Xây dựng quy trình xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp chuẩn độ trong lĩnh vực phân tích môi trường và áp dụng tính toán đối với phương pháp chuẩn độ nhằm xác định hàm lượng COD trong

LỜI CẢM ƠN
Đƣợc sự phân công của Viện Môi Trƣờng trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt
Nam và sự đồng ý của giảng viên hƣớng dẫn ThS. Đinh T.Thúy Hằng tôi đã
thực hiện đề tài “XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ
DỤNG CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TRONG LĨNH VỰC PHÂN
TÍCH MƠI TRƢỜNG VÀ ÁP DỤNG TÍNH TỐN ĐỐI VỚI PHƢƠNG
PHÁP CHUẨN ĐỘ NHẰM XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG COD TRONG
MƠI TRƢỜNG NƢỚC”

Để hồn thành tốt khóa luận này. Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô
giáo đã tận tình hƣớng dẫn giảng dậy suốt quá trình học tập , nghiên cứu và rèn
luyện ở trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam

Xin chân thành cảm ơn Cô giáo ThS. Đinh T.Thúy Hằng đã tận tình , chu
đáo hƣớng dẫn tơi khóa luận này. Cám ơn các anh chị thuộc phịng thí nghiệm
của Trung Tâm Đào Tạo và Tƣ Vấn Khoa Học Công Nghệ Bảo Vệ Môi Trƣờng
Thủy đã chỉ bảo tận tình và giải đáp những khó khăn trong q trình làm thí
nghiệm

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất.
Song do chƣa quen với công tác nghiên cứu khoa học , tiếp cận với thực tế cịn
ít, kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi những thiếu
sót nhất định mà bản thân chƣa thấy đƣợc. Tơi rất mong nhận đƣợc sự góp ý của
q thầy , cơ giáo và các bạn sinh viên để khóa luận đƣợc hồn chỉnh hơn

Hải Phịng, ngày…tháng…năm 2015
Ngƣời thực hiện
Sinh viên
Trần Tuấn Đạt

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ i
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................ 2
1.1. Tổng quan về quy trình xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp ............. 2
1.1.1. Khái niệm ................................................................................................. 2
1.1.2. Phạm vi áp dụng ....................................................................................... 2
1.1.3. Tiến trình thực hiện .................................................................................. 3
1.1.4. Các cách tiếp cận để xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp ............... 4
1.1.4.1. Tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005 ........................................................... 4
1.2. Phƣơng pháp chuẩn độ trong lĩnh vực môi trƣờng ..................................... 11
1.2.1. Khái niệm ............................................................................................... 11
1.2.2. Nguyên tắc ............................................................................................. 11
1.2.3. Ứng dụng trong phân tích COD .............................................................. 11
CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG
CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TRONG LĨNH VỰC ......................... 13
PHÂN TÍCH MƠI TRƢỜNG........................................................................ 13
2.1. Thẩm định độ chính xác ............................................................................ 13
2.1.1. Đánh giá độ chụm của phƣơng pháp ....................................................... 13
2.2. Độ đúng (tính theo độ thu hồi) ................................................................... 15
2.3. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) .......................... 16
2.3.1. Giới hạn phát hiện (LOD) ....................................................................... 16
2.3.2. Giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp .................................................... 17
2.4. Ƣớc lƣợng độ khơng đảm bảo đo............................................................... 17
2.4.1. Cách tính độ không đảm bảo đo.............................................................. 17
2.4.2. Các nguồn độ KĐBĐ của quy trình phân tích COD ................................ 17
2.4.3. Biểu diễn kết quả đo ............................................................................... 19
CHƢƠNG 3. XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƢƠNG PHÁP
CHUẨN ĐỘ NHẰM XÁC ĐỊNH COD TRONG MẪU NƢỚC .................. 20
3.1. Thiết kế thí nghiệm.................................................................................... 20

3.1.1 Các hóa chất và thiết bị cần dùng ............................................................ 20
3.1.2. Trình tự phân tích COD .......................................................................... 21
3.2. Kết quả đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp ............................................ 22
3.3. Đánh giá độ lặp PTN ................................................................................ 23
3.4. Đánh giá Độ Đúng .................................................................................... 25
3.5. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp ......................................................... 28
3.6. Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo(KĐBĐ) ................................................ 30
3.6.1. Nguồn độ không đảm bảo đo .................................................................. 30
3.6.2. Định lƣợng các nguồn độ KĐBĐ thành phần.......................................... 30
3.6.3. Độ KĐBĐ tổng hợp/ mở rộng ................................................................ 34
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 35


DANH MỤC CÁC BẢNG
TÊN BẢNG

Trang

Bảng 1.1. Giới hạn đánh giá chất lƣợng phân tích mẫu nƣớc và nƣớc
thải theo Standard methods (SMEWW 3111(A):2012)…………...…..

9

Bảng 3.1: Kết quả đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp đối với nền
mẫu nƣớc thải…..……………………………………………………..

22

Bảng 3.2: Kết quả đánh giá độ tái lặp PTN đối với nền mẫu nƣớc thải

24

Bảng 3.3.: Kết quả đánh giá độ thu hồi COD trong nền mẫu nƣớc thải

26

Bảng 3.4: Kết quả xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng
của phƣơng pháp………………………………………………………

29


MỞ ĐẦU
Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp là một trong những yêu cầu về
mặt kỹ thuật trong tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005. Nhằm cung cấp bằng chứng
khách quan thể hiện các yêu cầu xác định cho việc lựa chọn và sử dụng phƣơng
pháp thử đã đƣợc đáp ứng.
Dựa vào kết quả phân tích, chúng ta sẽ phải đƣa ra nhiều quyết định quan
trọng. Trong khi đó, mỗi phép đo đều có sai số, để xác định các giá trị sai số này
rất phức tạp, đòi hỏi nhiều kĩ năng, suy luận và trực giác. Vì vậy, để kết quả
phân tích có giá trị độ tin cậy cao thì phƣơng pháp phân tích phải đảm bảo. Xác
định giá trị của phƣơng pháp là một phần không thể thiếu nếu muốn có kết quả
phân tích đáng tin cậy.
Để nâng cao chất lƣợng và hoàn thiện hệ thống quan trắc và phân tích mơi
trƣờng cho việc phát hiện, đánh giá mức độ ô nhiễm, giám sát chất lƣợng môi
trƣờng phục vụ cơng tác nghiên cứu khoa học. Bên cạnh đó cũng nhằm xác nhận
năng lực của PTN, đảm bảo kết quả thử nghiệm/đo lƣờng đạt kết quả đáng tin
cậy nhất, có giá trị về mặt kỹ thuật.
Vì vậy, tơi chọn đề tài “XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC NHẬN GIÁ

TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TRONG LĨNH VỰC
PHÂN TÍCH MƠI TRƢỜNG VÀ ÁP DỤNG TÍNH TỐN ĐỐI VỚI
PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ NHẰM XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG COD
TRONG MÔI TRƢỜNG NƢỚC”.

i


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về quy trình xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp
1.1.1. Khái niệm
“Xác nhận giá trị sử dụng (MV) là khẳng định bằng kiểm tra và cung cấp
bằng chứng khách quan rằng các yêu cầu xác định cho việc sử dụng phương
pháp là phù hợp với mục đích và điều kiện phân tích cụ thể đã được thực
hiện.”[6]
Việc xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp đƣợc tiến hành dựa trên
việc tính tốn và đánh giá các thơng số sau đây:
- Độ chụm: thơng qua việc tính tốn và đánh giá độ lặp lại và độ tái lặp.
- Độ đúng: thông qua việc tính tốn và đánh giá hiệu suất thu hồi.
- Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp.
- Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo của phƣơng pháp.
1.1.2. Phạm vi áp dụng
 Phƣơng pháp mới đối với một vấn đề cụ thể
 Chỉnh sửa phƣơng pháp đã có:
 Cải tiến;
 Mở rộng phạm vi.
 Khi QC chỉ ra rằng phƣơng pháp đã thay đổi theo thời gian
 Khi phƣơng pháp thiết lập đƣợc đƣa vào sử dụng:
+ Trong một phịng thí nghiệm khác;
+ Với ngƣời phân tích khác;

+ Thiết bị khác.
 Để chứng tỏ sự tƣơng đƣơng giữa hai phƣơng pháp.

2


1.1.3. Tiến trình thực hiện
Tiến trình thực hiện đánh giá giá trị sử dụng của phƣơng pháp đƣợc thực
hiện theo quy trình sau:

3


1.1.4. Các cách tiếp cận để xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
1.1.4.1. Tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2005
1.1.4.1.1. Khái niệm
“ISO/IEC 17025:2005 là tiêu chuẩn về hệ thống quản lý chất lượng áp
dụng chuyên biệt cho phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn, do Tổ chức tiêu chuẩn
hóa quốc tế International Organization for Standardization (gọi tắt là ISO) phát
triển và ban hành.
TCVN ISO/IEC 17025 tăng cường mối quan hệ hợp tác giữa các phòng
thử nghiệm với các tổ chức khác nhằm hỗ trợ q trình trao đổi thơng tin, kinh
nghiệm, sự hòa hợp của các tiêu chuẩn và mục tiêu đã định. Tiêu chuẩn này
phản ánh xu hướng chung trong một lĩnh vực hợp nhất tạo nên một bộ mặt mới
cho luật pháp, thương mại, kinh tế và kỹ thuật quốc tế.”[8]
1.1.4.1.2. Sơ lƣợc về ISO/IEC 17025:2005
“ISO/IEC 17025 (phiên bản mới

nhất

hiện

nay

là

ISO/IEC

17025:2005) có tên gọi đầy đủ là Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử
nghiệm và hiệu chuẩn (General Requirements for the competence of testing and
calibration laboratories). ISO/IEC 17025:2005 là tiêu chuẩn về hệ thống quản lý
chất lƣợng áp dụng chuyên biệt cho phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn, do tổ chức
quốc tế về tiêu chuẩn hóa ISO (International Organization for
Standardization) ban hành.
Đây là tiêu chuẩn đƣợc tích lũy kinh nghiệm nhiều năm trong việc tìm
kiếm một chuẩn mực chung cho hệ thống quản lý dành cho các phòng thử
nghiệm/hiệu chuẩn nhằm đảm bảo kết quả đo lƣờng/thử nghiệm đạt đƣợc kết
quả tin cậy nhất.
Đây là hệ thống quản lý chất lƣợng, vì vậy tiêu chuẩn ISO/IEC 17025
khơng chỉ đƣa ra các yêu cầu để quản lý và đảm bảo năng lực kỹ thuật mà còn
bao gồm những quy định về hệ thống quản lý chất lƣợng để đạt đƣợc khả năng
đƣa ra những kết quả đo lƣờng/thử nghiệm tin cậy cao và đƣợc quốc tế thừa
nhận.
Tiêu chuẩn ISO/IEC 17025 bao gồm 5 phần, trong đó phịng thí nghiệm
cần phải thấu hiểu và đáp ứng các yêu cầu trong phần 4 và phẩn 5 của tiêu chuẩn
này.”[8]

4

1.1.4.1.3. Mục đích
“+ ISO/IEC 17025:2005 là tiêu chuẩn quốc tế quy định các yêu cầu nhằm
đảm bảo năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn.
+ ISO/IEC 17025:2005 bao gồm các thử nghiệm và hiệu chuẩn thực hiện
bằng cách sử dụng phƣơng pháp tiêu chuẩn, phƣơng pháp không tiêu chuẩn và
các phƣơng pháp PTN/HC phát triển.
+ ISO/IEC 17025:2005 sử dụng để các PTN/HC phát triển hệ thống quản
lý chất lƣợng, hoạt động tài chính và kỹ thuật, phịng thử nghiệm, khách hàng,
cơ quan chính quyền và các cơ quan cơng nhận cũng có thể sử dụng nó để xác
nhận hoặc thừa nhận năng lực của phịng thí nghiệm.
+ Tiêu chuẩn nêu rõ mục têu cho các PTN/HC mong muốn chứng minh
rằng mình có đủ năng lực về kĩ thuật và tổ chức quản lý, hoạt động một cách
hiệu quả và có thể cung cấp các kết quả thử nghiệm và hiệu chuẩn có giá trị về
kỹ thuật.
+ Việc áp dụng tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 17025:2005 sẽ tạo điều kiện
cho việc hợp tác giữa các PTN/HC và các tổ chức khác nhằm hỗ trợ cho việc
trao đổi thông tin và kinh nghiệm về việc thống nhất hóa các chuẩn mực và các
thủ tục.
+ PTN/HC đƣợc cơng nhận chính là tiền đề cho việc thừa nhận lẫn nhau
song phƣơng hoặc đa phƣơng về kết quả thử nghiệm hay hiệu chuẩn để tránh
kiểm tra hai lần hoặc nhiều lần tiến đến chỉ kiểm tra một lần, cấp một giấy
chứng nhận và đƣợc chấp nhận ở mọi quốc gia.
+ Do vậy công nhận PTN/HC là để phục vụ cho giao lƣu thƣơng mại giữa
các nƣớc, khu vực quốc tế công nhận PTN/HC cũng góp phần thúc đẩy giao lƣu
về kinh tế, khoa học kỹ thuật làm cho sản phẩm nhanh chóng vƣơn xa và hội
nhập vào thị trƣờng khu vực và thế giới.”[7]
1.1.4.1.4. Lĩnh vực áp dụng của ISO 17025:2005
“ISO/IEC 17025:2005 là tiêu chuẩn quốc tế quy định các yêu cầu nhằm
đảm bảo năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn.
ISO/IEC 17025:2005 bao gồm các thử nghiệm và hiệu chuẩn thực hiện

bằng cách sử dụng phƣơng pháp tiêu chuẩn, phƣơng pháp không tiêu chuẩn và
các phƣơng pháp PTN/HC phát triển.

5


ISO/IEC 17025:2005 sử dụng để các PTN/HC phát triển hệ thống quản lý
chất lƣợng, hoạt động tài chính và kỹ thuật, phịng thử nghiệm, khách hàng, cơ
quan chính quyền và các cơ quan cơng nhận cũng có thể sử dụng nó để xác nhận
hoặc thừa nhận năng lực của phịng thí nghiệm.
Tiêu chuẩn nêu rõ mục têu cho các PTN/HC mong muốn chứng minh
rằng mình có đủ năng lực về kĩ thuật và tổ chức quản lý, hoạt động một cách
hiệu quả và có thể cung cấp các kết quả thử nghiệm và hiệu chuẩn có giá trị về
kỹ thuật.
Việc áp dụng tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 17025:2005 sẽ tạo điều kiện
cho việc hợp tác giữa các PTN/HC và các tổ chức khác nhằm hỗ trợ cho việc
trao đổi thông tin và kinh nghiệm về việc thống nhất hóa các chuẩn mực và các
thủ tục.
PTN/HC đƣợc cơng nhận chính là tiền đề cho việc thừa nhận lẫn nhau
song phƣơng hoặc đa phƣơng về kết quả thử nghiệm hay hiệu chuẩn để tránh
kiểm tra hai lần hoặc nhiều lần tiến đến chỉ kiểm tra một lần, cấp một giấy
chứng nhận và đƣợc chấp nhận ở mọi quốc gia.
Do vậy công nhận PTN/HC là để phục vụ cho giao lƣu thƣơng mại giữa
các nƣớc, khu vực quốc tế công nhận PTN/HC cũng góp phần thúc đẩy giao lƣu
về kinh tế, khoa học kỹ thuật làm cho sản phẩm nhanh chóng vƣơn xa và hội
nhập vào thị trƣờng khu vực và thế giới.”[7]
1.1.4.2. Tiêu chuẩn TCVN 6491:1999
“Tiêu chuẩn này quy định phƣơng pháp xác định nhu cầu oxy hoá học
COD của nƣớc.
Tiêu chuẩn này áp dụng đƣợc cho các loại nƣớc có giá trị COD từ 30 mg/l

đến 700 mg/l. Hàm lƣợng clorua không đƣợc vƣợt quá 1000 mg/l. Mẫu nƣớc
phù hợp với các điều kiện này đƣợc sử dụng trực tiếp cho phân tích.
Nếu giá trị COD vƣợt quá 700 mg/l, mẫu nƣớc cần đƣợc pha loãng. Giá
trị COD nằm khoảng 300 mg/l đến 600 mg/l đạt đƣợc độ chính xác cao nhất.”[5]

6


1.1.4.3. Các thông số xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
1.1.4.3.1. Thẩm định độ chụm
“Độ chụm là mức độ gần nhau giữa các kết quả thử nghiệm độc lập thu
đƣợc trong cùng điều kiện quy định.
Độ chụm thƣờng đƣợc biểu diễn bởi các thuật ngữ sau:
 Độ lệch chuẩn (s)
( 𝑿𝒊 − 𝑿)𝟐
𝒏−𝟏

𝑺=

 Độ lệch chuẩn tƣơng đối (RSD) hoặc hệ số biến thiên (CV)
𝑹𝑺𝑫 =

𝒔
𝒙

 Độ lệch chuẩn trung bình (SDM) của các thí nghiệm lặp đƣợc biết
nhƣ sai số chuẩn của các giá trị trung bình

𝑺𝑫𝑴 =

𝒔
” [6]
𝒏

Để đánh giá độ chụm của phƣơng pháp, chúng tôi tiến hành đánh giá trên
nền mẫu nƣớc thải mà PTN thƣờng phân tích nằm trong khoảng làm việc của
phƣơng pháp.
Độ chụm của phƣơng pháp đƣợc thẩm định thông qua việc tính tốn độ
lặp lại (RSDr) và độ tái lặp phịng thí nghiệm (RSDRw).
1.1.4.3.2. Đánh giá độ lặp
a) Khái niệm:
“Độ lặp lại là phép đo sự biến đổi của các kết quả đo trong thời gian
ngắn.”[6]
b) Điều kiện áp dụng:
“Độ l1ặp lại là độ chụm của các kết quả đƣợc đo dƣới điều kiện:
 Cùng phƣơng pháp
 Cùng vật liệu thử nghiệm
 Cùng phịng thí nghiệm
 Cùng ngƣời thực hiện
 Trong khoảng thời gian ngắn”[6]

7


1.1.4.3.3. Đánh giá độ tái lặp
a) Khái niệm
“Độ tái lặp là phép đo sự biến đổi của kết quả đo trong thời gian dài.”[6]
b) Điều kiện áp dụng
“Độ tái lặp là độ chụm của các kết quả đƣợc đo dƣới điều kiện:
 Cùng phƣơng pháp

 Cùng vật liệu thử nghiệm
 Khác phịng thí nghiệm
 Khác ngƣời thực hiện
 Khác thiết bị đo
 Trong thời gian dài. ”[6]
1.1.4.3.4. Độ đúng (Tính theo độ thu hồi)
a) Khái niệm
“Độ đúng của phƣơng pháp là khái niệm chỉ mức độ gần nhau giữa
giá trị trung bình của kết quả thử nghiệm và giá trị thực hoặc giá trị đƣợc chấp
nhận là đúng.
Mức độ sai khác giữa kỳ vọng của các kết quả thử nghiệm và giá trị
quy chiếu đƣợc chấp nhận.
Nghiên cứu độ đúng là nghiên cứu tổng sai số hệ thống. Sự sai khác
hệ thống so với giá trị quy chiếu đƣợc chấp nhận càng lớn thì độ đúng càng
lớn.
Độ đúng gồm:
 Độ đúng phịng thí nghiệm
 Độ đúng phƣơng pháp”[6]

8


b) Tiêu chuẩn áp dụng
Tiêu chuẩn đánh giá đối với mẫu thu hồi nhƣ sau:
“Bảng 1.1. Giới hạn đánh giá chất lượng phân tích mẫu nước và nước thải
theo Standard methods
Chất phân tích

Giới hạn thu hồi chấp nhận đƣợc (%)

Axit

60 ÷ 140

Anion

80 ÷ 120

Bazo/ trung tính

70 ÷ 130

HCBVTV carbamat

50 ÷ 150

Hóa chất diệt cỏ

40 ÷ 160

Kim loại

85 ÷ 115

Các hợp chất vơ cơ khác

80 ÷ 120

Các chất hữu cơ bay hơi

70 ÷ 130
80÷120

COD
Ghi chú: HCBVTV: Hóa chất bảo vệ thực vật.

1.1.4.3.5. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp (MDL và LOQ)
“Giới hạn phát hiện (LOD) là nồng độ chất phân tích nhỏ nhất có thể phát
hiện đƣợc nhƣng khơng nhất thiết xác định hàm lƣợng trong điều kiện thí
nghiệm.
Giới hạn phát hiện (LOD) gồm:
 Giới hạn phát hiện của thiết bị (IDL)
 Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp (MDL)
Giới hạn định lượng (LOQ) là nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong
mẫu có thể định lƣợng đƣợc với độ chụm và độ đúng chấp nhận đƣợc trong điều
kiện tiến hành phân tích.
Giới hạn định lƣợng (LOQ) gồm:
 Giới hạn định lƣợng của thiết bị (IQL)
 Giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp (MQL)”[6]

9


1.1.4.3.6. Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo (KĐBĐ)
Theo yêu cầu của ISO 17025, độ không đảm bảo đo là một yêu cầu cần
thực hiện cho tất cả các phƣơng pháp thử đƣợc áp dụng trong việc ƣớc lƣợng độ
không đảm bảo đo là một việc khó và rất phức tạp và khơng phải một phịng thí
nghiệm nào cũng có thể thực hiện đƣợc. Tuy nhiên, để có thể dần nâng cao chất
lƣợng hệ thống phịng thí nghiệm phân tích hóa học và vi sinh vật thì cần phải
thực hiện cơng việc này. Các phịng thử nghiệm có thể phối hợp để xác định độ

không đảm bảo đo nhƣ một phần của q trình thẩm định phƣơng pháp phân
tích. Nội dung của chƣơng trình này sẽ mang đến những khái niệm cơ bản nhất
và các cách thực hiện các phép đánh giá độ không đảm bảo.
a) Khái niệm
+ Độ không đảm bảo đo (ĐỘ KĐBĐ) của phƣơng pháp là thông số gắn với
kết quả của phép đo, thông số này đặc trƣng cho mức độ phân tán của các giá trị
có thể chấp nhận đƣợc quy cho đại lƣợng đo của phép đo.
+ ĐỘ KĐBĐ nói lên độ tin cậy của phép đo.
+ Kiến thức về ĐỘ KĐBĐ rất hữu ích cho việc phát triển phƣơng pháp, thẩm
định phƣơng pháp, hay thay đổi bổ sung để điều chỉnh phƣơng pháp tốt hơn.
b) Các nguồn gây ra độ không đảm bảo đo
Trong một phép thử có rất nhiều nguồn gây ra độ không đảm bảo đo:
+ Mẫu thử: bản chất của mẫu thử không đồng nhất, trạng thái vật lý, độ ổn
định của mẫu thử, ảnh hƣởng của các yếu tố nhiệt độ, môi trƣờng…
+ Lấy mẫu: lấy mẫu không đại diện, khơng đồng nhất…
+ Điều kiện bảo quản: q trình vận chuyển, bảo quản và thời gian bảo quản
mẫu có ảnh hƣởng lớn đến kết quả phân tích.
+ Chuẩn bị mẫu: quá trình đồng nhất, cân mẫu, chiết tách…
+ Dung môi và thuốc thử: độ tinh khiết, tạp chất…
+ Thiết bị: thiết bị có những sai số trong q trình hiệu chuẩn hoặc chƣa
đƣợc hiệu chuẩn, sai số ở các khoảng đo khác nhau…
+ Điều kiện môi trƣờng: các ảnh hƣởng của nhiệt độ, độ ẩm…
+ Con ngƣời: kỹ năng, trình độ, sai số tính tốn...
+ Nguồn ngẫu nhiên khác.

10


c) Phân loại
Độ KĐBĐ đƣợc phân làm 2 loại:

Loại A: đƣợc tính tốn bởi phƣơng pháp xác suất thơng kê của các loạt quan
trắc.
Loại B: giá trị ƣớc lƣợng của đại lƣợng đầu vào không nhận trực tiếp từ các
kết quả quan trắc mà đƣợc xác định dựa trên suy luận khoa học từ các thông tin
nhƣ sau: các số liệu đo trƣớc kia, các quy định kỹ thuật của nhà chế tạo, số liệu
cho trong chứng nhận hiệu chuẩn, các số liệu tra cứu.
1.2. Phƣơng pháp chuẩn độ trong lĩnh vực môi trƣờng
1.2.1. Khái niệm
Phƣơng pháp chuẩn độ hay cịn gọi là phƣơng pháp phân tích thể tích, là
một trong những phƣơng pháp nhằm xác định các thông số của chất lƣợng nƣớc.
1.2.2. Nguyên tắc
Để xác định nồng độ chất A, sử dụng dung dịch chứa chất B đã biết trƣớc
nồng độ (dung dịch chuẩn). Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch A theo sơ
đồ phản ứng A + B = C + D. Khi B tác dụng vừa hết với A thì ngừng lại, khơng
thêm tiếp dung dịch B vào dung dịch A nữa. Dựa vào V(ddA), V(ddB) và
C(ddB), ta tính đƣợc C(ddA).
1.2.3. Ứng dụng trong phân tích COD
Phƣơng pháp chuẩn độ đƣợc sử dụng nhiều trong việc xác định nồng độ
thể tích của các chất hóa học trong đó có phân tích COD. “Phần lớn các ứng
dụng của phân tích COD nhằm xác định khối lƣợng của các chất ơ nhiễm hữu
cơ tìm thấy trong nƣớc bề mặt (ví dụ trong các con sơng hay hồ), làm cho COD
là một phép đo hữu ích về chất lƣợng nƣớc. Nó đƣợc biểu diễn theo đơn vị đo là
miligam trên lít (mg/L), chỉ ra khối lƣợng ơxy cần tiêu hao trên một lít dung
dịch”
“COD là chỉ số khối lƣợng ơxy cần thiết để oxy hóa một hợp chất hữu cơ
thành đioxit cacbon, ammoniac và nƣớc đƣợc thể hiện dƣới dạng tổng
quát là:

11

Công thức này không bao gồm nhu cầu oxy gây ra từ q trình oxi hóa
amoniac thành nitrat. Q trình chuyển hóa amoniac thành nitrat đƣợc gọi
là nitrat hóa. Dƣới đây là phƣơng trình chính tắc để oxi hóa amoniac
thành nitrat:

Phƣơng trình thứ hai này nên đƣợc áp dụng sau phƣơng trình thứ nhất để
gộp cả q trình ơxi hóa trong sự nitrat hóa nếu nhƣ nhu cầu ơxy từ việc
nitrat hóa phải đƣợc biết đến. Dicromat khơng ơxi hóa amoniac thành
nitrat, vì thế q trình nitrat hóa này có thể bỏ qua một cách an toàn trong
thử nghiệm nhu cầu ơxy hóa học tiêu chuẩn.”
- Phƣơng pháp này dựa vào phản ứng oxi hóa chất hữu cơ bằng Cr 2O72trong H2SO4 đậm đặc, có mặt chất xúc tác Ag2SO4 (và HgSO4 tạo phức
với Cl- để ngăn ngừa ảnh hƣởng của nó)
Chất hữu cơ + H+ + Cr2O72- → 2Cr3+ + CO2 + H2O
- Sau đó chuẩn độ lƣợng Cr2O72- dƣ bằng dung dịch muối MO (amoni
sunfat: (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O – FAS), với chất chỉ thị Feroin thì dung
dịch sẽ chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt
Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ → 2Cr3+ + 7H2O + 6Fe3+

12


CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG
CỦA PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TRONG LĨNH VỰC
PHÂN TÍCH MƠI TRƢỜNG
2.1. Thẩm định độ chính xác
2.1.1. Đánh giá độ chụm của phương pháp
“Độ chụm thường được biểu diễn bởi các thuật ngữ sau:
 Độ lệch chuẩn (s)
𝑺=

( 𝑿𝒊 − 𝑿)𝟐
𝒏−𝟏

 Độ lệch chuẩn tương đối ( RSD) hoặc hệ số biến thiên (CV)
RSD =

𝒔
𝒙

 Độ lệch chuẩn trung bình (SDM) của các thí nghiệm lặp được biết
như sai số chuẩn của các giá trị trung bình
SDM =

𝒔
𝒏

”[6]

Để đánh giá độ chụm của phƣơng pháp, chúng tôi tiến hành đánh giá trên
nền mẫu nƣớc thải mà PTN thƣờng phân tích nằm trong khoảng làm việc của
phƣơng pháp.
Độ chụm của phƣơng pháp đƣợc thẩm định thơng qua việc tính tốn độ lặp
lại (RSDr) và độ tái lặp phịng thí nghiệm (RSDRw).
2.1.1.1. Đánh giá độ lặp
2.1.1.1.1. Điều kiện áp dụng
“Độ lặp lại là độ chụm của các kết quả đƣợc đo dƣới điều kiện:
 Cùng phƣơng pháp
 Cùng vật liệu thử nghiệm
 Cùng phịng thí nghiệm

 Cùng ngƣời thực hiện
 Trong khoảng thời gian ngắn”[6]
2.1.1.1.2. Cách xác định
Để đánh giá độ lặp lại, trên nền mẫu nƣớc thải đƣợc lấy tại hiện trƣờng,
đƣợc khảo sát tại mức nồng độ thƣờng phân tích nằm trong khoảng làm việc, bổ

13


sung các hóa chất và thực hiện các thao tác xử lý mẫu theo đúng tiến trình SOPPT.02. Mỗi nền mẫu đƣợc thực hiện phân tích lặp lại 10 lần.
“Tiêu chuẩn đánh giá độ lặp lại (RSDr) đƣợc xác định theo phƣơng trình
Horwitz:
RSDr (Horwitz) (%) = 2.C-0.1505
Theo AOAC, để đạt kết quả tốt nhất, giới hạn cho phép đối với độ lặp lại
trong nội bộ phòng thử nghiệm nên nằm trong khoảng ½ giá trị RSD r (Horwitz).
Do đó, PTN áp dụng tiêu chuẩn chấp nhận đối với RSDr (thực nghiệm) là:
RSDr < PRSDr = ½ RSDr (Horwitz)
Áp dụng tỷ lệ Horwitz - HorRat (r) (là tỷ số giữa RSDr (thực nghiệm)
và PRSDr) để đánh giá khả năng áp dụng phƣơng pháp. Phƣơng pháp đƣợc chấp
nhận khi tỷ số HorRat (r) nằm trong khoảng từ 0.3 đến 1.3”
(Horwitz Equation as Quality Benchmark in ISO/IEC 17025 Testing
Laboratory)
2.1.1.2. Đánh giá độ tái lặp
2.1.1.2.1. Điều kiện áp dụng
“Độ tái lặp là độ chụm của các kết quả đƣợc đo dƣới điều kiện:
 Cùng phƣơng pháp,
 Cùng vật liệu thử nghiệm,
 Khác phịng thí nghiệm,
 Khác ngƣời thực hiện,
 Khác thiết bị đo,

 Trong thời gian dài. ” [6]

14


2.1.1.2.2. Cách xác định
Để đánh giá độ tái lặp PTN RSDRw, chúng tôi tiến hành nhƣ sau:
- Thực hiện khảo sát với nền mẫu: nƣớc thải.
- Chuẩn bị một lƣợng mẫu đủ lớn cho q trình phân tích kéo dài.
- Thực hiện phân tích nền mẫu nƣớc thải, mỗi nền mẫu phân tích 3 mẫu
tại mức nồng độ trong khoảng làm việc của phƣơng pháp.
- Hai cán bộ tiến hành phân tích luân phiên trong thời gian 10 ngày làm
việc.
Trong đó, tiêu chuẩn cho phép đối với RSD Rw đƣợc xác định theo phƣơng
trình Horwitz:
RSDRw (%) < PRSDRw (%) = 2(1-0.5.logC)
2.2. Độ đúng (tính theo độ thu hồi)
Để đánh giá độ đúng của phƣơng pháp, chúng tôi tiến hành đánh giá hiệu
suất thu hồi của phƣơng pháp.
Để đánh giá hiệu suất thu hồi, sử dụng nền mẫu là các mẫu thực đƣợc lấy
tại hiện trƣờng (nƣớc thải) đây chính là các mẫu đƣợc sử dụng để đánh giá độ
chụm của phƣơng pháp. Tiến hành thêm chuẩn từ dung dịch chuẩn gốc và phân
tích các mẫu để xác định độ thu hồi của phƣơng pháp, cụ thể nhƣ sau:
- Đối với mẫu thêm chuẩn: dùng pipet lấy chính xác một thể tích dung
dịch chuẩn nồng độ đã biết cho vào bình định mức, định mức đến vạch bằng
mẫu thực đã chuẩn bị.
- Chuẩn bị mẫu blank bằng cách dùng pipet lấy chính xác một thể tích
nƣớc cất cho vào bình định mức, định mức đến vạch bằng mẫu thực đã chuẩn bị.

15

Đo 2 mẫu đã chuẩn bị, khi đó độ thu hồi đƣợc tính nhƣ sau:
H (%) 

F I
.100%
A

Trong đó:
F là nồng độ tổng của mẫu đã thêm chuẩn;
I là nồng độ của mẫu trắng;
(F – I) là nồng độ thêm tính đƣợc;
A là nồng độ chuẩn thêm vào tính tốn trên lý thuyết.
Tiêu chuẩn cho phép để đánh giá độ thu hồi theo yêu cầu là từ 80% - 120%.” [2]
2.3. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ)
2.3.1. Giới hạn phát hiện (LOD)
2.3.1.1. Cách xác định
Để xác định giới hạn phát hiện của phƣơng pháp (LOD – Limit of
Detection), chúng tôi tiến hành chuẩn bị các nền mẫu có hàm lƣợng COD rất
thấp. Sau đó, tiến hành thêm chuẩn ở mức 10 mgCl- /L. Đo lặp 10 lần, tính giá
trị trung bình (CTB) và Sr. Khi đó:
LOD= tvalue*Sr
Với tvalue là chuẩn số student ứng với 10 lần đo lặp và độ tin cậy 99%.
2.3.1.2. Tiêu chí chấp nhận LOD
Theo “Horwitz equation as quality benchmark in ISO/IEC 17025 testing
laboratory” thì giá trị LOD sau khi tính tốn đƣợc sẽ đƣợc kiểm tra theo bộ tiêu
chí sau đây:
 Nồng độ thêm chuẩn mức cao: LOD < Cspike < LOD *10
 Tỷ số S/N (CTB/sr): 10 > S/N > 2.5

 % thu hồi: 118 > %H > 81
Kiểm tra nếu giá trị LOD tính đƣợc thỏa mãn cả 3 tiêu chí trên thì giá trị
LOD đó phù hợp với phƣơng pháp và đƣợc công bố.

16


2.3.2. Giới hạn định lượng của phương pháp
Tính tốn giới hạn định lƣợng (LOQ-Limit of Quantitation) theo công
thức:
LOQ = 10 x Sr
2.4. Ƣớc lƣợng độ không đảm bảo đo
2.4.1. Cách tính độ khơng đảm bảo đo
Độ KĐBĐ của kết quả xác định nhu cầu oxy hóa học trong mẫu nƣớc mơi
trƣờng đƣợc tính tốn đƣợc tính từ tất cả dữ liệu đầu vào để cho ra kết quả COD
theo công thức:
X (mg / L) 

(V1  V2 )* C *8000
V0

Từ cơng thức này, tính độ KĐBĐ của kết quả thơng qua quy tắc lan
truyền sai số.
2.4.2. Các nguồn độ KĐBĐ của quy trình phân tích COD
2.4.2.1. Nguồn độ KĐBĐ chuẩn độ thể tích – u(V)
𝑢=

𝑆𝑆𝐶𝑃
𝑢
=> 𝑢 𝑉 =

2
50

Trong đó: SSCP là thông tin hiệu chuẩn.
2.4.2.2. Độ KĐBĐ của muối Mohr chuẩn độ – u(C)
u  Cx (

u ( p1 ) 2
u ( p2 ) 2
u (đm) 2
u ( pp) 2 u (m) 2
) (
) 
) (
) (
)
đm
pp
m
p1
p2

Trong đó:
u(C): độ KĐBĐ của muối Mohr chuẩn độ;
u(đm): độ KĐBĐ của bình định mức;
u(pp): độ KĐBĐ của pipet;
u(p1): độ KĐBĐ gây ra do độ tinh khiết của muối Mohr;
u(p2): độ KĐBĐ gây ra do độ tinh khiết của H2SO4.
2.4.2.3. Độ KĐBĐ của thể tích lấy mẫu – u(Vo)
Sử dụng pippet 5 mL lấy 2.5mL mẫu phân tích

𝑢(𝑝𝑝)
0.01
𝑢 𝑉𝑜 =
=
= 0.004
𝑉
2.5
17


2.4.2.4. Độ KĐBĐ việc phá mẫu – u(PM)
Sử dụng thiết bị phá mẫu
u(PM) = 0.427/2 oC (Thông tin hiệu chuẩn)
u(PM)= 0.2135 /150 = 0.00142
2.4.2.5. Độ KĐBĐ từ độ lặp lại của kết quả phân tích (độ chụm) – u(SD)
𝑆𝑟 =

(

𝑛
𝑖=1 𝑋𝑖

− 𝑋)2
𝑛−1

Trong đó:
n: số lần lặp lại
_

X : giá trị trung bình của 10 lần lặp lại

𝑢 𝑆𝐷 =

𝑆𝑟
𝑋 ×

18

𝑛


2.4.2.6. Độ KĐBĐ của độ thu hồi của phương pháp (độ đúng) – u(H)
𝐻=

𝐹−𝐼
× 100 (%)
𝐴

Trong đó:
F là nồng độ tổng của mẫu đã thêm chuẩn;
I là nồng độ của mẫu nền;
(F – I) là nồng độ thêm tính đƣợc;
A là nồng độ chuẩn thêm vào tính tốn trên lý thuyết.
Khi đó, tính tốn đƣợc độ KĐBĐ của độ thu hồi theo cơng thức:
𝑢 𝐻 =𝐻 ×

𝑆𝐹2 + 𝑆𝐼2
𝑛 × 𝐹− 𝐼

+

2

𝑢𝐴
𝐴

2

2.4.3. Biểu diễn kết quả đo
X  U, với X là giá trị đo và U là độ KĐBĐ mở rộng.

19


CHƢƠNG 3. XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƢƠNG PHÁP
CHUẨN ĐỘ NHẰM XÁC ĐỊNH COD TRONG MẪU NƢỚC
3.1. Thiết kế thí nghiệm
3.1.1 Các hóa chất và thiết bị cần dùng
3.1.1.1. Hóa chất


H2SO4 đặc.

 Dung dịch muối Mohr: Cân 19,6g muối Mohr Fe(NH4)2SO4.6H20 vào
bình định mức 500ml. Cho khoảng 100ml nƣớc cất 2 lần, lắc. Thêm 10ml
H2SO4 đặc, lắc tan. Định mức đến vạch.


Dung dịch K2Cr2O7 0,25N: Hòa tan 12,25g K2Cr2O7 (đã sấy khô ở
o

105 C trong 2 giờ) trong nƣớc rồi định mức 1 lít.
 Pha dung dịch có COD=500: cân 0,425g Kali Hydrophtalat hòa tan với
nƣớc cất và định mức 1000ml. Dung dịch này có COD = 500mg/L. Từ
dung dịch có COD=500, chúng ta pha lỗng thành các dung dịch có
COD=100, COD=200, COD=400.
 H2SO4 / AgSO4 : Thả một lƣợng nhỏ AgSO4 vào axit H2SO4
đặc(AgSO4 giữ vai trò xúc tác cho q trình phá mẫu)


HgSO4 (giữ vai trị khử ion Cl- có trong mẫu nƣớc , đặc biệt mẫu nƣớc

biển)


Chỉ thị Feroin.

3.1.1.2. Thiết bị
 Bình chịu nhiệt (cốc thủy tinh, bình tam giác…..)
 Pipet
 Buret
 Các bình định mức (100ml, 200ml, 500ml)
 Cân điện tử
 Tủ sấy

20


3.1.2. Trình tự phân tích COD
* Phá mẫu: Lấy 5ml mẫu cho vào bình chịu nhiệt (đối với mẫu trắng là 5ml
nƣớc cất) + 5ml K2Cr2O7 0,25N, 10ml H2SO4/AgSO4 vào bình, lắc đều, thêm 1

ít HgSO4. Cho vào bình tam giác đã đƣợc đậy nắp vào tủ sấy ở 150 oC trong 2
giờ
* Chuẩn độ muối Mohr: Lấy 5ml K2Cr2O7 vào bình nón, thêm 5ml H2SO4
đặc, thêm nƣớc cất đến 30ml. Nhỏ 2 giọt Feroin chỉ thị. Sau đó lắc. Chuẩn độ
bằng dung dịch muối Mohr sao cho mẫu chuyển từ vàng nâu -> xanh đậm ->
xanh nhạt. Dung dịch chuyển đỏ nâu thì dừng lại
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+  2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Cho 50ml dung dịch muối Mohr đã pha vào buret. Chuẩn độ
Sau khi chuẩn độ dung dịch ghi lại thể tích Muối Mohr đã dùng là 13,7ml
(lần 1) và 13,6ml (lần 2). Ta lấy giá trị trung bình là 13,65.
Áp dụng cơng thức CMohr.VMohr=CK2Cr2O7.V K2Cr2O7 CMohr =0,0919 mol
Vậy nồng độ thực tế của muối Mohr là 0,0919
* Chuẩn mẫu trắng: Mẫu sau khi sấy để nguội từ từ, nhỏ thêm hai giọt chỉ thị
Feroin, thêm nƣớc cất khoảng 30ml. Chuẩn muối Mohr, màu sẽ chuyển từ vàng
nâu sang xanh đậm rồi sang xanh nhạt. Khi nào có màu nâu đỏ thì dừng lại. Ghi
thể tích muối Mohr đã chuẩn độ (a ml)
* Chuẩn mẫu thật: Làm tƣơng tự nhƣ mẫu trắng. Ghi lại thể tích muối Mohr
dùng để chuẩn độ (b ml)

21