nhạy cao nên nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên
tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó tốn ít mẫu, tốn ít thời gian, không cần phải
dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khác cũng tránh được sự
nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp. Đó cũng là một ưu điểm lớn của

phép đo phổ hấp thụ nguyên tử.
Ưu điểm thứ ba của phương pháp này là các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các
kết quả phân tích lại có thể ghi lại trên giấy hay bản đồ để lưu giữ lại sau này. Cùng
với trang thiết bị hiện nay người ta có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều
nguyên tố trong mẫu. Các kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số rất nhỏ.
Trong nhiều trường hợp sai số không quá 15% với vùng nồng độ cỡ 1-2 mg/l.
Hơn nữa, bằng sự ghép nối với máy tính cá nhân và các phần mềm thích hợp, kết quả
phân tích sẽ nhanh và dễ dàng hơn, lưu lại đường chuẩn cho các lần sau.
Nhược điểm:
Bên cạnh những ưu điểm, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những hạn chế
nhất định. Điều hạn chế trước hết là muốn thực hiện phép đo này cần phải có một hệ
thống máy AAS tương đối đắt tiền, do đó nhiều cơ sở nhỏ không đủ điều kiện để xây
dựng phòng thí nghiệm và mua sắm trang thiết bị.
Mặt khác, cũng chính do phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự nhiễm bẩn có ảnh
hưởng rất lớn đển kết quả phân tích hàm lượng vết. Vì thế môi trường không khí trong
phòng thí nghiệm phải không có bụi. Các dụng cụ phải sạch, hóa chất dùng trong phép
đo phải có độ tinh khiết cao. Mặt khác, trang thiết bị máy móc khá phức tạp nên cần
phải có kĩ sư có trình độ cao để vận hành máy và bảo dưỡng.
Nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần
nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của
nguyên tố ở trong mẫu.
1.3.2.3. Trang thiết bị của máy đo AAS
Hệ thống máy AAS gồm các bộ phận chủ yếu sau:
1. Nguồn cung cấp chùm tia sáng đơn sắc của nguyên tố cần phân tích, có thể là
một trong số các nguồn sau: đèn Catot rỗng (Hollow Cathod Lamp : HCL), đèn phóng
điện không điện cực (Electrodeless Disharge Lamp: EDL), nguồn đèn phổ liên tục biến
điệu (lượng tử hoá).

12

2. Hệ thống trang bị để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu, có thể là:
Theo kỹ thuật ngọn lửa (phép đo F-AAS).
Theo kỹ thuật không ngọn lửa (Phép đo GF-AAS).
Theo kỹ thuật hóa hơi lạnh (CV-AAS).
3. Máy quang phổ (thu phổ, phân giải, ghi và chọn vạch phổ λ để đo độ hấp thụ Aλ).
4. Bộ phận ghi nhận tín hiệu đo, xử lý và chỉ thị kết quả.
Hiện nay các hệ AAS trang bị hoàn chỉnh còn có thêm một số bộ phận: Hệ thống
tự động bơm mẫu (AutoSampler); Hệ thống hoá hơi lạnh (Kỹ thuật Hydrua hoá);
Trang bị nguyên tử hoá mẫu rắn và mẫu bột.

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy AAS
1.3.2.4. Các kỹ thuật nguyên tử hóa
1.3.2.4.1. Kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS)
Nguyên tắc: dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử
hóa mẫu phân tích tạo thành các nguyên tử tự do. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi
nguyên tử hóa phụ thuộc vào tính chất và đặc điểm của ngọn lửa trong đó nhiệt độ
ngọn lửa là yếu tố quyết định.
Đèn khí được đốt bởi một hỗn hợp gồm 1 chất oxi hóa và một khí nhiên liệu.Ví
dụ như: hỗn hợp không khí + axetilen (toC có thể đến 2500oC); N2O + axetilen (nhiệt
độ có thể đến 2950oC), không khí + propan (nhiệt độ có thể đến 2200oC).
1.3.2.4.2. Kỹ thuật không ngọn lửa (GF-AAS)
Nguyên tắc: Dùng năng lượng nhiệt của dòng điện có cường độ cao (300-500
A) để đốt nóng tức khắc cuvet graphite chứa mẫu phân tích, thực hiện nguyên tử hoá
(NTH) mẫu phân tích trong cuvet (hay trong thuyền ta đặt trong cuvet graphit để loại
13


trừ sự hình thành hợp chất cacbua kim loại của chất phân tích).Kỹ thuật GF-AAS do
tạo được ngọn lửa có nhiệt độ cao và ổn định vì vậy nó có độ nhạy rất cao gấp hàng

trăm đến hàng ngàn lần phương pháp ngọn lửa (giới hạn phát hiện cỡ ppb).
1.3.2.4.3. Đối tượng và phạm vi ứng dụng của phương pháp AAS
Đối tượng chính của phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử là xác định lượng
vết các kim loại trong các mẫu khác nhau: Trong mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, các mẫu
y học….bằng phương pháp phân tích này người ta có thể định lượng được hấu hết các kim
loại và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm bằng kĩ thuật F-AAS và đến nồng độ ppb
bằng kĩ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%. Bên cạnh các kim loại, một số phi
kim như Si, P, S, Se, Te cũng được xác định bằng phương pháp này.
Với đối tượng đó, khoảng chục năm trở lại đây phép đo phổ hấp thụ nguyên tử
phát triển nhanh, không những để phân tích các kim loại mà hướng phát triển hiện đại
là nghiên cứu xác định các hợp chất hữu cơ, như các hợp chất hữu cơ halogen, lưu
huỳnh, photpho.
1.3.3. Phƣơng pháp phổ Plasma cảm ứng (ICP – MS) [10]
Trong plasma ICP (ngọn lửa ICP), khi thể soil khí mẫu được dẫn vào, các chất
mẫu sẽ hoá hơi, rồi bị phân ly thành các nguyên tử tự do ở trạng thái khí. Trong Plasma
ICP năng lượng cao (nhiệt độ 6000- 8000oC), các nguyên tử sẽ bị ion hoá, tạo ra đám
hơi ion bậc I (Me+). Đó là các ion của nguyên tố trong mẫu phân tích có điện tích +1
và số khối m/Z. Các ion này sẽ được đưa vào buồng phân giải phổ để phân ly chúng
thành phổ dựa vào giá trị m/Z.
Phổ ICP-MS có độ nhạy cao hơn nhiều so với các phương pháp phổ hấp thụ và
phát xạ nguyên tử. Giới hạn phát hiện của nó có thể đạt tới cỡ ppt. Đồng thời phổ ICPMS có độ ổn định cao, độ lặp lại tốt và vùng tuyến tính rộng. Chính vì vậy phương
pháp phổ ICP-MS ngày càng được chú ý sử dụng rộng rãi.
1.3.4. Phƣơng pháp điện hóa [5]
1.3.4.1. Phương pháp cực phổ
Cơ sở của phương pháp cực phổ dựa trên việc biểu diễn sự phụ thuộc của cường
độ dòng điện vào thế điện cực của điện cực khi làm việc gọi là đường dòng thế hay
đường cong Vol-Ampe. Dựa vào đường những đặc trưng của đường cong Vol-Ampe
có thể xác định định tính (dựa vào thế bán sóng) và định lượng (dựa vào chiều cao
sóng). Các phương pháp cực phổ cổ điển có độ nhạy thấp 10-4 đến 10-5 và độ chọn lọc
14

cũng không cao do đường cong cực phổ của các chất điện hoạt trồng lên nhau làm cho
phổ đồ có dạng bậc thang. Hiện nay, nhờ một số cải tiến đã nâng cao độ nhạy của
phương pháp có thể đạt cỡ 10-9 g/g.
1.3.4.2. Phương pháp von-ampe hòa tan
Nguyên tắc của phương pháp gồm 3 giai đoạn chính:
Làm giàu chất điện hóa lên trên bề mặt điện cực dưới dạng kết tủa kim loại
hoặc hợp chất khó tan bằng cách điện phân dung dịch ở những điều kiện thích hợp.
Giai đoạn nghỉ: ngừng khuấy và điện phân để chất phân tích phân bố đều trên
bề mặt điện cực.
Giai đoạn hòa tan điện hóa: hòa tan kết tủa bằng cách phân cực điện cực chỉ
thị theo chiều ngược lại và ghi đường cong Von-Ampe hòa tan.
Phương pháp von-ampe hòa tan có ưu điểm là độ chọn lọc, độ nhạy cao; độ lặp
lại và độ chính xác tốt, giới hạn phát hiện có thể đạt cỡ 10-8 đến 10-10M.
1.4. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn
1.4.1. Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn
a. Định nghĩa
Khoảng tuyến tính của một phương pháp phân tích là khoảng nồng độ ở đó có sự
phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đo được và nồng độ chất phân tích.
Khoảng làm việc của một phương pháp phân tích là khoảng nồng độ giữa giới
hạn trên và giới hạn dưới của chất phân tích (bao gồm cả các giới hạn này), tại đó
được chứng minh là có thể xác định được bởi phương pháp nhất định với độ đúng, độ
chính xác và độ tuyến tính như đã nêu.
Để đơn giản hơn, hai khái niệm này được mô tả trong hình dưới đây:

Hình 1.2: Khoảng tuyến tính (linear range) và khoảng làm việc (working range)
15

b. Cách xây dựng đường chuẩn
Trong phân tích thực tế, có thể xây dựng các đường chuẩn ngắn, trùm lên vùng
nồng độ trong mẫu, không nhất thiết phải lập đường chuẩn toàn bộ khoảng tuyến tính.
Nồng độ trong mẫu không được vượt ra ngoài giới hạn cao nhất và thấp nhất của
đường chuẩn và tốt nhất phải nằm ở vùng giữa đường chuẩn.
Chuẩn bị dãy nồng độ chuẩn (tối thiểu 6 nồng độ). Xác định các giá trị đo được y
theo nồng độ x (lặp lại 2 lần lấy giá trị trung bình). Nếu sự phụ thuộc tuyến tính, ta có
khoảng khảo sát đường biểu diễn là một phương trình: y = bx + a
Trong đó:
b: giá trị độ dốc slope
a: giá trị hệ số chặn intercept
R: Hệ số tương quan

  x -X  y -Y 
i

R=

i

  x -X   y -Y 
2

i

(CT1.1)

i

Nếu 0,995 < R  1: Có tương quan tuyến tính rõ rệt.

1.4.2. Giới hạn chấp nhận của đƣờng chuẩn
Hệ số hồi quy tuyến tính (R): Chỉ tiêu đầu tiên của một đường chuẩn đạt yêu cầu
là hệ số tương quan hồi quy (Coefficient of correlation). R phải đạt yêu cầu:
0,995  R  1 Hay 0,99  R 2  1.

Độ chệch các điểm nồng độ dùng xây dựng đường chuẩn. Sau khi lập đường
chuẩn xong cần kiểm tra bằng phương pháp tính ngược lại nồng độ của các điểm
chuẩn sử dụng để xây dựng đường chuẩn, từ đó tính các giá trị độ chệch bias theo công
thức sau:

Δi =

C t - Cc
.100
Cc

(CT1.2)

Trong đó: Δ i : Độ chệch của từng điểm chuẩn dùng xây dựng đường chuẩn
C t : Nồng độ tính ngược theo đường chuẩn của các điểm chuẩn
Cc : Nồng độ của các điểm chuẩn

16


Theo quy định của nhiều tổ chức của Mỹ, Canada, châu Âu, giá trị  không
được vượt quá ± 15% cho tất cả các nồng độ, riêng ở nồng độ LOQ có thể chấp nhận
giới hạn Δ ± 20% .
1.4.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng
* Khái nhiệm

Giới hạn phát hiện là nồng độ mà tại đó giá trị xác định được lớn hơn độ không đảm
bảo đo của phương pháp. Đây là nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong mẫu có thể
phát hiện được nhưng chưa thể định lượng được (đối với phương pháp định lượng).
LOQ là nồng độ tối thiểu của một chất có trong mẫu thử mà ta có thể định lượng
bằng phương pháp khảo sát và cho kết quả có độ chụm mong muốn. LOQ chỉ áp dụng
cho các phương pháp định lượng.
* Công thức tính
Trong đề tài, chúng tôi tính giá trị LOD và LOQ dựa trên đường chuẩn. LOD
và LOQ có thể được xác định dựa vào độ dốc của đường chuẩn và độ lệch chuẩn
của tín hiệu đo.

LOD =

3.Sy
b

và LOQ =

10.Sy
b

Trong đó: LOD: nồng độ giới hạn phát hiện của phép đo.
LOQ: Nồng độ giới hạn định lượng của phép đo.
Sy: Độ lệch chuẩn của phương trình đường chuẩn.
b: Hệ số hồi quy của nồng độ trong phương trình đường chuẩn.
1.4.4. Độ chính xác (bao gồm độ chụm và độ đúng)
Trong tài liệu này chúng tôi sử dụng hai thuật ngữ độ đúng và độ chụm để diễn tả
độ chính xác của một phương pháp phân tích theo quan điểm mới nhất của tiêu chuẩn
quốc tế (ISO 5725 1- 6:1994) và tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 6910 1-6:2005).
Độ chính xác (accuracy) = độ chụm (precision) + độ đúng (trueness)

a. Độ chụm
* Định nghĩa
Độ chụm chỉ mức độ mức độ dao động của các kết quả thử nghiệm độc lập quanh
trị giá trung bình.

17