LÊ ĐÚC (Chủ biên)

PGS.TS. LẺ ĐỨC (chủ biên) - PGS. TS. TRẦN KHẮC HIỆP

TS. NGUYÊN XUÂN c ự - ThS. PHẠM VĂN KHANG - CN. NGUYÊN NGỌC MINH

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP

PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

P h â n c ô n g b iên soạn

1. PGS.TS. Lê Đức: Chương 3; chương 4; chương 5 (mục 5.1; mục 5.2; mục 5.3; mục
5.4; mục 5.8) ; chương 6 ; chương 9 (mục 9.2).

2. PGS.TS. T rầ n Khắc Hiệp: Chương 7

3. TS. N guyển Xuân Cự: Chương 1; chương 2 ; chương 5 (mục 5.5; mục 5.6;
mục 5.7); chương 8 (mục 8.1; niục 8 2; mục 8.3).

4. ThS. P h ạ m Ván Khang: Chương 8 (mục 8.4; mục 8.5).

5. CN. N g uyễn Ngọc Minh: Chương 9 (mục 9.1; mục 9.3).

M ụ c lụ c

Trang

Phần 1. N hửng vấn để c h u n g

Chương 1. Mở d ầ u 1
1.1 Môi trường................................................................................................................... 1
1.2 Phân tích môi trường................................................................................................ 1
1.3 Sự lựa chọn phương pháp đổ phân tích môi trường............................................. 2
1.4 Giá trị của các sô liệu trong phân tích môi trường............................................... 2
1.5 Anh hường của cân bằng.......................................................................................... 4

Chương 2 . F)ộ c h ín h xác và độ tin cậy c ủ a p h é p p h â n tír.h 7

2.1 Bảo đảm và kiểm soát chất lượng trong phân tích môi trường.......................... 7
2.2 Sai sô" và độ chính x á c ............................................................................................... 7
2.3 Đồ thị kiểm t r a .............................................. ..........................................................13

Phần 2. Một sô phương pháp dùng trong phân tích m ôi trường

Chương 3. P hư ơ ng p h á p tr ắ c q u a n g lõ
3.1 Phương pháp so màu quang điện.......................................................................... 15
3.2 Phương pháp quang kê ngọn lửa (Flamephotomet)............................................18
3.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)........................................... 21

Chương 4. Phư ơng p h á p đ iệ n h ó a 27

•1.1 Cực chọn lọc ion.......................................................................................................27
‘1. 1.1 Lí thuyết vê các thế màng cùa các cực chọn lọc io n ............................ 28
4.1.2 Một vài loại điện cực chỉ thị thòng thường........................................... 30
4.2 Phương pháp cực phổ..............................................................................................37
4.2.1 Cực phổ một chiểu dòng khuếch tán (cực phố cổ điển).......................37
•1.2.2 Cực phổ hỗn hông (hay Von-Ampe hòa ta n )..........................................41
1.2.3 Cực phổ x u n g ............................................................................................. 45

1
Chương 5. Các p h ư ơ n g p h á p p h â n tich sắc kí 477
5.1 Mỏ đầu.........................................................................................................................477
5.2 Một sô" khái n iệ m ...................................................................................................... 477
5.2.1 Quá trình sắc k í ........................................................................................... 477
5.2.2 Phân loại các phương pháp sắc k í ............................................................ 4Í8
5.2.3 Sự tách sắc kí và sắc đồ............................................................................... 5(0
5.3 sác kí lỏng hiệu năng c a o ....................................................................................... 533
5.3.1 Máy sắc kí lỏng hiệu năng cao................................................................... 533
5.3.2 Các phương pháp sác kí hiệu năng cao.................................................... 541
5.4 Sắc kí k h í ........................................................... *....................................................5E5
5.5 Tách chiết các chất ô nhiễm hữu cơ và làm sạch m ẫ u ...................................... 5Í8
5.6 Phân tích chất ô nhiễm hừu cơ bằng sắc kí k h í ................................................. 6i2
5.7 Phân tích dư lượng hóa chất bảo vệ thực v ậ t ......................................................677
5.7.1 Nhóm cacbamat, ure và triazin .... ............................................................677
5.7.2 Thuốc bảo vệ thực vật nhóm cơ clo(Organochlorine pesticides)....... 6£8
5.7.3 Thuốc hảo vệ thực vật nhóm cơ photpho
(Organophosphorus pesticides).................................................................6S9
5.8 Sắc kí ion (10)........................................................................................................... 70)

Chương 6 . P h ư ơ n g p h á p k h ố i p h ổ 755
6.1 Sự hình thành khôi p h ổ ..........................................................................................755
6 . 1.1 Sự ion hóa.............................. ....................................................................... 755
6.1.2 Máy khốỉ p h ổ ...............................................................................................766
6.1.3 Quá trình hình thành khối p h ỏ ................................................................ 7(6
6.2 Khả năng phân giải của máy khối p h ổ ................................................................ 759
6.3 ứ n g dụng sắc kí khí - khổì phổ để phân tích các chất ô nhiễm hữu cơ .......799

Chương 7. Các loại nư ớ c và c á c p h ư ơ n g p h á p p h â n tíc h nư ớ c 823

7.1 Đại cương về các loại nư óc..................................................................................... 833
7.1.1 Nưỏc thiên n h iê n ........ ................................................................................833
7.1.2 Nước th ả i.......................................................................................................84-1
7.2 Phân tích nước................................ ......................................................................... 855
7.2.1 Phân tích nước thiên nhiên....................................................................... 855
7.2.2 Phân tích nước t h ả i .................................................................................... 866
7.2.3 Những điều cần chú ý khi phân tích nước............................................. 866
 l.’A Lấy và bảo quản mẫu nước.................................................................................. 86
7.3 .1Xác định vị trí lấy m ẫ u .................................................................................. 86
7.3.2 Lấy mẫu nước................................................................................................87
7.3.3 Lẩy và hảo quản m ẫ u ................................................................................ 87
7.3.4 Một sốchỉ dẫn khi lấy mẫu nước........................................................... 89
7.3.5 Bào quản mẫu nước trưóckhi phân tích................................................. 89
7.4 Xác định thành phần hoá học của nưóc................................................................ 90
7.4.1 Xác định p H ........................................................................................... 90
7.4.2 Độ cứng.........................................................................................................90
7.4.3 Xác định Cu.................................................................................................93
7.4.4 Xác định Pb bằng phương pháp trắc quang dithizon..........................94
7.4.5 Xác định Zn bằng phương pháp trắc quang dithizon......................... 96
7.4.6 Xác định Hg bằng phương pháp trác quang clithizon.........................97
7.4.7 Xác định F e .................................................................................................98
7.4.8 Xác định M n.............................................................................................. 100
7.4.9 Xác đính C r ...............................................................................................101
7.4.10 Xác định Ni bằng thuốc thử đimetylglioxim....................................... 102
7.4.11 Xác định A-sen (As) bằng phương pháp trắc quang...........................103
7.4 .12 Xác định Cl" bằng phương pháp chuẩn độ M orh............................... 105
7.4.13 Xác định NO3 ........................................................................................... 106
7.4.14 Xác dinh bạc (Ag)................................................................ .................... 107
7.4.15. Xác định Beri (Be).......... 7..................... ................................................ 108
7.5 Xác dịnh một sô tính chất khác của nước........................................................... 111
7.5.1 Xác định hàm lượng oxi hòa tan trong nước (DO)........ .................... 111
7.5.2 Xác định nhu cầu oxi hóa học (COD)............................ ...................... 113
7.5.3 Xác định nhu cầu oxi sinh hóa (BOD)..................................................114
7.5.4 Xác định màu sắc..................................................................................... 115
7.5.5 Xác định độ dẫn điện riêng....................................................................116

Chương 8 . P h â n tíc h k h í 119

8.1 Lấy mẫu k h í............................................................................................................. 119
8.2 Xác định một số tính chất vật lí của không k h í ................................................ 120
8.3 Một số tính chất hóa học của không k h í............................................................. 123
8.4 Một số phương pháp phân tích định tính k h í...................................................133
 8.5 Phương pháp định lượng một sô"chỉ tiêu trong không k h í.............................135
8.5.1 Xác định hàm lượng b ụ i............................................................... 135
8.5.2 Xác định nitơ oxit và ni tơ đioxit........................................................ 138
8.5.3 Xác định hàm lượng lưu huỳnh đioxit...................................................139
8.5.4 Xác định c o bằng phương pháp sắc k í ..................................................140
8.5.5 Xác định ozon............................................................................................ 141
8.5.6 Phương pháp inđophenol xác định hàm lượng amoniac................... 142

Chương 9. P h â n tíc h đ ấ t 145

9.1 Phân tích một sô" tính chất lí hóa học cơ bản của đ ấ t .......................................145
9.1.1 Thành phần cơ giới đất............................................................................145
9.1.2 Xác định dung trọng của đ â 't................................................................. 162
9.1.3 Xác định chất hữu cơ trong đ ấ t ............................................................. 164
9.1.4 Độ chua và cách xác định độ chua của đ ấ t .......................................... 167
9.1.5 Xác định dung tích trao đổi cation của đ ấ t..........................................173
9.2 Xác định một sô' kim loại nặng trong đất.............................................................175
9.2.1 Phương pháp phân hủy mẫu truyền thống..........................................176
9.2.2 Phương pháp phân hủy mẫu bằng kỹ thuật vi sóng..........................179
9.2.3 Chuẩn bị mẫu thực vật để xác định hàm lượng các kim loại nặng. 182
9.2.4 Một sô" ví dụ về giới hạn phát hiện của các phương pháp
phân tích công cụ trong phân tích các kim loại nặng........................ 184
9.2.5 Xác định chì trong đ ấ t.............................................................................185
9.2.6 Xác định thủy ngân trong đ ất................................................................ 187
9.2.7 Xác định dạng di động của một sô nguyên t ố ......................................189
9.3 Sù dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên từ
để xác định các kim loại nặng............................................................................. 203

P h ụ lục 205

Tài liệu th a m k h ả o 215

iv
Danh m ục bảng

Bàng 1.1. Anh hưởng của hướng từ nguồn đôi với sự tích luỹ của lon kim loại trong mẫu.. 3
Bảng 3. 1. Các kính lọc sử dụng cho các dung dịch m àu........................................................17
Bảng 3.2. Nhiệt độ của một sô*ngọn lửa thường dùng......................................................... 19
Bảng 4. 1. Sử dụng một sô' điện cực chọn lọc ion trong phân tích môi trường..................... 36
Bảng 5. 1. Các chẵt chiết rút pha rắn.....................................................................................59
Híìng 5.2. Tính phân cực của pha tình GC thường dùng...................................................... 62
Bàng 5.3. Ap dụng các phương pháp sác kí ion trong phân tích môi trường....................... 70
Bàng 5.4. Một sô dưng môi rửa giải thông thường trong sác ki ion..................................... 72
Hảng 6 . 1. Yêu cầu của chất điều chỉnh BFB cho phân tích chất hữu cơ dẻ bayhơi............82
Hảng 6.2. Yêu cầu của chất điểu chinh DFTPP cho phân tích chất hừu cơ bánbay hơi.... 82
Bảng 8.1. Phân loại gió...................................................................................................... 121
Hảng 8.2. Thành phần của không khí khô, sạch ỏ độ cao của mặt nước biển................. 124
Hảng 8.3. Sự biến động hàm lượng c o trong không khí ở đường giao thông
theo thòi gian.................................................................................... *..............127
Hảng 8.4. Hàm lượng các chất ô nhiễm gảy sương mù quang hóa................................... 132
Háng 9.1. Phán loại nhừng nguyên tô cơ học của đất (theo Katrinski)........................... 145
Bảng 9.2. Xác định thành phân cơ giới theo phương pháp ngoài đồng ruộng................. 147
Hảng 9.3. Lượng NaOH IN dùng cho các loại đất khác nhau.......................................... 149
Bảng 9.4. Tỉ trọng thế rắn của một sô' nhóm đất chính ỏ Việt Nam................................ 150
Bảng 9.5. Phân loại đất theo thành phần cơ giới của Katrinski...................................... 155
Bảng 9.6. Độ sâu (cm) lấy mẫu cấp hcạt phụ thuộc vào nhiệt độ..................................... 158
Hảng 9.7. Tôe độ li tâm, thời gian quay và nhiệt độ đế xác định
cấp hạt sét mịn < 0,2 Jim.................................................................................. 160
Bảng 9.8. Biểu mẫu ghi và tính kết quà dung trọng của dât........................................... 163
Bảng 9.9. Một sô ví dụ so sánh giừa phương pháp phá mẫu vi sóng
và phương pháp truyền thông...........................................................................181

V
Danh mục h ìn h

Hình 1. 1. Sơ đồ hệ thống cân bẳng và tác động qua lọi giữa chúng
trong hệ nước tự nhiên........................................................................................... 5
Hình 2.1. Đường cong phân bô*chuẩn..................................................................................... 7
Hình 2.2. Đổ thị kiểm tra độ chính xác................................................................................ 14
Hình 3.1. Vùng quang phổ hấp thụ..................................................................................... 17
Hình 3.2. Đường chuẩn trong phương pháp xác định photpho........................................... 18
Hình 3.3. Quan hệ giữa cường độ phát xạ và nồng độ nguyên t ố .........................................20
Hình 3.4. Sơ đồ nguyên tắc của một máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tủ ........................23
Hình 4.1. Sơ đồ nguyên tắc của cực chọn lọc ion (CLI).......................................................‘28
Hình 4.2. Sự phụ thuộc thê của mạch đo khi dùng điện cực màng K* VÀOgiá trị pK4....... 28
Hình 4.3. Sự phụ thuộc của thê của mạch đo khi đùng diện cực màng nitrat
vào giá trị pN(>3 ............................................................................................. . 32

Hình 4.4. Diện cực với màng khí thấm qu a..........................................................................33

Hình 4.5. Diện cực với khoảng trống khí...............................................................................33
Hình 4.6. Diện cực bạc clorua...............................................................................................35
Hình 4.7. Sơ đổ nguyên lý máy cực phổ.................................................................................37
Hình 4.8. Sóng cực phổ..........................................................................................................37
Hình 4.9. Phương pháp xác định chiều cao của sóng............................................................ 40
Hình 4.10. Các đường cực phổ cổ điển (a) và cực phổ hổn hổng (h)
của Pb2* trong nền KCNS................................................................................ 42
Hình 4.11. Dường Von - Ampe hòa tan của một số kim loại trong nền KịCOị 0,lM ..........43
Hình 5.1. Sự tách sắc kí và sắc đồ........................................................................................ 50
Hình 5.2. Sắc đồ của một chất..............................................................................................51
Hình 5.3. Sơ đồ máy sắc kí lỏng hiệu nảng cao..................i............................................... 53
Hình 5,4. Sơ đồ máy sắc kí khí.............................................................................................55
Hình 5.5. sác đồ của hổn hợp chứa các chất cần phản tích A và B...................................... 57
Hình 5.6. Sơ đồ sắc kí ion có cột ức chế và phát hiện bàng độ dẫn................................... 73
Hình 6.1. Sơ đồ phân loại các chài ô nhiễm hừu cơ dựa vào kỹ thuật chiêt rút m ẫu....... 80
Hình 7.1. Dụng cụ xác định asen..................................................................................... 105
Minh 8 . 1. Ống lây mẫu khí............................................................................................... 119
Hỉnh 8.2. Thiết bị đo gió kiểu hình chén........................................................................... 121
Minh 8.3. Thiết bị do gió kiểu côi xay.............................................................................. 121
ỉ linh 8.4. Địa bàn từ tính................................................................................................. 122
Hình 8.5. Sớ dồ nhiệt kỏ...................................................................................................123
Hình 8 .6 . Sơ (tồ ẩm k ê ...................................................................................................... 123
Hình 8.7. Thiết bị va đ ập ................................................................................................. 125
Minh 8 .8. Sơ dồ phát hiện c o .......................................................................................... 127
Hình 8.9. Dụng cụ lấy mẫu c o , ....................................................................................... 128
Hình 8 .10. Giá trị trung bình của s o . tai một điểm quan trắc trong 3 tuần................. 130
Hình 8 . 11. Sơ đồ phát hiện so .,....................................................................................... 131
Hình 9.1. Dụng cụ pipet đẽ lấy mẫu khi xác định thành phần cơ giới............................ 151
Hình 9.2. Phương pháp đồ thị biểu diễn thành phần cd giới đất
theo độ sâu phẫu diện đ ấ t............................................................................... 154
Mình 9.3. Phương pháp hình tròn biểu diễn thành phần c ơ giói đất................................. 154
Hinh 9.4. Thành phần cơ giỏi phân loại theo hình tam giác đều..................................... 162
Hình 9.5. Dụng cụ lấy mẫu đất đế xác định dung trọng.................................................. 163
Minh 9.6, Phương pháp chia tư để lấy mẫu........................................................................177
ỉ linh 9.7. Phá mẫu theo phương pháp truyền thông....................................................... 179
Minh 9.8. Phá mẫu theo phương pháp vi sóng................................................................ 179
ỉ lình 9.9. Dụng cạ thiêu kết mầu khi xác đinh Hg trong đất........................................... 188

V II
Lời nói đ ầ u

Ngày nay, các vấn dề môi trường đã trở thành mỗi quan tâm của nhân loại.
Nhiều nơi trên thê giới và ơ Việt Nam môi trương đang bị suy thoái, tài nguyên thiên
nhiên trỏ nên cạn kiột, hệ sinh thái mất cân bằng, chất lượng cuộc sống suv giảm. Một
trong những nguyên nhân chính là do hành vi, nhận thức và thái độ của con người đôi
với mòi trường sông của mình còn hạn chế. Trong luật bào vệ môi trường (1993) dà chì
rõ: "Nhà nước có trách nhiệm tỏ chức thực hiện việc giáo dục, đào tạo, nghiên cứu khoa
học và công nghệ, phô biến kiến thức khoa học và pháp luật bảo vệ môi tr ư ờ n g Giáo
dục môi trường ờ tât cả các cấp học đă trớ nên vô cùng quan trọng trong thòi kỷ công
nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước.
Nghị định số 1363/QĐ-TTg ngày 17 tháng 10 năm 2001 đã phê duyệt đẽ án và
nêu ra 5 hoạt động c.ụ thể, trong đó hoạt động sô" 1 là xây dựng chương trình, giáo trình,
bài giảng về giáo dục bảo vệ môi trường cho các bậc học, cấp học và các trình độ đào tạo.
Thực hiện chủ trương trên, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức biên soạn cuốn sách
HKhoa học môi trường'1 xua't bản năm 2001 , làm tài liệu học tập và tham khảo cho các
trường Đại học và Cao đẳng.
Đe thực hiện tiếp việc xây dựng chương trình, giáo trình chúng tôi tiến hành biên
soạn cuốn sách "Một sô phương pháp phân tích môi trường".
Nội dung cuốn sách gồm 2 phần chính:
Phần 1: Giới thiệu cơ sở của một sô"phương pháp phân tích phố hiến trên th ế giới
đùng trong phân tích môi trường, dó là các phương pháp trắc quang, quang phổ hấp thụ
nguyên tử, cắc phương pháp phân tích điện hóa, phương pháp cực phổ, các phương
pháp sác kí, khôi phổ, kết hợp sắc kí khí - khôi phổ để phân tích các chất ô nhiễm
thường gặp trong môi trường như kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật... Đồng thòi
cũng giói thiệu một sổ phương pháp dùng để đánh giá kết quả của các sô" liệu phân tích.
Phần 2 : Giới thiệu phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu và phương pháp phân
tích một sô" chỉ tiêu quan trọng trong các thành phần môi trường: đất, nước, không khí.
Mỗi phương pháp phân tích được trình bày theo trình tự: nguyên lí phương pháp, trình
tự phân tích, tính toán đánh giá kết quả phân tích.
Cuốn sách: "Một sô" phương pháp phân tích môi trường" là một giáo trình trong
chương trình đào tạo cử nhân khoa học môi trường, trang bị cho sinh viên những kiến
thức thực hành vể phân tích môi trường. Sách còn là tài liệu tham khảo cho những nhà

ix
quản lí môi trường, những kỹ thuật viên phân tích trong các phòng thí nghiệm hóa họ<\
sinh học và môi trường.
Do những hạn chế về thòi gian biên soạn, chắc chắn cuốh sách không tránh khói
sai sót, chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để cuốn sách dược
hoàn thiện.
Tập thế tác giá

X
Phần 1
Những vổn để chung

Chường 1

Mở đầ u

1.1 M ôi tr ư ờ n g

Mỏi trường bao gồm tấ t cả các yếu tô' lí học, hoá học, các chất hữu cơ và vô cơ của
khí quyển, thạch quyển và dại dương. M5i trường sống là tập hợp các điều kiện xung
quanh có ảnh hường đến cơ thể sông, dặc biệt là con người. Môi trường quyết định chất
lượng và sự tồn tại của cuộc sông.
Một số nhà nghiên cứu đã sứ dụng thuật ngữ “vi môi trường" để chỉ rõ môi trưởng
chức năng (functional environment), nghĩa là môi trường riêng biệt của các cá thể đặc
biệt. Theo nghía đen, th u ật ngừ này liên quan đến mỏi trường nhỏ, nghía là môi trường
trực tiếp íinh hướng của cá thể.

1.2 Phân tích môi trường

Phân tích môi trường có thê được định nghĩa là sự đánh giá mỏi trường tự nhiên
và những suy thoái do con người cũng: như do các nguyên nhân khác gây ra. Vì vậy,
phân tích môi trường bao gồm các quan trắc vể các yếu lố môi trường nói chưng. Đây là
vấn đề rất quan trọng vì qua đó chúng ta có thể biết được yếu tố nào cần được quan trắc
và biện pháp nào cần được áp dụng để quản lý, giúp chúng ta có thể tránh khỏi các
thảm hoạ sinh thái có thê xẩy ra.
Trong những năm gần đây, nghiên cứu sinh thái không chỉ là sự tiếp cận vể chất
lượng mà còn cả số lượng. Để có thể hiểu biết và đánh giá vể một hệ sinh thái đòi hỏi

1
phải quan trắc đầy đủ sự biến động theo không gian và thòi gian rủa cả các yếu tô mỏi
trường, cả về sô' lượng và chất lượng có liên quan dến cấu trúc và chức nàng rủa hệ. Đó
là các tính chất lý, hoá và sinh hợc của hệ sinh thái.

1.3 Sự lựa chọn phương pháp đê phân tích môi trường

Việc lựa chọn phương pháp và các quy trình trong phồn tích môi trường đòi hiỏi
phải có nhiều kinh nghiệm. Các phương pháp lựa chọn phải trả lòi được những câu lì tỏi
sau:
• Sử dụng phường pháp phân tích nào?
• Lượng mẫu có đủ cho nhiều phòng thí nghiệm không?
• Yếu tôi nào hạn chê sự phát hiện, độ chính xác của các phương pháp phân tích
được sử dụng.
• Người sẽ tiến hành phân tích?
• Những vấn dể gi cần chú ý để tránh làm bấn mẫu trong quá trình bảo quả n
mẫu.
• Các chỉ tiêu nào cần phán tích đế phản ánh thực tế khá năng dộc hại của nuôi
trường? Hàm lượng hay dạng tồn tại của các nguyên tô hoá học.

1.4 Giá trị của các sô liệu trong phân tích môi trường
Công việc khó khàn đôi với các nhà nghiên cứu là phái xác định được những chì
tiêu phân tích nào là cần thiết. Việc xác định thành phần các nguyên tố là đủ hay cò>n
cần phải phân tích các phân tử hay các nhóm chức của các chất?
Ví dụ: Khi phân tích hàm lượng tổng sô"các nguyên tô như ỉỉg, Pbt I\... có thể ísẽ
không đánh giá hết được tiềm năng gây hại cho sức khỏe con người. Điều này cũnig
tương tự như việc đánh giá mối quan hệ giữa hàm lượng tông số của cấc chất ỏ tronig
đất với khả năng sử dụng của cây trồng.
Chì có một phần trong hàm lượng tổng số là dễ tiêu đôi với thực vật. Do vậy vấ n
để khó khăn là sừ dụng phương pháp hoá học nào để phản ánh đúng các hoạt dộng củia
hệ rễ thực vật. Trên thực tế kết quả này thường rất hạn chế . Vi dụ với cây rau lii&p
(lettuce), hàm lượng chì trong cây có quan hệ vói lượng chì chiết rút từ đất bằnig
HNO3 lM. Trong khi với cây yến mạch (Oat), hàm lượng chì trong cây lại tương quatn
với chì chiết rút bằng HNO 3 0.01M hoậc NH 4CH 3COO IM. Việc phun dung dịch C 11S Ơ 4
lên lá hoặc đất làm tăng hàm lượng đồng trong cây lúa mì, nhưng hàm lượng đồnig
trong cây lại không có tương quan với lượng đồng dễ tiêu được xác định trong dung (lịc:h
chiết rút NH 4CH3COO IM, axit mạnh hoặc chà't tạo phức (EDTA).

2
 Mặc dù có những hạn chế nhất định, việc quan trắc các yếu lổ riêng biệt vẫn cần
luợc tiên hành như xác định các vùng bị ô nhiễm để ghi nhận các thay dổi về mức độ
CÍV' clìíít ô nhiễm và các dẫn liệu của các yêu tô"bôn ngoài như gió. mưa, địa hình,...
ỉ)ể nghiên cứu xu hướng biến đổi, có thể xác định một. chuỗi quan trắc. Ví dụ: số
liệu ỏ bảng 1.1 đưa ra mửc độ ô nhiễm ở 4 loại chỉ thị đã được phân tích.

Bang 1.1. Ành hưởng củ a hướng từ nguổn đối với s ự tíc h luỹ của ion kim loại trong mẫu

Mầu
f)ièm lấy mẫu
Cỏ Địa y Rêu Đất
Pb (ppm)
A 10 130 120
: B 49 1528 1200 -
c 86 - - 270
D 150 - - 230
Zn (ppni)
A 102 675 1213
B 146 1135 4870 -
c 350 - - 450
I) 270 - - 416
Cd (ppm)
A 8 68 93
li 13 83 137 -
c 9 - - 7.1
D 9 - - 7.7

Só liệu hảng 1.1 cho thấy mức độ ô nhiễm thay đôi theo hướng địa lý (hướng
A,B,C,D). Tuy nhiên nếu việc lựa chọn có định hướng sẽ cho thấy mức độ ô nhiễm so với
các vùng khác.
Những quan trắc tương tự cùng có thê được áp dụng với môi trường nước. Nhưng
việc phân tích đơn thuần các mẫu nước lọc sẽ hạn chế ý nghĩa của các sô' liệu phân tích.
Trên thực tế các chất lơ lửng và các chất lắng đọng ỏ các hồ nước có thể giải phóng ra
các chất độc hại trong các chuỗi thức ăn hoặc, đời sống của các sinh vật thủy sinh.
Cặn lớ lửng thường là những hỗn hợp phức tạp bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ và
phức hữu cơ * vô cơ. Giữa chúng lại có sự tương tác khác nhau như các keo sét trong
nước mặn có thể hấp phụ trên 2,5% axit mùn. Sự có mặt của các axit humic sẽ làm tàng
khả năng hấp phụ của các chất lơ lửng. Sự thay đổi của các chất điện ly sẽ làm thay đổi
quá trình này (trong nước ngọt lượng axit humic dược hấp phụ là nhỏ hơn 0,4%). Do vậy

3
tại nơi tiếp giáp giữa vùng nước ngọt và nước mặn (vùng cửa sông) sê có sự biến dối đõt
ngột về sự phân bô" của các kim loại nặng giữa pha rắn và lỏng.
Vì các sinh vật biển có xu hưỏng tích luỹ các kim loại nặng khi sông trong môi
trường ô nhiễm nên chúng có thể được coi như các vật chỉ thị. Các số liệu này có 1lu> so
sánh với kết quả điểu tra trung bình trong động vật giáp xác (tom, cua...). Đối vỏí t hực
vật, hàm lượng ion kim loại của một sinh vật có biến (lộng lớn (hàng chục lần) so với vị
trí tương đối của nó đổì với nguồn ô nhiễm, nhưng hàm lượng này là tương dôi ổn định
trong vùng lấy mẫu và có sự khác nhau lớn so với các giá trị đã được xác định.
Tại một nơi xác định sự dao động hàm lượng của một chất có thể là ± 20 %. Vì vậy
sự khác nhau ở những nơi khác nhau phải lớn hơn để sỏ liệu thống kẽ có V nghĩa

1.5 Ảnh hưởng của cân bằng

Các sôTliệu trong bảng 1.1 được xem xét trên cơ sò các cân hằng như dưới (lây:
Vì rêu là vật bám trên cây nên sự tích luỹ các ion kim loại có thể trước hốt la từ
bụi và khí xung quanh. Vì vậy, hàm lượng của một số chất có thể bị giảm do nước mưa
rửa trôi. Các cây mọc trên đất có khả năng sử dụng các chất rất khác nhau V.I phụ
thuộc vào cảc tính chất của đất. Khả nàng hấp thu các chất của cây cùng bị giầm Slit
khi có sự cạnh tranh giừa các chất hấp thu. Nếu hộ thông không quá phức* tạp, quá
trình hấp thu các chất có thế được biểu diễn bằng phương trình toán học như sau:

(x/m)a = k j.c a.sv/(l + k jC a + k2Cb + k:iCc + ...)

trong đó: (x/m)a : sô lượng mà loài a h ú t thu trên lg chất;
Sv : giá trị cực đại (hoặc bão hoà);
Ca, Cb,Cc : hàm lượng của các loài cạnh tranh a.b,c;
k ]y k.>, k 3 : hệ sô'hút thu tương ứng.
Trong trường hợp hoặc k ,3 Cc » kj Ca thì (x/m)a sẽ giảm rất mạnh.
Các quá trình trong hệ thông cân bằng dược trình bày ỏ hỉnh 1.1 .
Vai trò quan trọng trong hệ thông này là hoạt dộng của vi khuẩn, như ờ trường
hợp ô nhiễm thuỷ ngân (Hg). Sự chuyển hoá giữa hợp phần thuỷ ngân vô cơ thành ion
metyl thuỷ ngân (II) (CH3 Hg f) xảy ra rất phổ biến ờ tầng mặt của các chất trầm tích
hoặc các phần hữu cơ lơ lửng.
Tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào quá trình thủy ngân xâm nhập vào chất hữu cờ.
Dạng liên kết hữu cơ - kim loại sẽ nhanh chóng được cá và thực vật sử dụng, chúng cỏ
xu hướng tích luỹ trong cơ thể sinh vật. Sự tích luỹ Hg trong hộ thông hồ hoặc vùng cửa
sông như sau: Chất trầm tích chửa 90 • 99% thủy ngân (khoảng 10% là CH *Hg+), pha
nước từ 1 đến 10% (hầu hết ỏ dạng liên kết vô cơ vói các chất lơ lửng), sinh vạt < 0 , 1%
(chủ yếu là CH*jHg ). Đặc biệt các loài giáp xác trong sinh quyển biến (như trai, sò, tôm
cua...) có khả năng tích luỹ thủy ngân rất cao.

4
 KHÍ QUYỂN

Trầm tích 9Ình học

C H Ấ T LÁ N G ĐỌNG hoặc vật thể vỗ cơ

Minh 1.1. S ơ đổ hệ thống cản bằng vả tác động qua lại giừa chúng trong hệ nước tự nhiên

Một số vi khuấn có khả năng chông chiu với nồng độ Hg cao và có thề chuyển hoá
các hợp chất hữu cơ - thủy ngân thành dạng thủy ngân tự do không hoà tan. Hơn nữa
trong điểu kiện kị khí, các vi khuẩn khử sunphat cùng có kha năng sinh ra hidrosunfua
dể cô định Hg2f dưới dạng sunfua, vi khuẩn không chuyển hoá hợp chất này thành
metyl thuỷ ngân.
Xem xét các cân bằng phức tạp trong hầu hết các hệ thông tự nhiên, điểu cẩn lưu
ý không chỉ là việc lựa chọn các chỉ thị mà còn là các khó khăn trong việc lấy, vận
chuyển và bảo quản mẫu. v ề lý thuyết, điều cần thiết là làm ngừng trệ tất cả các quá
trình hoá học cũng như sinh học bằng các phương pháp thích hợp. Các quá trình biến
đổi này sẽ được giảm tới mức tôì thiểu ở nhiệt độ thấp hoặc sử dụng những phòng thí
nghiệm di dộng. Tuy nhiên tồn tại một vấn đề là: hệ thống cân bằng trong tự nhiên
luôn luôn bị xáo trộn. Ví dụ như lấy một mẫu nưốc ở phía trên trầm tích (hoặc tách các
chất ld lửng) sẽ làm cho một hợp phần hoặc các chất hoà tan thiết lập một cân bằng
mới. Tuy nhiên, về mặt tổng sô' vẫn không thay đổi và sẽ ià các dẫn liệu cho sự ô nhiễm.
Vấn để tiếp theo cần chú ý đề đánh giá mức độ ô nhiễm là phải lựa chọn các
phương pháp phân tích có độ chính xạc thích hợp và cần được tiến hành trong thời gian
nhất định.
Chương 2

Độ chính xác và độ tin cậy của phép phân tích

2.1 Bảo đảm và kiểm soát chất lượng trong phân tích môi trường
Bao đàm và kiểm soát chất lượng đòi hỏi tất cả các phòng thí nghiệm phải tuân
thu theo các hướng dẫn dã được đưa ra để đảm bảo kêt quả phân tích có độ tin cậy cao.
Bảo đàm chất lượng thông qua hàng loạt các nguyên tắc và sự giám sát chặt chẽ để độ
chinh xác của kết quả phân tích có độ tin cậv và tính pháp lý cao. Vãn đê bảo đảm chất
lượng bao gồm cả việc lấy mẩu và bảo quản mẫu cùa các phòng thí nghiệm và trách
nhiệm cũng như kỹ năng của các cá nhân phân tích và người chịu trách nhiệm. Với ý
nghĩa rộng hơn thì cà kê hoạch cũng được bao gồm trong việc kiểm soát chất lượng.
Kiểm soát chất lượng phòng thí nghiệm bao gồm: các tài liệu và phương pháp
tiêu chuẩn, các phép thử, chuẩn bị các đường chuẩn và kiểm tra thường xuyên các
thuốc thử, máy móc, xác định độ chính xác và dộ tin cậy của phép phân tích, chuẩn
bị sơ dồ kiểm tra.
Chuẩn bị đường chuẩn:
Các đường chuẩn được xây dựng trên cơ sở các phép đo màu hoặc sắc kí khí ở
cúc nồng độ khác nhau và được chuẩn bị hàng ngày trước khi phân tích mẫu. Nếu
kết quả đo có sai sô ± 15% thì cần phải xây dựng lại đường chuẩn.

2.2 Sai số và độ chính xác

Sai sô" được thể hiện qua kết quả phân tích của
cấc lần lặp lại. Nếu một mẫu được phân tích lặp lại
nhiều lần trong cùng một điểu kiện thì kết quả cũng
sè khác nhau do sai số thí nghiệm hoặc do thao tác.
Các kết quả này sè phân bô' một cách ngẫu nhiên
xung quanh một giá trị trung bình là giá trị trung
bình cộng của các phép đo. Khi các kết quả đo phân
bò' như dạng hình quả chuông dược gọi là đưòng cong
phân bô chuẩn hoặc đưòng Gauss (Gaussian Curve) Hinh 2.1. Đường co n g phân b ố chuẩn

7
như hình 2.1 (trong nhiều mẫu môi trường bị nhiễm bẩn thì kết quả sẽ không theo sự
phân bô'chuẩn).

Giá trị trung bình (x) được tính b ằ n g ----- ( x: các giá trị đo, n: sỏ" lần đo).
v 7 n
Độ lệch chuẩn (S) sẽ xác định chiều rộng của đồ thị phân bô và dược tính như
sau:

Trong trường hợp hàm phân ho’ chuẩn thì 68/27% diện tích nằm trong khoảng
X ± 1S; 95,45% nằm trong khoảng X ± 2S và 99,70% năm trong khoáng X ± 3S. Giá trị

3S xung quanh giá trị trung bình là giỏi hạn trên và dưới trong đồ thị kiểm tra. Tất cả
các giá trị nằm ngoài X ± 3S được xem là không bình thường. Điểu này chứng tò rằng
có vấn đề nào đó trong quá trình phân tích cần phải được xem xét ngay.
Độ lệch chuẩn cũng có thể được tính theo công thức như sau:

trong đó: X *2 ■tổng bình phương của các giá trị đo;
: tổng các giá trị đo;
n : sô' phép đo.
Mặc dù sai sô" hoặc kết quả phản tích lặp lại có thể được biểu diễn dưới dạng của
độ lệch chuẩn nhưng độ lón giá trị phân tích có thể làm thay đổi đáng kế độ lệch chuẩn
lên các giá trị tương ứng. Có thể minh họa điều này qua 2 ví dụ sau đây:
Ví dụ 1: Hàm lượng tổng số hiđrocacbon dầu mỏ - TPH (total petroleum
hiđrocarbon, TPH) trong mẫu bị nhiễm bẩn với 6 lần phân tích là 5,3 - 4,9 ■5,1 - 5,5 *
4,7 và 5,0 mg/L. Xác định độ lệch chuẩn như sau:

5,3 28.09
4,9 24.01
5,1 26.01
5,5 30,25
4,7 22.09
5,0 25,00
30,5 105,45

8
 X * - 30,5 X *2 ~ 155,45

( 2 > r ~ 930,25 n =6

Vi dụ 2: Nêu kct quả phân tích TPH trong mẫu cỏ giá trị lớn gấp 10 lần nghĩa là
r>íỉ - 49 - 51 - 55 M và 50 mg/1 thì độ lệch chuẩn sẽ là :

Mếu giá trị (ỉo được lớn hơn, ví dụ như 530 - 490 - 510 - 550 - 470 và 500 mg/1 thì
s = 28,6 mg/l. Như vậy độ lệch chuẩn khi biến đổi theo độ lớn các giá trị đo được là
không cỏ ý nghĩa trừ khi độ lớn của giá trị phân tích được xác định trước.
Nói một cách khác, sai số phân tích sẽ luôn có giá trị khi liên quan với giá trị của
mẫu đo. Một cách hiểu thị khác líi (lộ lệch chuẩn tương đôi (RSD - Relative Standard
Deviation) hoặc hộ sỏ biến thiẽn (Coefficient of Variance - CV). Đây là tỷ số giữa độ lệch
chuẩn và giá trị trung bình đại sô;

RSD = 5.100%
X

Trong ví dụ 1 và 2 ờ trên, RSD sẽ là :

0 ‘29
^ — .100 = 5,708%
5,08

2 Qa
100 = 5,708%
50,8
Như vậy, USD ỏ hai ví dụ này là bằng nhau trong khi s có sự khác nhau rõ rệt
(0,29 và 2,8 mg/1).
Một cách khác biểu thị sai sô là sai sô" chuẩn của giá trị trung bình (M), đảy là tỷ
số giữa s và càn bậc hai của sô" lần do (n).

Trong phân tích môi trường, thông thường việc lặp lại nhiều lần là khó thực hiện
dược. Vì vậy sai số’ của phép phân tích được tính toán thông qua độ khác nhau phần
trăm tương đôi (Relative percent difference - RPD). Tỷ số này được xác định thông qua
sự phân tích lặp lại hai lần mẫu trong một điểu kiện xác định. Đó là tỷ lệ phần trăm
giữa hiệu số của kết quả giữa hai lần phân tích vói giá trị trung bình cộng của chúng.

9
 (ai - a 9 ) hoặc ( a 9 - ai )
RPD = i - i ----- V ■■ ■\- 2 — — * 100%
ai +j *2
I 2 J
trong đỏ: ĩiị và a 9 là giá trị của hai lần phân tích một mẫu

Vi dụ 3: Hàm lượng c r trong hai lần phân tích một mẫu là 9,7 và 11,1 ing/1. Sai
sô" sẽ (lược xác định như sau:

_ (l 1,1 - 9,7)
RPD= -4 x100% = 13,5%
í 11,1 + 9,71

Độ chính xác của giả trị phân tích là mức độ chính xác của nó so với hàm lượng
thực tế có trong mẫu. Độ chính xác được đánh giá qua việc cho thêm vào mẫu một lượng
nhât định dung dịch chuẩn có nồng độ dã biết. Dựa trên phần trăm nồng độ cho thêm
được phát hiộn để điểu chỉnh độ chính xác cho kết quả phản tích. Nhìn chung trong
phân tích mẫu môi trường, không yêu cầu các phép tính điểu chỉnh độ sai sô' của kết
quà phân tích. Tuy nhiên trong những phép phân tích đặc biệt nào đó, việc điểu chình
độ sai sốcó thể được đặt ra. Khi phân tích một sô" chất hữu cơ trong nưỏc thải, U.S.EPA
(The United States Environment Protection Agency) đã đưa ra bôn vùng cho lượng
phần trăm được xác định. Nếu giá trị của bất ki một phép phân tích nào đó nằm ngoài
các vùng này thì các chỉ số QC cho phép phân tích đó sẽ không được đáp ứng.
Một; ma trận lượng bổ sung phát hiện được có thể được xác định bằng hai cách
Phương pháp xác định phần trăm thu hồi từ lượng tiêu chuẩn thêm vào chẳng hạn như
phương pháp của Ư.S.EPA (1) và phương pháp tính phần trăm thu hồi giữa mẫu cắn do
và dung dịch chuẩn (2\ Lượng tìm thấy được tính toán bơi hai phương pháp sẽ cho các
giá trị khác nhau.

Cách xác định 1 (U.S.EPA):

% lương tìm đước = i-i-—J l 1 x 100

k
tro n g đó : Xj : g i ả t r ị đ o được c h o m ẫ u đ ã h o à t r ộ n ;

xu : giá trị đo được cho mẫu không hoà trộn ỏ thể tích sau khi
hòa trộn;
k : giá trị đã biết nồng độ của mẫu chuẩn trong mẫu hơà trộn.

Cách xác định 2:

IW1 . _ Nồng độ đo được
% lương tìm đươc = —J ----- - X100
Nống độ lý thuyết

Nồng độ lý thuyết có thể tính như sau:

10
 (C u» v u) M y
( V, . v; j ( v „ ; v , i
trong đó : Cu : nồng độ đo dược của mẫu;
Cs : nồng độ của dung dịch tiêu chuẩn;
Vu, Vs : thể tích của mẫu và dung dịch tiêu chuẩn.
Phần Irani lượng thu hồi theo các cách tính trên dây có thể được minh họa trong
các ví dụ sau dây:

Vi dụ 4: Một mẫu nước thái được xác định có nồng độ xianua là 3,8mg/1. Sau khi
cho thêm 10ml dung dịch tiêu chuẩn cỏ nồng độ xianua là 50 mg/1 vào 100 mỉmẫu
IIƯỚC thải trôn. Nồng độ của xianua trong hỗn hợp thu được là 8,1 mg/1.
• Tính phần trăm lượng thu hồi từ dung dịch này (sau khi pha lẫn) theo cách
tính 1.
+ Dựa theo nồng độ xác định:
Xj = 8,10 mg/ì
(3,8 mg/1 X100 ml)
Xu = v . 1 = 3,454 mg/1
110 ml
(50 mg/1 X10 nil)
k = -------— -------- — ~ = 4,545 mg/1
110 ml
_ Am (8,1 mg/1-3,454 mg/1)
% lượng thu hồi = ^ 5----- —------- — i X100 % = 102 ,2 %
4,545 mg/1
+ Dựa trên khỏi lượng (phương pháp chuyển đỏi) khôi lương tổng số'cùa ion CN-
trong 110 ml mẫu và dung dịch tiêu chuẩn là:
8,1 mg/1 X 0,110/ = 0,891 mg
Khối lượng ion CN tính theo phần trăm trong lOOml mẫu cần xác định ban đầu:
3,8 mg/1 X 0,100 / = 0,38 mg
Khối lượng ion CN" trong 10 ml dung dịch tiêu chuẩn là:
50 mg/1 X 0,010/ = 0,500 mg
• Tính phần trăm lượng tìm được như trong cách xác định 2.
+ Tính toán dựa trên nồng dộ:
Nồng độ CNT đo được sau khi được bổ sung thêm bằng dung dịch chuẩn là
8,1 mg/1. Nồng độ thực tế của CN' sau khi pha trộn sẽ có giá trị bằng .nồng độ CN~ ban
đầu trong mẫu + nồng độ CN ’ trong lượng dung dịch tiêu chuẩn bổ sung thêm. Hay:
(3,8 mg/1 X 100 ml + 50 mg/lx 10 ml)
------------------------ - = 8,00 mg/1
110 ml

% lượng tìm được = fe-— - g/--x l 00 % = 101 ,2 %

8,00 m g /1

11
 + Tính toán dựa trên khốỉ lượng (phương pháp chuyển đổi):
Khối lượng xianua do được trong tổng sô* 110 ml dung dịch (100 nil mẫu + 10 ml
(lung dịch chuẩn bổ sung them) sẽ là:
8,1 m g/1 X 0 , 1 1 0 / = 0 ,8 9 1 m g

Khôi lượng thực tế của xianua trong 110 ml dung dịch này là:
(3,8 mg/1 X 0,100 /) + (50 mg/1 X 0,01 D = 0,880 mg

% lương tìm đươc = — = 101 ,2 %

0,88

Vi dụ 5: Một mẫu đo được 11,7 mg/1. Nếu bổ sung thêm 5 mỉ dung dịch chuẩn có
nồng độ 100 mg/1 vào 50 ml cỉung dịch này sẽ được dung dịch cỏ nồng độ do được là
18,8 mg/1.
Tính lượng bổ sung tìm thấy được như trong cách tính 1 và 2 (tính trên cơ sở nồng độ).
+ Cách xác định 1:
Xj = 18,8 mg/1
(11,7 mg/1 x50 ml)
xu = ............r55r ml
S'-------- = 10,64 mg
(100 m g / lx 5 ml)
k = ------- . ------- = 9^09 mg/1
55 ml
, . (18,80 mg/1 -10,64 mg/1)
% lương tìm đươc = ----------- — -------- —---------- -X 100% = 89,8%
9,09 mg/1
+ Cách xác định 2 :
Nồng độ đo được -18,8 mg/1
VỊ»‘ _ (11,7 m g/lx50 mUlOO m g /lx 5 ml) n
Nong đô thưc = ^---- -------------- —----- ------------------- - = 19,7 mg/1
55 ml

% tìm được = -18 ’-8- mg / 1 xU)0% = 95,3%

19,7 mg/1
Khi lượng tìm thây là nhỏ hờn 100% theo Ư.S.EPA (cách tính 1) sẽ cho gi ố trị
thấp hơn khi tính theo cách thứ 2 (ví dụ 5). Tuy nhiên nếu lượng tìm lại được mà lớn
hơn 100% sẽ cho giả trị ngược lại (ví dụ 4).
Đối với việc phân tích các mẫu đất và chất thải rắn thì không cần phải điều chỉnh
như đốỉ với mẫu nước vì đất và chất thải rắn phải dùng một chất lỏng để chiết rút, như
ỏ ví dụ 6 dưới dây.

Ví dụ 6: Một mẳu đất được chiết rút để xác định hiđrocacbon dầu mỏ (PHC) bằng
phương pháp đo phổ hồng ngoại. Hàm lượng PHC trong mẫu xác định được là
285 mg/kg. Thêm 2 ml dung dịch chuẩn PHC có nồng độ 1000 mg/1 vào 40 gam mẫu.
Nồng độ PHC mẫu này đo được là 326 mg/kg. Xác định độ tin cậy của phép phân tích
theo phần trăm lượng tìm được từ lượng bổ sung của dung dịch chuẩn.

12
 Khỏi lượng của PHC trong mẫu đã thêm dung dịch chuẩn là:
1()t, j s e mg
lOOOg
Khôi hídng của IMK' trong mẫu trước khi bô sung dunK dịch tiêu chuẩn ohửa
IMH' là:
40 285 mg
1000 g
, ,^ __ n , 1000 mg 0 „
Lư ợ n g bô sung = 2ml X — ~ = 2,00 mg
1000 ml

% tim dược = 1 M 1 5 ! £ ^ 2 2 J 2 £ x , 0 0 % = 96,8%

]] ,4 0 m g
Như vậy, khối lượng mẫu da được bổ sung bằng dung dịch PHC chuẩn là 40 g chứ
khòng phải 43 g (them 2 ml (iung dịch chuẩn cỏ tỷ trọng khoảng 1,5 g/ml) theo tính
toán ớ trên. Thực tẻ là 2 ml dung môi thêm vào sẽ trộn lẫn vào chất chiết rứt. Vì vậy,
khối lượng của mẫu sau khi chiết rút (tức là khối lượng của phần chất rắn còn lại) hầu
như không thay đối so với t rước khi chiết rút chúng.
Phần tràm phát hiộn dược từ lượng bổ sung thêm vào mẫu nói trên có thể được
xác (lịnh theo c ỏ ĩ ì g thức u s . EPA như sau:
Xj = 3 2 6 m g /k g

xu = 285 mg/kg
1000 mg
2 ml X -

íooo ml J 1000 g n
——— X— — ” =50 m g/kg
40 g 1 kg
, , (326 m g/kg - 285 mg/kg)
% phát tìm đươc = ----------- —------------------- ~X 100% = 82t0%
50 m g/kg
Không có sự điểu chỉnh chính xác về khối lượng hoặc thê tích nào được, đưa vào
trong cách tính toán trên. Vì vậy, xu đà được lấy là 285 mg/kg.
Phần trâm lượng tìm (lưực trong ví du trên được tính theo cách 2 sẽ là:
326 m g/kg
X100% = 97,3%
(285 mg/kg) + (50 m g/kg)

2 .3 Đồ th i k iể m tra

Có hai loại đồ thị kiểm tra là đồ thị kiểm tra độ chính xác và đồ thị kiểm tra sai
số. Đồ thị kiểm tra độ chính xác được xây dựng từ các lượng phát hiện được (%) trong
cốc phân tích thông thưòng. Đồ thị kiểm tra sai sô" có thể được xây dựng trên cơ sơ sự
khác nhau phần trăm tương đối (RPD) của nồng độ phân tích trong mẫu và sô" liệu
phân tích lặp lại. Các khác nhau phần trăm tương đối (RPDs) được tính toán cho phần

13
tr ầ m lư ợ ng p h á t h iệ n được t r o n g m a t r ậ n c á c n ồ n g đ ộ t iê u c h u ẩ n v à p h â n t íc h lặ p lạ i
các ma trận chất chuẩn trong mỗi đợt. Khoảng 20 điểm (hoặc một số’ lượng hợp lý các
điểm số liệu) được đưa ra sẽ phản ảnh tần suất hoặc số lần phân tích. Nếu những màu
không phát hiện được, cần phải pha thêm dung dịch chuẩn có chứa chất phân tích và
RPD cần phải dược xác định cho một ma trận các lượng phát hiện được. Các sô liệu này
có thể được kiểm tra dựa vào các thông tin có sẵn trên đồ thị kiểm tra. Bất kì một vấn
đề nào xuất hiện trong phép phân tích có thể được nhận biết thông qua độ lệch lớn so
với giá trị trung bình.
Trong phép phân
tích bình thường, một 9C
3
mẫu phân tích sẽ được 1 3S ƯCL
pha với một nồng độ £ 2S
•
ƯWL
1 • •
chuẩn đã biết, và sẽ xác 2 0
• •

• •

•
định được phần trăm

•
•
•

1 •
-2S LWL

1
1
1

!
1
lượng phát hiện được. Đồ -as
•

LCL
thị kiểm tra được xây
dựng như ỏ hình 2 .2 . Ắ - J — 1— 1— —
t —- ■1 . . i --------1--------1--------1--------1-------- 1------a _____ 1. J-------- L

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Giới hạn cảnh báo
SỐ lần phân tích
cận trên UWL (Upper Tần 8 U ấ t
Warning Limits) và cận
dưới LWL (Lower
Warning Limits) được xác Hinh 2.2. Đố thị kiểm tra độ chính xác

định ở mức ± 2 S. Giỏi hạn

kiểm tra cận trên ƯCL (Upper Control Limits) và cận dưới LCL (Lower Control Limits)
được xác định ở mức ± 3S xung quanh giá trị trung bình. Nếu sô" liệu nào dó nằm ngoài
vùng ƯCL và LCL, thì sai sô" phân tích cần phải được xác định và được làm chính
xác lại.
Lượng thu hồi tốt n h ấ t là nằm trong giới hạn giữa UWL và LWL. Nếu có 7 số
liệu liên tiếp nằm ở phía trên hoặc phía dưới giá trị tru n g bình sẻ chứng tỏ có sai số
trong phân tích. Cần thiết phải có 2/3 số điểm phân tích nằm trong phạm vi của độ
lệch chuẩn quanh giá trị trung bình.
Đồ thị kiểm tra được trình bày ỏ trên xác định cả sai số và độ chính xác của
phép phân tích, nhưng độ chính xác không được th ể hiện rõ rệt, ví dụ như khi đồ
thị được xây dựng không chính xác. Tuy nhiên đồ thị kiểm tra là r ấ t hữu ích trong
đánh giá chất lượng số liệu phân tích môi trường. Đồ thị kiểm tra sai số cũiìg có
được xây dựng trên cơ sở các giá trị RPD từ kết quả phân tích lặp lại các mẫu. Giá
trị trung bình và độ lệch chuẩn sẽ được xác định. Các giới hạn UWL, LWL. ƯCL và
LCL cũng được xác định tại ± 2S và ± 3S. Phương pháp này được coi như hình thức
kiểm tra sai số bổ sung cùng với đồ thị kiểm tra lượng thu hồi ở trên. Các đó thị
kiểm tra là một phần quan trọng của chương trình kiểm tra chất lượng (QC
Programs) trong phân tích môi trường.

14
Phần 2

Một Số phương pháp

dùng trong phân tích môi trưòng

C hương 3

Phương pháp trắc quang

3.1 Phương pháp so màu quang điện

Phương pháp so màu quang điện là phương pháp phân tích dựa trên sự so sánh
cường (iộ màu cùn (lung địch nghiên cứu với cường độ màu của dung dịch tiêu chuẩn có
nồng độ xác định.
Phương pháp này đước dùng chủ yếu để xác định lượng nhỏ của các chất, tôn ít
thời gian so vói các phương pháp hoá học khác.

a) Định luật cơ bản của phương pháp so màu

Nếu chiếu một dòng sáng (cưàng độ Iơ) vào một cuvet đựng đung dịch thì một
p h ầ n c ủ a n ó (cư ờ ng độ I r) b ị p h ả n x ạ từ m ặ t c u v e t , m ộ t p h ầ n k h á c (cư ờ ng đ ộ I n) b ị d u n g
dịch hấp thụ, phẩn còn lại (cường (tộ It) đi qua cuvet. Ta có:

lo = + *r + it
Khi sử dụng một loại cuvet có thế xem cưòng độ dòng ánh sáng phản xạ là không
đốiTvà thường không lớn nên có thể bỏ qua. Khi đó phương trình trên có dạng:

lo = I. + It
I 0 và I, có thê đo trực tiếp còn In tìm được theo công thức la = I0 - It. Dựa trên
nghiên cứu thực nghiệm Bugơ (Bougueur) và Lămbe (Lambert) đã thiết lộp định luật
15
và phát biểu như sau: Những lớp chất có chiều dày đổng nhất trong những điểu kiện
khác như nhau, luôn hấp thụ một tỷ lệ bằng nhau của chùm sáng chiếu vào những lâp
chất đó.
Biểu thức toán học của định luật là:

I, = Io-e-kl
trong đó: 1 : Chiểu dày lớp hấp thụ
k : H ệ sô' t ắ t , h ệ SOI n à y c h ỉ p h ụ t h u ộ c v à o b ả n c h ấ t c h ấ t t a n v à bước b ó n g
ánh sáng chiếu vào dung dịch. Do đó định lu ật hấp thụ ánh íáng
Bugơ • Lômbe chỉ đúng cho tia đơn sắc.
Khi nghiên cứu sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch, Bia (Beer) đã thiết lập dược
mỗi tương quan giửa hệ số tắt k với nồng độ chất hấp thụ theo phương trình:

k = E.C
Kết hợp những nghiên cứu của Bugơ - Lămbe - Bia thì:

I e - £' C!

hay I , = I o.10“ea
Nếu nồng độ c được tính theo mol/1; chiều dày lốp dung dịch (1) do bằng cm thì £
được gọi là hệ sô" tắt phân tử hay hệ sỏ" hấp thụ phân tủ; £ là một dại lượng khỏn£ đổi
phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, bản chất của chất tan, nhiệt độ dung dịch.

b) Các đai lượng thường dùng trong phương pháp so màu

Tỉ sô' giữa cưòng dộ chùm sáng sau khi đi qua dung dịch (It) vói cường độ chùm
sáng chiếu vào dung dịch (IQ) gọi là độ truyền qua, kí hiệu bằng T.

T = — = 10"E(:1
lo
Đại lượng T ứng với chiểu dày lóp dung dịch bằng 1 cm gọi là hệ sô' truyền qUc.
Logarit của đại lượng nghịch đảo vối độ truyền qua gọi là mật độ quang I) hav độ
tắt E (extinction):

D= E = l g ị = l g
A
ụ n
=E.c.l

Từ định nghĩa này thây răng mật độ quang D tỷ lệ thuận với nồng độ chất tan
trong dung dịch.

c) Vùng quang p h ổ hấp thụ

Đặc điểm hấp thụ ánh sáng của các hợp chât màu là sự hấp thụ chọn .lọc. t ệ sô
hấp thụ phân tử của hợp chất màu và m ật độ quang của dung dịch khác nhau đô với

16
chùm ánh sáng (li qua có các bước sóng khốc nhau. Vì vạy phổ hấp thụ cùng là một đạc
trưng điên hình của các hợp chất màu.
Khi sử dụng phương pháp so màu để định
lượng một chất cần phai dùng tia đơn sắc nào
mà khi chiêu qua dung dịch, dung dịch có khá ^max
năng hấp thụ lớn nhất. Để xác định bưốc sóng
ánh sáng hấp thụ cực dại người ta do giá trị mật
độ quang hoặc hộ sô hap thụ phân tử của dung
dịch màu với những bước sóng khác nhau, cách
nhau 10 • 20 nm. Ớ giá tri bước sóng nào mà
/ mfix
mặt độ quang đo được là lớn nhất thì đó là bước
sóng ánh sáng thích hợp để định lượng hợp chất , .
Hình 3.1. Vùng quang pho hấp thụ
màu này.

d) Kính lọc màu

Dỏ đảm bào độ nhạy và độ chính xác của phép xác định, ngườita không cho dung
dịch hấp thụ một chùm ánh sáng mà chỉ cho những tia đơnsắc bịdung dịch màu hấp
thụ cục đại di qua. Muốn tách được những tia sáng này người ta phải dùng kính lọc
sáng (kính lọc màu).
Kính lọc sáng là tên gọi chung các môi trường như thủy tinh, màng tông hợp... chỉ
cho những tia sáng thuộc một vùng xác định của quang phố đi qua.
Kính lọc sáng trong phương pháp so màu phải đảm bầo cho ánh sáng đơn sắc
truyền qua dạt cực dại ỏ những bước sóng trùng với bước sóng hấp thụ cực đại và đi qua
kính lọc màu phải bị dung dịch hấp thụ chọn lọc cao nhất. Muốn vậy, trước khí đo mật
độ quang dung dịch một hợp chất màu chưa biết Xmax (bước sóng ánh sáng bị hấp thụ
cực đại) cần tiến hành phường pháp thực nghiệm: quay các kính lọc màu xem kính nào
cho ánh sáng màu bị hấp thụ mạnh nhất, hoặc có thê dựa vào màu sác của dung dịch
xác định để tìm kính lọc màu thích hợp theo bảng sau:

Bảng 3.1. C á c kính lọc s ử dụng ch ỡ c á c dung dịch màu

M àu củ a d u n g d ịch M àu c ủ a k in h lọc s á n g
Tím Luc vàng
Xanh Vàng
Xanh lục Da cam
liực xanh Đỏ
Lục Đỏ nâu
Lục vàng Tím s (í: LC Ịm ?
Vàng Xanh
Da cam Xanh lục
Đỏ Lục xanh

11
e) Phương p h á p xác đ ịn h nồng đọ các chất
Khi tiến hành một loạt phép xác định, phương pháp thuận lợi nhát là phương
pháp đường chuẩn. Đe xây dựng đường chuẩn ta đo màu các dung dỊch chuẩn của chất
đó với các nồng độ hoặc hàm lượng đã biết.
Tiến hành đo giá trị mật độ quang D (hay phần trăm độ truyền qua) của dãy
dung dịch chuẩn này và xây dựng đường chuẩn bằng phương pháp hồi quy tuyến tính.
Trục hoành biểu diễn giá trị D, trục tung biểu diễn giá trị nồng độ hoặc hàm lượng của
chất chuẩn.
Nếu nồng độ dung dịch màu nằm trong khoảng tuân theo định luật Bugơ * Lămbe
• Bia thì tất cả giá trị mật độ quang nhận được nằm trên một đưòng thẳng, Sau đó do
giá trị mật độ quang của dung dịch màu nghiên cứu vỏi cùng cuvet và kính lọc mầu sử
dụng để đo các dung dịch chuẩn. Dựa vào đường chuẩn, ta xác định được nồng độ dung
dịch mầu nghiên cứu. Hình 3.2 sẽ minh họa việc xây dựng một thang chuẩn trong xác
định hàm lượng photpho (P 2O5) bằng phép hồi quy tuyến tính, điểm chấm là điểm t hực
nghiệm và đưòng thẳng là đường hồi quy:
mg P2O5

Hình 3.2. Đường chuẩn trong phương pháp x á c định photpho

Về lí thuyết, các điểm khi xây dựng đường chuẩn phải nằm trên một đường
thẳng, nhưng trong thực tế do có những sai sô" khó tránh khỏi, chúng có chênh lệch ít
nhiều. Vì màu của dung dịch biến đổi theo thòi gian (thường bị nhạt dần), do vậy không
nên kéo dài thòi gian đo, do đó sô" lượng mẫu phải hạn chế. Nhưng nếu dung dịch có
màu bển thì không đòi hỏi khắt khe như vậy.

3 .2 P h ư ơ n g p h á p q u a n g k ế n g ọ n lử a (F la m e p h o to m e t)

Phương pháp quang kế ngọn lửa là một dạng phân tích quang phổ phát xạ.
Nguyên lý cơ bản của phương pháp như sau: Dưối tác đụng của nhiệt độ ngọn lửa các
nguyên tử, phân tử hoặc ion của chát bị kích thích sẽ chuyển sang trạng thái các dao

18
dộng cùa điện tủ phát xạ. Cường dộ phát xạ này được đo bằng dụng cụ quang học rồi từ
đỏ tính ra nồng độ chất cần xác định. Phạm vi sử dụng quang kế ngọn lửa rất lỏn. Rất
nhicu nguyên tố có thô dùng phương pháp này để xác định trực tiếp hơặc gián tiếp với
tốc (lộ nhanh và có (iộ chính xác cao.

a) Cơ sỏ li thuyết
Sự hấp thụ hoặc phát xạ năng lượng ánh sáng làm cho nguyên tử (hoác phân tử,
ion) chuyển từ trạng thái bình thường sang trạng thái kích thích và ngược lại.
0 trạng thái bình thường nguyên tử có nâng lượng nhó nhất, khi hấp thụ nàng
lượng chúng chuyển sang trạng thái kích thích. Thời gian nguyên tử ỏ trạng thái kích
thích rất ngắn (thường là 10 Hgiây) rồi lại chuyến về trạng thái cân bằng kèm theo sự
phát xạ.
Sự phát xạ phụ thuộc vào mức năng lượng của chúng ỏ trạng thái bình thưòng và
trạng thái kích thích.

AE = Eo - E ị = hv
Như vậy, mỗi một nguyên tử hay ion biến đổi từ trạng thái binh thường sang
trạng thái kích thích được đặc trưng bằng một trị số nảng lượng nhất định. Vì vậy, sự
phát xạ nguyên tử của bất kì một nguyên tô' nào củng cỏ thành phần quang phổ đặc
trưng hay cấu tạo vạch quang phố đặc trưng.
Để ứng dụng trong phép phân tích định lượng người ta chọn lấy một vạch quang
phố đặc trưng nhất tức là vạch phố xuất hiện cuối cùng khi giảm dần nồng độ chất. Sự
thay đổi cường độ của vạch này sẽ xác định lượng nguyên tố cần phân tích.
Sự kích thích quang phô phát xạ tâng lên khi tăng nguồn nàng lượng ban đầu
cung cáp, tức là nhiệt độ. Tuy nhiên, một số nguyên tố (như kim loại kiểm, kiểm thô) có
thể phát xạ ánh sáng ở nhiệt độ không cao lắm, vì vậy việc xác định những nguyên tố
này không cần thiết phải đốt ỏ nhiệt độ rất cao. Nhìn chung, đổ nhận được những vạch
quang phô cần có nhiệt độ thích hợp cho từng nguyên tô.

B ản g 3.2. Nhiệt độ của một s ố ngọn lửa thường dùng

(Theo Poỉuectov)

H ỗn hợp cháy N h i ệ t d ộ n g ọ n l ử a ( ° C)
Propan - không khí 1700 - 1800
Hiđro - không khí 2000 - 2045
Axetylen 2125 - 2397
Hid ro - oxi 2550 - 2660
Axetylen - oxi 3100 - 3137
Propan - N20 2850 - 2900

19
 Khi táng nồng độ nguyỏn tố có thể xảy ra hiện tượng hấp thụ phát xạ, lức là
những nguyên tô không bị kích thích sẽ hấp thụ một phần năng lượng phát xạ. Vì thế
nên bắt đầu từ một giới hạn nồng độ nào đó (đôì với mỗi nguyên tô' xác (ỉịnh) thì quan
hệ giữa cường độ phát xạ I và nồng độ c sẽ không là tuyến tính (hình 3.3), tức \ì\
phương pháp quang kế ngọn lửa chỉ đúng và dùng được trong phạm vi nồng độ m á t
định đôi với từng nguyên tô".

Hỉnh 3.3. Quan hệ giữa cưởng độ phát xạ và nổng đỏ nguyên tố

Ngoài ra cần chú ý tới những điêu kiện sau:

+ Quá trình xảy ra trong ngọn lửa: ỏ điểu kiện nhiệt độ cao thường có sự bayhrii
lớn, phân tử các muối phản li tham gia phản ứng với các thành phần khác, kết qui là
cùng một lúc trong ngọn lửa tồn tại một lượng electron tự do, ion, phân tủ, nguyên ử...
Cân bằng giữa những cỉạng này phụ thuộc vào nhiệt độ của ngọn lửa, thành phầnhdi
của dung dịch, điểu kiện oxi hoá - khủ. Vì vậy thành phần dung dịch chứa nguvê* tố
cần xác định có ảnh hưỏng đến kết quả phân tích. Để loại trừ ảnh hường này, cần
chuẩn bị dung dịch chuẩn cỏ thành phần giông như thành phẩn dung dịch phân tích
+ Thành phần dung dịch không những ảnh hưởng đến cốc quá trình xảy ra tiong
ngọn lửa mà còn ảnh hưởng tỏi quá trình bơm mầu. Nhiệt độ. sức cáng bể mặt... sẽ tnav
đổi lượng dung dịch được hút qua vòi phun tham gia vào trong ngọn lửa, nôn dộ sáng
của ngọn lửa cùng sẽ thay đổi. Điều đó sẽ gây nên sai sô cho phép phân tích.
+ Sự có mặt của các ion lạ với lượng lớn trong dung dịch sẽ làm chuyển địch cân
bằng trong các phản ứng phân li và ion hoá trong dung địch. Ví dụ như cường độ phát
xạ của canxi và của các kim loại kiểm khác giảm xuống khi có m ặt nhôm vì khi đc tạo
thành một hợp chất khó phân li (nCa 0 .Al20 .3). Lượng canxi càng nhiều thỉ giá trị n
càng lớn.
+ Các cation kim loại kiếm có ảnh hưởng đến sự phát xạ của nhau, thường làm
tăng cường độ phát xạ. Anh hưởng của các cation kim loại kiểm giảm theo thứ tự sai:
Cs > Rb > K> Na > Li
+ Ảnh hưỏng của anion: Khi có mặt một vài anion trong dung dịch sẽ làm pảm
nồng rtộ và cưòng độ phát xạ của nguyên tủ kim loại. Anion n itrat NO3 có ảnh hiỏng
nhất đến sự phát xạ của kim loại kiểm. Mức độ ảnh hưởng tâng dần theo thứ tự sau
 SO; <C1 <P():j
+ Rat nhiều chất có mặt trong dung dịch thường tự phát xạ với lìhừng bước sóng
gan với bước .sóng phân tích nia nguyên tô xác định. Diốu đó làm tăng kẽt quả xảc định.
Ví (lụ. khi xác định nitrat cần chú ý vạch quang phô của canxi, khí xác định kali cần
chú ý vạch của liii và rubiđi.

b) Quang k ể ngọn lùa

Cấu tạo: Bất kì một quang kế ngọn lửa nào cùng gồm những bộ phận chính như sau:
+ Nguồn phát xạ: gồm máy bơm không khí nôi với ông phun mù dế chuyên dung
dịch sang trạng thái sol khí đưa vào ngọn lửa, bộ phận cấp hơi đốt đưa vào đèn.
+ Thiêt bị dơn sắc: thường là các kính lọc phân lập, mỗi nguyên tô có kính lọc
màu riêng, thường có các kính lọc của natri, kali, can xi...
+ Máy thu phát xạ: do cường độ phát xạ. Đa số các nước thường dùng tè bào
quang diện.
+ Diện kế nhạy (đến 10 10 A). Đó là kiểu điện kê gương quay.
Sứ dụng:
Chuẩn bị một thang dung dịch chuẩn đà biết nồng độ, có thành phần tương tự vái
thành phần dung dịch phân tích.
Mở bình nén không khí và khí đốt axetylen (trước khi di vào vòi phun và đèn đốt,
khí dốt và không khi cần được làm sạch bằng dung dịch H 2SO 4 đặc). Điều chỉnh áp suàt
khrdốt và không khí cho thích hợp tức là làm sao cho ngọn lửa cháy tốt (nếu ngọn lửa
có màu vàng và có khói là thừa khí đốt, điểu chỉnh sao cho ngọn lửa đểu không cỏ màu)
và dung dịch bị hút vào ôn định, vừa phải.
Quay kính lọc tương ứng.
Mở công tác, dưa vào (lung dịch chuẩn có nồng độ lớn nhất. Nêu chỉ sốcủa diện kỏ
chỉ ngoài thang thì phải giảm màng chắn để đọc được chỉ sô" trên điện kê. Tiêp tục đo
thang chuẩn với nồng độ từ thấp đến cao. Sô đọc phải lặp lại hai lần. Mỗi lần thay đổi
dung dịch đều phải rửa đèn bàng nước cất và kim điện kê phải chỉ về 0 . Vẽ đồ thị
ch uẩn.
Thay dung dịch chuẩn bằng dung dịch phản tích. Đọc trị sô trên diện kế.
Dựa vào dồ thị xác định được nồng dộ chất cần phán tích.
Đỏng vòi khí đốt, đóng tế bào quang điện. Rửa vòi phun bằng nước cất. Thông khí
toàn bộ hệ thông.

3 .3 P h ư ơ n g p h á p q u a n g p h ổ h ấ p t h ụ n g u y ê n t ử (A A S)

Như đã biết, vật chất được cấu tạo từ các nguyên tử và nguyên tử là phần *ử nhỏ
nhất còn giữ dược Lính chất của nguyên tố. Trong điểu kiện bình thường, nguyên tử

21
không thu hay phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ, lúc này nguyên tử tổn tại ở
trạng thái cơ bản. Đó lù trạng thái bền vững và có mức năng lượng thấp nhất của
nguyên tử. Khi nguyên tử tự đo ở trạng thái hơi, nếu chiếu một chùm tia sáng có những
bưổc sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các
bức xạ có bước sóng nhất định, ửng vói những tia bức xạ mà nó có thê phát ra được
trong quá trình phát xạ. Lúc dó nguyên tử đã nhận năng lượng dưới dạng các tia bức xạ
và nó chuyên lên trạng thái kích thích, có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Dó là
tính chất đặc trưng của nguyên tử ỏ trạng thái hơi. Quá trình đó gọi là quá trinh hấp
thụ năng lượng của nguyên tử. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thụ
nguyên tử.
Nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ một vạch phổ hấp thụ của một nguyên tố
và nồng độ c trong mẫu phân tích, lí thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng: trong một
vùng nồng độ c nhỏ, mối quan hệ giữa cường độ vạch phố hấp thụ và nồng độ của
nguyên tô' đó trong đám hơi cũng tuân theo đinh luật Bugơ - Lăm be - Bia:

D = 0,43- K.C.1
K: Hệ số hấp thụ, phụ thuộc vào chiểu dài sóng
C: Nồng độ nguyên tố cần xác định có trong ngọn lửa
1 : Chiều dày của lớp hấp thụ

D: Mật độ quang của ngọn lửa ( D= lg — )

lo
Dựa vào giá trị mật độ quang, người ta xác định nồng độ nguyên tử của nguyôn tố
cần xác định trong thể tích mẫu. Biểu thức trên chứng tỏ mật dộ quang của lớp hấp thụ
tỷ lệ thuận với nồng độ của nguyên tử chứa trong dó tại bước sóng hấp thụ ứng với
nguyên tố đó. Tính tỷ lệ này được bảo toàn trong một khoảng nồng độ nhất định, tùy
thuộc vào tính chất của nguyên tô"cần xác định và tính chất của đèn. Sự phụ thuộc trên
là cơ sở thực tiễacủa phương pháp phân tích hấp thụ nguyên tử định lượng.

a) Nguyên lí và thiết bị của phép đo quang phô hấp thụ nguyên tử (AAS)
Cơ sở lí thuyết của phép đo AAS là sự hấp thụ nàng lượng (bức xạ đớn sắc) của
nguyên tử tự do ở trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của
nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ. Vì vậy, muốn thực hiện được phép đo phổ hấp
thụ nguyên tử cần phải có cốc quá trình sao:
+ Chọn các điều kiện và một loại thiết bị phù hợp đổ chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (răn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do.
Đó là quá trình nguyên từ hoá mẫu. Những thiết bị dể thực hiện quá trình này gọi là hệ
thông nguyên tử hoá mẫu.
+ Chiếu chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên
tử vừa điểu chế được ỏ trên. Các nguyên tử của nguyên tổ cần xác định trong đám hơi
sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ớ đây, một phần

22
í ưỏng (lộ của chùm sáng (tã bị một loại nguyên tử hấp thụ và phụ thuộc vào nồng độ
<u;i nguyòn tỏ trong mỏi trường hấp thụ. Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của
nguyrn tố cần xác định gọi là nguồn bức xạ dơn sắc.
f Dựa trên nguyên tàc ( ủa phép do pho hấp thụ nguyên tử nên dựng cụ dùng
Ivoììịr phương pháp này gồm có nhừng bộ phận chính nhơ sau: nguồn sáng, bộ hấp t hụ,
Ihiốí bị quang học, thiết bị thu và ghi.

Hình 3.4. Sơ đố nguyên tắc của một máy đo quang phò hấp thụ nguyên tử
1 Đen catot rông; 2. B ộ ngát chùm sáng; 3. Bộ hấp thu (ngọn lửa); 4 Máy đơn sá c
5. B ộ phận quang; 6. Bộ khuếch đại; 7. Microampe; 8. Độ tự ghi

+ Nguồn sáng: Nguồn sáng chính dùng trong phương pháp phân tích quang phổ
hap thụ nguyên tử là các đèn catôt rỗng. Đèn này là bình hay ông hình trụ bằng thuỷ
tinh cỏ cát* diện cực dùng để íiôt nóng. Bình dược nạp đầy một khí trơ nào dó có áp suất
thấp (agon, neon, heli, xenon...). f)e có vùng hức xạ tử ngoại, cửa ra của đèn đưực chê
tạo bÀng thạch anh hoặc thuỷ tinh đặc hiệt.
Crttôt rồng của đồn được chế tạo bàng một kim loại tinh khiết (hoặc bằng vật liệu
khác) dưới dạng ông hình trụ mà mặt phía trong của nó được phủ bằng một chất có
chứa n gu yên lô"cần xác đinh.
Tính ổn định của đèn khi làm việc là yếu tô" rất quan trọng, nỏ ảnh hưởng đến độ
chính xác và độ nhạy của phương pháp phân tích. Tính ổn định dó được xác định bằng
tính ôn định của nguồn duy trì khi làm việc, bằng đặc tính cấu trúc và những tính chất
dặc thù của đòn. Tính ôn định của đèn khi làm việc đặc biột có ý nghĩa trong trường
hợp sủ (lụng thang rộng.
Ngoài những loại đèn catôt rỗng trong thực tế phán tích người ta còn dùng các
đèn không cực cao tần. Đó là các bình bằng thạch anh hay bằng thuỷ tinh có dường
kính từ 10 mrn đến 20 mm, trong đó có đưa vào một kim loại tương ứng (hav hợp chất
của nó và một khí trơ (có áp suất vài minHg) dùng cĩổ duy trì sự phóng điện trong đèn.
Sự phóng điện trong đòn dược sinh ra khi đặt nó vào trong một trường điện từ của máy
phát có tần sô làm việc 100 - 2450 MHz. Củng có thể sử dụng những nguồn phố hấp

23
thụ như là đèn hiđro, đèn xenon, dèn dơteri, nhưng các đòn đó còn chưa dược sử dụng
rộng răi trong phân tích quang phô hấp thụ nguyên tử.
+ Bộ hấp thụ: Bộ hấp thụ dùng để chuyển chất phân tích sang trạng thái rnà
trong đó các chất cần xác định sẽ tồn tại dưới dạng những nguyên tử tự do, có khả nàng
hấp thụ ánh sáng của nguồn sáng bên ngoài. Có thể dùng các loại đèn khí làm bộ hấp
thụ. Các khí thường dùng để đốt đèn là propan, butan, axetylen, hidro.
Chất oxì hoá khi đốt cháy là oxi. (lược sử dụng dưới dọng tinh khiết hoặc dưới
dạng hỗn hợp với không khí và một vài loại khí khác.
Đặc: tính cơ bản của ngọn lửa là nhiệt độ và thành phẩn khi của Mỏ, thành phẩn
khí phụ thuộc vào dạng khí dôt và chất oxi hoá. Nhiột độ và thành phán khí của ngọn
lửa xác định mức độ phân li của các hợp chât đưa vào và được tạo thành trong ngọn lửa.
Tuỳ thuộc vào tý lệ giữa cacbon và oxi, ngọn lửa sè có tính khử hay tính oxi hoá. Ngọn
lửa có tính khử khi tỷ lộ c > o, có tính oxi hoá khi c < o và là trung hoà khi c = o.
Đặc tính của dung môi trong mẫu được đưa vào ngọn lứa cỏ thế ảnh hương tiến
nhiệt độ, thành phần khí và làm cho ngọn lửa có tính khử hoặc tính oxi hoá.
Trong ngọn lửa, sự nguyên tử hoá các nguyên tô hoặc các hợp chất của chúng xây
ra trong những điều kiện khác nhau, tuỳ thuộc vào hợp chất của nguyên tổ* ở dạng hồ lì
vững với nhiệt hoặc không bển vối nhiệt.
Bộ phận phun và đòn là hai phần rất quan trọng của bỏ hấp thu. Chúng có tác
dụng-quyết định đến độ nhạy và độ chính xác của phép phan tích. Thiết bị phun dược
dùnị? để chuyển dung dịch phân t ích thành trạng thái sol khí đê dưa vào ngọn lửa.
Đèn cõng giữ vai trò đáng kể trong việc xác định tính ổn định và vì vậy đòn cũng
xác định cả dộ nhạy và độ chính xác cùa phép phân tích. Đèn thường cỏ một khe liếm
hoặc có một sô" dãy các lỗ riêng biệt.
Hiện nay người ta dã nghiên cứu thành công các phiírtng pháp nrruvôn tử hon ch At
phán tích trong bộ phận hấp thụ, dó là phương pháp không dùng ngọn lửa và phương
pháp kết hỢp (lò - ngọn lửa). Nhờ những phương pháp này mà độ nhạy tăng lẽn ráít
nhiều khi xác định một loạt các nguyên tô".
Ki thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa
Kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đòi sau kì thuật nguyên tủ hoá tron g
ngọn lửa. Nhưng ki thuật này phát triển rất nhanh và hiện dược ứng dụng rất phô biến
vì kĩ thuật này cung cấp cho phép đo AAS có độ nhạy rất cao có khi gấp hàỉig trăm đốn
hàng nghìn lần phép do trong ngọn lửa.
Phép đo không ngọn lửa đòi hỏi một lương mẫu tương dối .iho. Thông thương mỗi
lần đo chỉ cần từ 20 dến 50 ịiì, do dó không cần nhiều mầu phân tích, việc chuẩn bị mẫỉU
cũng dễ dàng hơn.
v ể nguyên tắc kì thuật nguyên từ hoá không ngọn lửa là quá trình nguyên tư hoiả
tức khắc trong thòi gian rất ngắn nhờ nảng lương của dòng điện công suất lớn và tron g
môi trường khí trơ.

24
 Dụng cụ đê nguyôn tử hoá theo kì thuật này gồm các nhỏm ('hình như sau:
Cãi’ loại cuvet graphit;
- Các loại vốc graph it:
* Cát* loại thuvốn làm bàng kim loại chịu nhiệt như tali.
Quá trinh nguyên tử hóa không ngọn lửa thường £ồm 3 giai (loạn:
+ Sấy khỏ mẫu. thường ờ nhiệt dộ 100 - 150°c trong thời tfian 20 đôn 40 giây với
lượng mau nhỏ hơn 100 ị.i\ - nhiệt tlộ và thòi gian sấy phụ thuộc vào bàn chát rủa các
í híVi. ớ trong mẫu và dung mỏi hòa tan.
+ Tro hóa: Đốt cháy các chất hữu cơ và nung luyện mẫu ỏ nhiệt độ thuận lợi cho
giai (loạn nguyên tử hóa - nhiệt độ tro hóa phụ thuộc vào bản chrYt. của mỗi nguyên tô"
và dạng hop chất mà nguyên tô (tó tổn tại * nhiệt độ tro hóa thường thấp hdn nhiệt độ
tro hóa giỏi lụm cùa nguyên t.ỏ từ 30 - 50°c ; thời gian tro hóa thường từ 20 *fí() KÌíìy với
lượng mẫu đưa vào euvet nhỏ hơn 100 ịil, trong đó một phần ba thời gian dùng đế nâng
n hiệt độ từ n h iệ t độ sấ y đốn n h iệt độ tro hóa dà (lạt; hai p hần ba thời gian d ừ n g đê
luyện mẫu ở nhiệt clộ tro hóa dã chọn,
+ Nguyên tứ hóa: là giíỉi (loạn quyết dinh cường độ cua vạch phố. thòi gian rất
ngán, từ liên 6 giáy, đôi khi có thể đôn 10 giây. Tốc (lộ tnng nhiệt dộ rấi lởn (1500 *
2000°(71 giây) dô dạt ngay tức khắc dến nhiệt độ nguy ôn tử hóa.
Nhiệt độ nguyên từ hỏa của mồi nguyên tô"phụ thuộc vào bỉm chát của nguyên tô,
trạng thái và thành phần của mẫu.

+ Thiết bị quang học: Thiết bị này bao gẩm, dụng cụ quang học (máy đơn sac hay
kính lọc) dùng dể tách các vạch phân tích của nguồn, các thấu kính, các màng chắn và
t ác gương phụ đẽ dưa các chùm sống từ nguồn qua bộ phận hấp thụ.
+ Thiết bị thư và ghi: Thiết bị này gồm bộ ghi ảnh sáng hao gồm bộ nhân quang
và các thiết bị điện (lổ nuôi bộ khuếch đại dòng quang (liộn. Bộ ghi có thể ỉà thiếl bị dọc
liiru kiến, thièt bị tự ghi hoặc thiết bị hiện sô cùng các sơ đồ diện tương ứng cùa nguồn
nuôi hay là thiết bị dỏ in.

b) Những ưu đỉêht và nhược điểm của phép do AAS

Cùng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phố hấp thụ
nguyên tứ cũng cỏ những ưu điểm và nhược điểm nhất định.
Ưu điểm:
+ Phép do phô hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Gần 60 nguyên
tố hoá học có thể dược xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10 4 đến
1.10"*%. Đặc biệt nêu sử dụng kì thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt
(lên độ nhạy n. 10 '%.
Chính vì cỏ độ nhạy cao nên phướng pháp phân tích này đã dược sứ dụng rộng
rải trong nhiều lình vực đố xáo định lượng vết các kim loại. Dặc: hiệt là trong phản tích

25
các nguyên tô vi lượng. Cùng do độ nhạy cao nên trong nhiều trư ờng hợp k h ô n g phai
làm giàu trưốc nguyên tếcần xác định.
+ Có thể xác định đổng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong mẫu. Các kết quà
phân tích rất ổn định, sai sô nhỏ. Trong nhiêu trường hợp sai số’ không quá 15% với
nồng độ ỏ mức ppm.
Nhược điểm:
+ Phải có một hệ thống máy tương đốì đắt tiền.
+ Vì có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn có ảnh hương lớn đến kết quả phân tích
hàm lượng vết.
+ Phương pháp chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ỏ trong mẫu phản
tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ò trong mẫu. Vì thế đây chỉ là
phương pháp phân tích thành phần nguyên tô".

c) Đối tượng và pham vỉ ứng dụng của phương pháp

Đối tượng chính cùa phương pháp là phân tích lượng nhỏ và lượng vết CÁC nguyên
tô" kim loại của các chất vô cơ và hữu cơ trong các loại mầu khác nhau như quặng, (lất..
đá, nước, các sản phẩm nông nghiệp, phân bón...
Ngoài các kim loại một sô" phi kim như Si, p, As, Te... cũng cỏ thể xác dinh chính
xác bằng phương pháp này.
Trong khoảng hai chục năm trở lại đây phép đo phổ hấp thụ nguyên tử đã phát
triển rất nhanh. Nó được sử dụng như là một công cụ phân tích dắc lực cho nhiều
ngành khoa học và kinh tế. Hiện nay nhiều máy (ỉo phổ hấp thụ nguy ôn tử đã được sản
xuất với nhiều tính năng ưu việt. Vì vậy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là một trong
những phép đo ưu việt trong hệ thông các phương pháp phân tích hiện nay.

26
Chương 4

Phương pháp điện hóa

4.1 C ự c c h ọ n lọ c io n

Phương pháp phân tích điện thê là một trong các phương pháp phân tích ra đời
sớm nhất. Nguyên tác của phương pháp là đo thế cân bằng của cực nghiên cứu đế xác
định nồng độ cân bằng của chất phân tích hoặc theo dõi sự biến thiên nồng độ của nó
khi nó tham gia vào phản ứng hóa học.
Khi nhúng cực làm bằng Pt vào dung dịch chứa chất oxi hóa - khử liên hợp sẽ
cỏ hiện tượng trao đổi electron giữa cực và chất trong dung dịch. Sự trao đổi này sẽ
gãy nên phản ứng điộn hóa.
Nếu như tốc độ của quá trình khử nhanh hơn quá trình oxi hóa thì chất oxi
hóa nhận electron nhiều hơn, Pt sẽ nhường electron cho chất oxi hóa, lúc đó bề m ặt
Pt sẽ mang điện tích dương, nó sẽ hút các ion mang điện tích âm vào tạo nên lớp
điện kép. Giữa hai m ặt của lớp điện kép sẽ xuất hiện một th ế và th ế E đó sẽ được
do trong phương pháp phân tích này.
Khi tốc độ của quá trình 0 X1 hóa bằng tốc độ của quá trình khử, lúc đó lượng
chất oxi hóa và lượng chất khử không thay đổi nữa. T hế đ ạt tới trạng thái cân
bằng. T hế cân bằng có liên quan đến nồng độ hay chính xác hơn là liên quan đến
hoạt độ của chất oxi hóa và chât khử theo phương trình N e r s t :

E = E° + - ’-°— lg-^L
n ’ a k h

Trên thực tô không xác định được giá trị thế cân bằng của một cực riêng biệt mà
chỉ xác định thế của nó so với một cực đùng làm cực chuẩn. Trong phân tích điện thế
cực này được gọi là cực so sánh (thưòng là các cực loại 2 như cực calomen bào hòa hoặc
cực bạc clorua). Cực cần đo thể cản bảng gọi là cực do hoặc cực chí thị .
Trong sô" các loại cực chỉ thị dùng trong phân tích điện hóa có một loại cực rất đặc
biệt được c h ế tạo từ n h ữ n g loại m àn g đặc b iệt, t h ế củ a cực phụ th u ộc m ột cách chọn lọc
vào hoạt độ chất cần xác định. Các cực này được gọi là cực chọn lọc ion.
Những công trình nghiên cứu của Nerst và của Reisenfeld về tính chất cơ tả n của
bề mặt màng và thế xuất hiện trên ranh giới giừa màng và dung dịch đã giúp hai nhà
27
bác học này đă đưa ra khái niệm về ranh giới pha của hai chất lỏng không trộn lẫn với
nhau.
Điện hóa học về màng được chính thức nghiên cứu từ năm 1890, trong các công
trình của Ostwald - người dã phát hiện ra màng bán thâm là loại màng cho chuyển qua
nó những loại ion xác định.
Ngay từ thời gian đầu người ta đã nghĩ đến ra hai loại màng: màng đặc (gồm
màng iỏng, màng rắn) và màng lỗ xốp. Trong sô' các loại màng đặc, người ta đã chế t ạo
được các loại màng thủy tinh rất mỏng và từ đó đã phát minh ra cực màng t húy tinh là
loại cực có thê phụ thuộc chọn lọc với hoạt độ của ion lìiđro trong các dung dịch. Nhà
khoa học người Nga là Nikolxki đã xây dựng thuyết trao đổi ion của cực màng thủy
tinh. Eisenrnan và các cộng sự dã xây dựng học thuyết vê thế khuếch tán ỏ trong màng
thủy tinh.
Tiếp theo nhà khoa học ngưòi Hungari là Pungor và các cộng sự dầ nghiên cứu
thành công các loại màng rắn chọn lọc ion để chế tạo các cực. Các màng đầu Liôn là các
màng dị thể chứa kết tủa bạc halogenua. Sau đó người ta đả nghiên cứu và chế tạo các
màng chọn lọc ion đơn tinh the. Frant và Ross đà chê tạo được cực chọn lọc với lon
florua trên cơ sỏ dùng đơn tinh thể lantan florua.
Trong những năm gần đây, các nguyên lí sinh học đà được ứng dụng đẽ chế tạo
các cực enziin trong đó màng của cực dược phủ một lớp chất mang poliine chứa enzim.
Chất cần xác định sẽ phản ứng trong lớp enzim và tạo nên sản phẩm gây ra tín hiệu có
thể đo được.

4 .1 .1 L í t h u y ế t v ề c á c t h ế m à n g c ủ a c á c c ự c c h ọ n l ọ c i o n

Các khái niệm cơ sở

Một cực chọn lọc ion gồm thân cực bên trong chứa dung dịch chất điện li cỏ thành
phần và n ồn g độ x á c đ ịn h (d u ng đ ịc h l), cuối cực là m ột m àn g ch ọn lọc ion (có th ể là
màng rắn đồng thể hoặc dị thể hoặc đơn tinh thể, màng thủy tinh hoặc màng lỏng) và
bên trong thân cực có một cực 80 sánh nhúng vào dung dịch 1.

Cực CLI
Cực 80 sánh 1

Dung dịch 1

Que khuấy

Hỉnh 4.1. Sơ đố nguyên tắc củ a cự c ch ọ n lọc ion (C U )

28
 Sơ đố hệ diộn hóa khi đo thè củ a cự c chọn lọc ion lả:
1 1 ( 1
i ! I
( ự c so s a n h 1 D u n g dịch 1 M à n g D u n g dịch 2 Cực so s á n h 2

(Dung dịch phân tích)

Thô diện (lộng cùa nguyên tô điện hóa ò trên là:
♦

E = E 2 + A <pM - E J

Các cực so sánh 1 và 2 thường là các cực loại 2 có thế xác định và không đổi, do đó
khi đùng cực CLI trong phân tích chỉ cỏ thế màng A (P\J là có ý nghĩa quyết định.
Tống sô" thế của cực ben trong và thế màng gọi là thế của cực CLI, E (’I ị

cu
Trong trường hợp đơn gián nhất, khi màng của cực CLI ngăn cách hai dung dịch
trong và dung dịch nghiên cứu chỉ chứa ion cần xác định j và trong cả hai dung dịch dó
hoàn toàn không có ion khác ảnh hưởng tỏi thế màng được quyết định hỏi ion j, thi thê
màng được xác định theo hệ thức :

A - R T . « j0 )
A < P V1 = P 70 \
Z.F a,(2)

trong đó: 7. là diện tích của ion j, (1) và aj (2) là hoạt độ tương ứng của j trong các
dung dịch 1,2 .
Trong trường hợp trong dung dịch phân tích có ion K là ion ngăn cản sự xác định
hoạt độ của ion j, thì thế của CLI được xác định theo phương trình Nikolxki. Trong
phương trình này có sự phụ thuộc của thê vào hệ sô" chọn lọc của cực cho ion K đôì vối
ion cán xác định j. Hẹ số chọn lọc thưòng là hàm sõ> của thành phần dung dịch nghiên
cửu và giúp ta định hướng dược ảnh hưởng của các ion cản trỏ tới sự xác định ion cần
phân tích.
Bước nhảy thế giữa cực và môi trường trong trưòng hợp đơn giản tuân theo
phươn# trình :

K = E 0 + 2,303. —- lnax
nF
K0: thế diện cực trong môi trường với hoạt độ của các ion a = 1, nghía là điện
cực chuẩn;
R : hằng sô" khí;
T : nhiệt độ tuyệt đối của môi trường (°K);
F : số Faraday;
n : sự th a y đổi đ iện tích củ a ion cần x á c đ ịn h do k ết quả củ a p h ản ứ n g diộn hóa;
a x : hoạt độ của ion X trong môi trường nghiên cửu.

29
 Ở 2‘ 0°c, phương trình có dạng:

E = E0- ^ % x (với pX = -lg X )

n
Thế của cực phụ thụôc tuyến tính vào pX cho phép chúng ta sừ dụng cực đó trong
thực tiễn phân tích.

4.1.2 M ộ t v à i l o ạ i đ i ệ n c ự c c h ỉ t h ị t h ô n g t h ư ờ n g

Điện cực màng kali: Điện cực màng kali để xác định hoạt độ của ion K \ được cấu
tạo từ m ột ố n g th ủ y tin h h oặc ố n g nhựa, p h ần cuối củ a ố n g là m à n g m ỏn g chọn lọc ion
Bên trong ông được đổ đầy dung dịch KC1 0 ,lM, điện cực so sánh bạc clorua ciược nhúng
trong dung dịch này.
Điện cực màng kali nhạy với ion kali trong phạm vi nồng xác định: với điện cực
EM.K-01 của Liên Xô (cũ) giới hạn này là từ 10 1 đến 1 . 10”4 M. Khi có mặt Na* với lỷ ]ệ
K+ : Na* là 1 : 20 và NH.J* với tỷ lệ K+ : N H / là 1 : 200 thì các ion Na* và N I ỉ / sỏ cản
trơ phép xác định Kf bàng điện cực EM.K- 0 1 .
Trước khi bắt đầu làm việc, cần rửa khoang bên trong của điện cực hai lần bằng
nước cất tại nhiệt độ phòng và hai lần bằng dung dịch KOI 0,1M. Sau đó rót vào điện
cực 1,5 • 2,5 ml KC1 0 , 1M rồi nhúng điện cực so sánh bên trong vào.
Đè điện cực vào dung dịch KOI 0 , 1M ít nhất là một ngày đêm và sau đó vẫn giủ
trong đung dịch này. Dùng dung dịch KC1 chuẩn để kiểm tra điện cực sau khi đã chuẩn
bị xong.
Dung dịch KC1, mol/1 y± V pK

0,2000 0,718 0,1436 0,84

0,1000 0,770 0,0770 1,11
0,0500 0,816 0,0408 1,39
0,0100 0,902 0,0090 2,04
0,0050 0,927 0,0046 2,34
0,0010 0,965 0,0010 3,02
0,0005 0,0005 3,30
0,0001 0,0001 4,00

Để kiểm tra điện cực cần thiết lập một mạng đo, điện cực K được nhúng vào trong
dung dịch KC1 chuẩn, điện cực so sánh được nhúng trong dung dịch KC1 bào hòa. Giữa
hai dung dịch này được nôì bằng một cầu dẫn làm đầy bằng aga đã trộn vói liti axetat.
Đo trị số sau khi nhúng điện cực vào dung dịch sau 5 phút.
Nếu điện cực hoạt động tốt, tiến hành đo th ế của dung dịch thí nghiệm. Dựa
vào thang chuẩn giữa th ế và pK tính ra được hoạt độ của K+ trong dung dịch
nghiên cứu.

30
 E(roV) 0,08 ị-
0,06 r
0 04 -
0,02 -

0-
10
- 0,02 -
pK*
-0,04 •
*0,06 -
-0,08

Hình 4.2. S ự phụ thuộc thè của m ạch đo khi dùng điện cực màng K*vào giá trị pK*

Diện cực màng nitrat: Diện cực màng nitrat EM • NO Ị • 01 do Liên Xô (cũ) chế tạo
có cấu tạo tương tự như điện cực kali, chỉ khác là màng dược bão hòa bằng ion NO3 .
Khoang bên trong của diện cực chứa dung dịch KN() j 0,1M và dung dịch KC1 0,005M,
sau đó nhúng điện cực so sánh bên trong vào. Điện cực so sánh bên ngoài thường dùng
là cỉiộn cực ca lo m e n (thư ờng d ù n g là đ iện cực bạc clorua).

Thế của điện cực màng nitrat trong giá trị pH từ 2 * 9 và hoạt độ NO3 từ
0,001 - IM tuân theo phương trình:
E = E 0 - 0,058. pN 03
Các anion khác như Cl , HCO3 , SO4" với tỷ iệ là NO3 : C1 = 1 : 1; NO3 : HCO3
= 1:5; NO3 : SO 4“ = 1 : 5 sẽ cản trỏ việc xác định NO3 .
Trước khi dùng điện cực nitrat mới, cần phải rửa khoang bên trong cực hai lần
bằng nước cất và hai lần bàng dung dịch KNO3 và KC1 với nổng độ như trên, sau đó rót
vào 1,5 * 2,5 ml dung dịch này rồi nhúng điện cực so sánh bên trong vào. Điện cực sau
khi chuẩn bị xong, được giữ qua một ngày đêm trrong dung dịch KNO 3 0,1 M và sau
này vẫn giữ trong đung dịch dó,
Sau khi chuẩn bị điện cực xong, tiến hành kiểm tra sự phụ thuộc thế của cực vào
giá trị pNO;}. Thiết lập mạch đo gồm điện cực so sánh và điện cực nitrat đểu nhúng
trong dung dịch NaNO;jchuẩn. Sau 5 phút, ghi sô'trôn máy đo.

Nồng độ NaNO-Ị
Ỵ± a NO, pNOi
(molA)
0,1000 0,765 0,0765 1,11
0,0500 0,812 0,0406 1,30
0,0100 0,900 0,0090 2,04
0,0050 0,926 0,0046 2,34
0,0010 0,964 0,0010 3,02
0,0005 0,975 0,0005 3,30
0,0001 1,000 0,0001 4,00

31
 Xây dựng đồ thị theo kết quả đo thế trong 3 - 4 dung dịch chuẩn. Khi thay dôi giá
trị PNO3 theo đơn vị độ dốc cùa đồ thị là 58 mV.

PNO 3

Hình 4.3. S ự phụ thuộc củ a thê' củ a m ạch đo khi dùng điện cự c m ảng nitrat vào giả trị pNOg

Các điện cực nhạy với khí

Điện cực nhạy với khí đầu tiên được xem như là bộ thu để xác định thế đà được sử
dụng là điện cực dùng để xác định C 0 2 trong không khí. Hiện nay đả có các điộn cực
nhạy vói khí để xác định NH 3, S 0 2, H2..* và các chất khí khác. Nguyên tắc làm việc của
các điện cực này dựa trên vSự chỉ thị của ion được tạo thành do phồn tử khí phản ứng
vói nước.

co2 + h 20 = HC03 + H+

nh3 + h 20 = NH/ + OH~

HF + h 20 = h 30 + + F"

H2S + h 20 = HS" + H 30
Thế của điện cực nhạy với khí được xác định bằng phường trình:

E = E0 + ^ l g C khf
nF
Do vậy cũng có khả năng xác định hàm lượng khi trong mẫu thông qua việc xác
định thế.
Khó khăn cơ bản đôì vói các điện cực nhạy với khí là việc xây dựng nhừng điểu
kiện để thiết lập nhanh cân bằng giữa chất khí và cha't lỏng và việc chọn điện cực bên
trong để khí khuếch tán và tham gia thiết lập cân bằng tạo nên những ion được xác
định bằng điện cực chọn lọc ion.
Cấu tạo của các điện cực nhạy với khí:

32
Hnh 4.4. Điện cực với m àng khi thấm qua Hình 4.5. Điện c ực với khoảng trông khí

1 - Vỏ điện cực; 2 - Đ iện cực chọn ỉọc ion; 1 - Điện cực chon lọc ion; 2 - Ch ất điện li chuẩn;
3 ' Mãng ch ỉ thị; 4 - Dung dịch chất điện giải; 3 - Mang điện cực chọn lọc ion;
5 - Màng khí thấm qua; 6 - Lớp đệm; 4 - Khe hơ không khí; 5 - Điện cực so sánh;
7 - Điên cưc so sánh 6 - Dung dịch phản tích; 7 - Khuấy từ

Đ ặ c tính của một vâi điện cực nhạy với khi

Giới pH của
Chất
hạn chất Chất
Nguyên điện li Góc
dưới điện li cản Ưng dụng
tô nhạy bên nghiêng
phép bên trở
trong
đo trong
NaHCOg
«2 H+ * 10“5 + 60 <4
0.01M
nh3 H+ * 10'° -60 > 11
EtaNHaCl
E'.2n h II* * 10"5 -60 > 11 nh3
0,0 1M
Khí thải thực
NaHSOa * 106 hso4 Cl 2
S0 2 H+ + 60 phẩm, vang,
0,1M * 10"4 Đệm no2
chất đốt
Khí thải, không
NaNOa Đệm so2
no2 H+ 5.10" 7 + 60 khí, nitrua
0 ,02 M xitrat co2 trong thực phẩm
Phân úch dồ
Đệm
H,s s2_ xitrat
* l(f8 -3 0 <5 02 uống, sự lên
men
HF F~ H+ IM * 10"3 - 60 <2
Đệm
c c HSO,
* 10_:ĩ -6 0 <2 Sự tinh luyện

33
 Các điện cực nhạy vổi khí hiện nay được sử vỉụng dê xác định các ion nitrat trong
đất, trong nước biển với việc khử trước NO3 đến amoniac; điện cực loại này còn dùng:
để xác định SO 2 trong các mẫu sinh học, đế nghiên cứu thành phần các khí thoát ra
trong các quá trình tạo thành đất, trong quá trình hô hấp và dinh dưỡng của thực vật.
ngơài ra còn sử cỉụng điện cực loại này đẽ xác định các chất có hoạt tính sinh học.
Các điện cực so sánh
Điện cực so sánh hiện nay thường dược sử dụng cùng với các điện cực chọn lọc ion
là điện cực bạc clorua. Đây là điện cực thuận tiện, đơn giản, bển và không đòi hỏi phải
bảo quản ngoài việc làm đầy bên trong cực bằng dung dịch KCI. Điện cực bạc clorua có
vỏ làm bằng thủy tinh, cuối cực có sợi amiãng để tiếp xúc giữa điện cực vối môi trường
bên ngoài. Bên trong ông có dung dịch kali clorua, dây dẫn bạc có bề mặt xôp đã được
phủ bằng kết tủa bạc clorua.
Thế của điện cực được xác định theo nồng độ dung dịch KC1. Khi nồng độ KOI
không thay đổi thì giá trị thế của điện cực cũng không thay đổi,
Khi phân tích mẫu ngoài thực địa nên dùng dung dịch KC1 bão hòa.
Thế của điện cực bạc clorua:
Dung dịch KCl E(V)Ồ25°C
Dung dịch KC1 băo hòa + 0,202 (20 °C)
KC1 1,QN + 0,238
KOI 0 , 1N + 0,290
HC1 0,1 N + 0,289
HC1 1,0N + 0,218
Cầu dẫn điện
Cầu dẫn điện {.lùng để thiết lập mạng điện với các cực chọn lọc ion là một ống
thủy tinh hình chữ Ư, đường kính bên trong 3 • 5 mm; dài khoảng 5 - 6 cm; được nạp
đầy aga trong dung dịch một muôi bão hòa (KCỊ KNO 3, LÌCH3COO..,). Khi dùng cực
chọn lọc ion k a li, nạp vào trong cầu (lẫn đ iện dung dịch liti a x e ta t, còn khi d ù n g cực bạc
clorua người ta nạp dung dịch kali nitrat.
Để chuẩn bị cầu dẫn điện lấy 3 g aga đà nghiền nhỏ cho vào trong cốc;, thêm vào
100 ml nước câ't và giữ qua đêm. Sau đó đặt lên bếp, đun cẩn thận và thêm từ từ 10 g
muối, khuây đểu bằng thìa thủy tinh đến khi tan hoàn toàn.
Đun hỗn hợp trên ở nhiệt độ 50 - 60°c rồi rót cẩn thận hỗn hợp vào ống chữ U; giữ
cho đến khi hỗn hợp nguội đi. cần chú ý rằng trong quá trình cho hỗn hợp vào và giữ
hổn hợp nguội không để tạo bọt khí trong ống.
Giữ cầu dẫn điện trong dung dịch muối bào hòa (muôi nạp vào trong ống). Trước
khi dùng, dùng nước cất rửa qua cầu dẫn điện, dùng giấy lọc lau khô. Một đầu cầu dược
để trong dung dịch nghiên cửu còn đầu kia nhúng vào trong dung dịch KC1 bào hòa có
cắm điện cực so sánh.

34
 sử dụng các điện cực chọn lọc ion trong điều kiện ngoài thực địa
Các điện cực chỉ thị làm bằng thủy tinh và cấc điện cực chon lọc bằng màng có thê
đùig dế xác định hoạt độ của các ion trong các điểu kiện ngoài thực địa, nghía là xác
(ỉịr.h trực tiếp trong đất nếu độ ẩm của đất không nhỏ hờn 15%, trong nước thiên nhiên,
nuỉo thải, nước công nghiệp, nước tưới. Khi làm viộc ngoài thực địa, nguồn điện cho
méy là pin.
Trước khi ra thực địa cần kiềm tra các điện cực chỉ thị theo các dung dịch chuẩn.
Tã: cả các điện cực chỉ thị, trừ điện cực chọn lọc ion bạc clorua, đểu phải nhúng trong
dung dịch bới vì n ếu m à n g bị khô, th ậm chí chỉ trong thòi gian n gắn cũ n g có tác hạí đến
cực, làm rối loạn chức năng của cực.
Cần xây dựng đồ thị chuẩn trước tại nhiệt độ tiến hành phép đo ở ngoài thực địa.
Phân tích nước trong điêu kiện thục địa tiến hành tương tự như phân tích dung
dịch trong phòng thí nghiệm.
Khi đo hoạt độ của các ion trong đất, điện cực chỉ thị làm bằng thủy tinh và điện
cực so sánh được cắm vào đất với khoảng cách chính xác 5 • 6 cm. Khi dùng điện cực
màng cần đào lỗ trước với độ sâu bằng độ sâu của phép đo và đường kính lỗ tương ứng
với đường kính của cực. Sau khi nhúng các điện cực vào trong đất cần ấn nhẹ đê làm
chàt xung quanh cực. Sau 15 - 30 phút, tuỳ thuộc vào độ ẩm của dất, tiến hành đo hoạt
độ ion cần xác định.

Hình 4.6. Điện cực bạc clorua

1 - V ỏ điện cực; 2 - Sợ i amiang; 3 - Dung dịch K C I; 4 - Lỗ để rót;

5 - Nút c a o su; 6 - D ây dẳn bằng bạc; 7 - Lớp bạc clorua

35
 B ảng 4.1. sử d ụ n g m ột s ô điện cực chọn lọc ion tro n g phâ n tích m ô i trư ờ n g

Đ iểu c h ỉn h cường độ ion

C h á t p h â n tích Kiểu điện cực
(ISA)
NH/ Cảm ứng khí pH điều chỉnh theo ISA
Br Cực rắn N aN 0 3 5M
CO Cảm ứng khí Đệm CO, a
C1" Cực rắn NaNO .3 5M
Màng lỏng -

Cực liên hợp -

Clorin Cực rắn Thuốc thử iôđua
CN" Cực rắn NaNO;, 5M
F Cực liên hợp TISAB b
Cực ràn -

Florua borat Màng lỏng (NH4)2SO,, 2M

r Cực rắn Na.NO;, 5M
NOi Màng lỏng (NH 4) 2S 0 .12 M
Oxit nitơ Cảm ứng khí Đệm axit
Oxi hòa tan Màng lỏng —

C104 Màng lỏng (NH 4)2S 0 4 2 M

s 2“ Cực rán SAO 15 °
SCN~ Cực rắn NaNO;) 5M
Ghi chú: a: Đệm xitrat (Natri xitrat/ axit xitric)
b: Dung dịch đệm điều chỉnh cưởng độ ion tổng số gồm: axit 1,2-xycỉohecxylendinitriltetraaxetic
và xitrat hoặc tactraỉ.

c: Dung dịch đệm chống oxit hóa s

2- gom: Triỉon-B 0,2M; dung địch N aO H 2M và axit ascobic.

Có thể sử dụng các phương pháp đường chuẩn hoặc phương pháp thêm đê xác
định nồng độ của một cấu tử trong môi trường.
Ví dụ: Để xác định c r phương pháp thêm, trước
tr o n g mấu nưóc thải bằng
tiên đem đo th ế của mẫu nước thải, giả sử giá trị th ế ghi được là 17,5 mV (Kị), sau
đó tiến hành như sau: lấy 5 ml dung dịch chuẩn c r nồng độ 75 ppm cho vào bình
định mức 100 ml, định mức đến vạch mức bằng mẫu nước thải cần phân tích.
Chuyển dung dịch ra cốc và tiến hành đo bằng cực chọn lọc ion. T h ế đo được sẽ là
35,3 mV (E2). Sử dụng công thức:

P _______ p S l ______
Ị" AE
( l + p ) . 1 0 5 - 1

36
trong (ló: Cy : Nồng độ chất chuắn
p : Tỷ lộ của thê tích dung dịch chuản trorỉịĩ toàn bộ tho tích dem đo
s : Độ clôc của điện cực
AE: K 2 -
Ap dụng công thức cho ví dụ trên: Cv - 75 ppm; p “ 5 ml/lOOml = 0,05;
AE = 35,3 - 17.5 - 17.8 mV: s —58.1 mV.
Do đó nồng độ của C1 trong mẫu phân tích là 3,34 ppm.

4 .2 Phương pháp cực phố

Phương pháp cực phố là phương pháp phân tích do nhà bác học Tiệp Khắc (cũ)
Iaroslap Hayropski phát minh nồm 1922. Phương phấp này dà được sử dụng rộng rãi
đỏ (lịnh lượng các chất vỏ cơ và hữu cơ trong các đôi tượng khác nhau. Nhò sự hoàn
th iện m a kỉ th u ậ t cự c phố n ên n g à y nay đã có h à n g loạt các phương p h áp cực p hổ khác
nhau: cực phổ một chiểu dòng khuếch tán, cực phô xoay chiều, cực phô hỗn hông, cực
phổ xung vi phân...

4*2.1 Cực phố m ộ t c h iể u d ò n g k h u ế c h t á n (cực phô cổ đ iển )

Nguyên lí
Cơ sở của phương pháp là nghiên cứu đường biểu diễn sự phụ thuộc của cương độ
dòng điện vào thế của bình điện phân có cấu tạo đặc biệt chứa ion cản khảo sát;
I = f(E)
Dường biểu diễn sự phụ thuộc đó được gọi là đường Von-Amper hay còn gọi là
đường cực phổ hoặc sóng cực phô.
Đế có dường Von-Ampe ta cỉùng máy cực phô. Sơ dồ đdn gian của máy như sau:

Hỉnh 4.7. S ơ đổ nguyên lý máy^cực phổ Hinh 4.8. Sóng cự c phổ

K - Catòt; A - Anỏt; G - Đ iện kế; R - Điện \fờ. B - Nguồn

37
 Catôt hay dùng là điện cực giọt thủy ngân làm điện cực chỉ thị còn anôt là đáy
thủy ngân hay điện cực calomen bão hòa làm điện cực so sánh.
Thế E đặt vào sẽ tạo nên phân cực catôt (<ị>k) và anôt (<PA). Cân bằng tống quát
của thế bên ngoài đặt vào có thể biểu thị như sau :

E = <PK+ <Pa + ÍR
ở đây iR là sự giảm thế khi dòng đi qua dung dịch. Các thành phần <PA và iR t rong
cực phổ có khuynh hướng tiến tới cực tiểu do bể mặt lỏn của điện cực so sánh và trong
dung dịch so sánh có chất điện li trd (nền), làm giảm điện trở R của dung dịch. Do đó
thế bên ngoài đặt vào chỉ gây nên sự phân cực của điện cực giọt thủy ngân. Nếu dùng
điện cực giọt thủy ngân làm điện cực chỉ thị và điện cực so sánh là cực calomen bão hòa
(thế của cực này trong cực phổ được quy ước bằng không) thì :

E = - «PK
Sự phụ thuộc giữa th ế của điện cực giọt thủy ngân và cường độ dòng điện biểu thị
bằng đổ thị dưới dạng đường cong cực phổ (cực phổ đồ). Dạng tổng quát của cực phổ đồ
được biểu diễn ở hình 4.8.
K hi đ ạt được t h ế k h ử (hoặc 0X1 hóa) củ a ion n ào đó có tro n g đ u n g dịch, quái trình
điện phân được bắt đầu, cường độ dòng điện tăng lên rõ rệt. Sự tăng lên của cường độ
dòng chỉ khi trong dung dịch còn lớp khuếch tán sát điện cực có chứa ion gây nôn (lòng
điện phân. Khi nồng độ ion bằng không thì quá trình tâng cường độ dòng sẽ ngừìng lại.
Khi đó bắt đầu hiện tượng phân cực nồng độ. Khi không có các ion được khử (hay được
oxi hóa) ở lớp sát điện cực, cường độ dòng lúc này được gọi là dòng giới hạn khuếch tán,
nó có giá trị không đổi do có sự khuếch tán chất từ dung dịch đến lốp sát điện cực.
Cường độ dòng khuếch tán giới hạn tỷ lệ với tốc độ khuếch tán chất đến điện cực,
tức là tỷ lệ với nồng độ của châ't có trong đung dịch.

iđ = K.c
trong đó: K là hệ số tỷ lệ
Phương trình trên chính là phương trình dòng khuếch tán giới hạn.
D. Incovic đâ đưa ra phương trình chi tiết:

trong đó: n: Số electron tham gia phản ửng;

D: Hệ sổ* khuếch tán;
m: Khối lượng thủy ngân thoát ra từ mao quản trong một đơn vị thời giain;
t: Chu kì giọt thủy ngân;
C: Nồng độ của chất.

38
 Giá trị hệ số tý lộ K phụ thuộc vào đặc tính của điện r ự c sừ (lụng, đặc tính của ion
dược kliii hoặc dược oxi hóa. dặc tính c ù a chất điện li trơ và n h i ệ t (lộ rủa dung dịch cực
pho.

Trong trường hựp khử catỉon, giá trị dòng khuếch tán giói hạn cỏ liên quan dên
nòng dộ của nguyên tố phân tích chỉ là một phần của dòng tông số iị

'd = »t - <»k + ig + »h)

trong (ló:
ik : Dòng tụ điện;
it, : Dòng điện phân yếu clo các tạp chất trong dung dịch gây nên;
ih : Dòng di chuyển.
Dòng di chuyển xuất hiện là do sự di chuyển của các ion dưới tác dụng của lực
diện trường, để loại trừ cần thêm vào trong dung dịch phân tích chất điện li trơ.
Dòng điện phân yếu được loại trừ bằng cách tinh chế cấn thận chất điện li trơ.
Dỏng tụ điện sinh ra do lớp điện kép của dòng khuếch tán ò sát điện cực tích
điện, dòng này nói chung cũng khó loại trừ. Dòng tụ điện và dòng điện phân yêu gộp lại
thành dòng dư.
Dòng dơ trong nhiều trường hợp lốn đcn mức không thẻ do dược sóng cực phổ, độc
biệt khi xác định các kim loại nặng trong dất, trong nước, và trong thực vật đòi hỏi tiến
hành ở độ nhạy cao.
f)ế làm giảm dòng dư một cách đáng kể, hiện nay trong tất cả các máy cực phổ
đểu có th iết bị bổ ch ín h . Sử d ụ n g th iế t bị bổ ch ín h cho phép nhận dược d ạ n g sóng cực
phổ tốt hớn rất nhiều và như thế sẽ nâng cao hơn độ nhạy và độ lặp lại của kết quả.
Khi sử dụng cột thủy ngân sẽ thu được những kết. quả tốt vì khi đỏ sự tàng của
dòng bổ chính nhỏ hơn nhiêu so với sự tăng của dòng khuếch tán
Nguyên nhân làm tàng dòng khuếch tán là cỉo hiện tượng chuyển động tiếp tuyến
của giọt thủv ngán, chuyển động này gây nên việc khuấy trộn lớp dung dịch ở cạnh giọt,
trôn đường cong cực phổ có xuất hiện cực đại. Để loại trừ cực dại người ta thêm vào
dung dịch những chất, hoạt động bể mật như aga-aga, gelatin... khi đó chuyển động tiếp
tuyên của thủy ngân sẽ giảm đi.
Sóng cực phổ của ion xác định thường bị sai lệch do có xuất hiện sóng của oxi, oxi
chửa trong dung dịch của ion xác dinh được trên điện cực giọt thúy ngân:
C)2 + 2H + + 2e -> H ,0 , (trong môi trường axit)
0 2 + 2H20 + 4e -> 2 H 20 2 (trong môi trường kiềm)
H 20 2 + 2 H+ +2e -» 2 H20 (trong môi trường axit)
H 20 2 + 2e -> 2 OH" (trong môi trường kiềm)
Dể loại oxi, trước khi phân tích cực phổ ngưòi ta cho khí H >hay N 2 sục qua dưng
dịch. Trong trường hợp những dung dịch có tính axit, để loại 0X 1 có thể dùng C0 ‘ 2, còn
39
trong môi trường kiểm thường dùng natri sunfit, thêm 0 ,lg Ní^SO;} trong 100 tnl dung
dịch có thê khử hoàn t oàn được oxi trong thời gian khoảng 5 phút.
Phăn tích cực phô định tinh và đinh lượng:
Khi xác định định tính ion được khử (hoặc oxi hóa) người ta dựa vào giá trị thế
bán sóng E1/2. Giá trị thế bán sóng bằng giá trị thế của điện cực chỉ thị khi cường độ
dòng bằng 1/2 giá trị cua dòng giới hạn.
Giá trị th ế bán sóng không phụ thuộc vào nồng cỉộ của chất phản ứng, không phụ
thuộc vào vận tốc cháy của giọt thủy ngân qua mao quản và các yếu tô khác. Đây là
một hằng số đặc trưng cho ion trong một nền nhất định. Vì thê việc lựa chọn chất điện
li trơ (chất nền) có ý nghĩa to lớn trong phân tích cực phổ. Hiện nay, người ta cỉùng các
chất điện li có thành phần khác nhau (các axit, các muôi trung tính, các dung dịch
kiềm, các chất tạo phức khác nhau) làm chất nền. Đôi với đa sô" chất nền, người ta đả
th àn h lập được các n gu vên tô" có khả năng được khử hoặc được oxi hóa v à các giá trị th ế
bán sóng. Các bảng giá này có ghi trong các sách chuyên khảo hoặc các sổ tay.
Khi phản tích một nguyên tố hay một vài nguyên tô" phải chọn chất điộn li trơ
(chât nền) để loại trừ ảnh hưởng của các ion kèm theo.
Giá tri của clòng giới hạn hay chiều cao của sóng cực phổ trong những điểu kiện
nhất định tỷ lệ vói nồng độ ion cần khảo sát. Đê xác ctịnh chính xác chiều cao của sóng,
người ta thường dùng phương pháp của Hon.
Theo phương pháp này người ta kẻ 3 dường thẳng ỏ trên sóng, từ các giao điểm
lại kẻ các đưòng song song với t rục hoành.
Khoảng cách giữa các đường thắng này là chiều cao sóng cực phổ. Từ điếm giữa
của chiều cao sóng cực phô kẻ (lường thẳng song song với trục hoành. Từ giao điểm của
đường này với sóng cực phổ, kẻ đường thẳng song song vói trục tung. Đường thẳng này
cắt trục hoành tại điểm là giá trị thê bán sóng. Giá trị thế bán sóng là giá trị tính dôi
với điện cực calomerì bão hòa.

Hinh 4.9. Phương pháp xác định chiếu cao củ a sóng

Để phân tích cực phổ, người ta thường lấy những lượng thể tích nhỏ (3 - 5 mi) dể
rút ngắn được thời gian đuổi oxi ra khoi dung dịch.

40
 Trong phân tích đ ịnh lượng, đ ể xác đ ịn h n ồn g độ người ta sử d ụ n g các: phương
Ị>h;tp: phương pháp cáo dung dịch chuẩn, phương pháp them và phương pháp dường
chuẩn. Thuận lợi nhất khi phân tích hàng loạt mẫu là phương pháp dường chuẩn.
Đồ th ị đường ch u ẩn : trục tu n g ghi giá trị ch iểu cao củ a sỏ n g (h. m m ), trục hoành
lĩhi giá trị nồng độ c. Đưòng chuẩn thường đi qua điếm gốc tọa độ. Đôi khi đồ thị không
(lì í ỊUM gối; tọa độ mà cắt trục tung hoặc trục hoành ớ một điếm nào đấy. Trong trường
hợp cát trụ c tu n g có n g h ía là ch ư a hoàn toàn triệt, tiêu d òn g dư h av tron g clung dịch
nến bị n h iễm n g u y ên tô cầ n xác định; khi cắ t trục h o à n h có n g h ía là dòng khuếch tán
giới hạn dược tín h chư a hoàn toàn .

4.2.2 Cực ph ô h ỗ n h ô n g (hay Von-Ampe h ò a ta n )

Cơ sờ li thuyết của phương pháp
Đê tiến hành cực phố hỗn hống, người ta thường thực hiện qua 2 giai đoạn:
+ Điện phân dể làm giàu chất cẩn phân tích lên bề mặt cực do dưới dạng một kết
tủa (kim loại, hợp chất khỏ tan). Cực đo thường là cực thủy ngân treo có kích thước nhô
như giọt t hủy ngân trong cực phố cô điển, cực đĩa quay bằng vật liệu trơ (như than thủy
tinh, than nhão tinh khiết, than ngâm tẩm platin...), cực màng thủy ngân trôn bể mặt
cực rắn trơ. Quá trình điện phân thưòng tiến hành trên các máy cực phô thông thường
tại thế không đối khi khuấy dung dịch vối vận tốc đều. Nếu dùng cực ran đĩa thi dùng
các ('ực quay quanh trục của nỏ, nếu dùng cực thủy ngân tình thì khuấy dung dịch bằng
lììáy khuấy từ.
+ Hòa lan kết tủa, làm giàu và ghi đo giá trị cường độ dòng tại thế thay đối không
gián đoạn (sự hòa tan anôt).
Dường cong biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ trong quá trình hòa tan anôt có
dạng pic. Theo chiểu sâu pic người ta Um được nồng độ của ion kim loại trong dung dịch
và theo th ế của pic sẽ biết dược bản chất của kim loại.
Hình 10a biểu diễn sóng cực phổ của ion Pb2+ nồng dộ 2.10 4 M trong dung dịch
KCNS 0,1 ML Hình 10b là dường cực phố hỗn hống (von - ampe hòa tan) của dung dịch
chứa ion Pb 24 nồng độ l t r 6, KCNS 0 , 1M khi điện phân làm giàu trong 5 phút tại thế
(—0,7V). Dùng cực thủy ngân treo có kích thưỏc tương tự giọt thủy ngân khi đo cực phổ,
tốc cỉộ phân cực hòa tan anôt là 25 mV/s cả hai đường cong được ghi cùng một độ nhạy
của điện kế.
Qua dó ta thấy phương pháp cực phổ hỗn hông có dộ nhạy cao hơn phương pháp
cực phô cổ điên rất nhiều.
Những yếu tô* chủ yếu để xác định cường độ dòng anôt là: nồng độ kim loại trong
dung dịch, bán kính giọt thủy ngân, thể tích dung dịch, thời gian điện phân, thế diện
phan. Iilìững điểu kiện thủy (lộng lực học trong thời gian điện phân, tốc độ thay đổi
trong thòi gian ghi và một vài yếu tô khác.

41
 Hình 4.10. C á c đường cực phò cô dièYi (a) và cực phổ hỗn hống (b) củ a P b 2+ trong nén K CN S

Sự phụ thuộc vào nhiều yếu tô của \:\ chứng tỏ quá trình xảy ra trong cực hỗn
hống là phức tạp. Có thể chia chúng chia thành 2 nhóm:
• Những quá trình xảy ra khi điện phân;
• Những quá trinh liên quan với sự hòa tan của kim loại từ hỗn hòng.
Cường độ của dòng điện phân i d do phản ứng Me n+ + ne + Hg <-> Me (Hg) gây
nên, phụ thuộc vào nồng độ của ion kim loại trong dung dịch (Co), và phụ thuộc vào
diện tích s của điện cực chỉ thị.

id = K,,.s.c()
ở đ â y K< ị là h ằ n g s ố c ủ a d ò n g đ iệ n p h â n , p h ụ t h u ộ c v à o n h ữ n g đ iể u k iệ n t h ủ y
động lực học khi điện phân và phụ thuộc vào hóa trị của ion kim loại và n h iêu yếu tô" khác.

Tùy thuộc vào sự phối hợp của 3 yếu tố: bán kính giọt thủy ngân (r), thòi gian
diện phân (t), thể tích dung dịch (v) mà nồng độ kim loại trong dung dịch sau khi điện
phân (Cị ) có thể bằng hoặc nhỏ hơn nhiều so với nồng độ ban đầu (C0). Mức độ tiêu hao
của dung dịch (y) sau khi điện phân được xác định bằng phương trình (A.G. Xtromberg,
1962):
7 = l - e “b

k 4 . 7 1 . K (j 2 t

~ ã T ~ 'r ■V
Theo các dẫn liệu cuả A.G. Xtromberg, mức độ tiêu hao của dung dịch có ảnh
hương đến đặc tính của sự phụ thuộc của cường độ dòng anôt hòa tan kim loại từ hỗn
hống và nồng độ của ion kim loại trong dung cỉịch :

iA = 3.KA.C0.v.ì.U-e~b) (a)
r

42
 K \ là háng sô dòng anôt, KA phụ thuộc vào hộ sô khuếch tán của kim loại trong
hồn hông, tỏ<* độ thay đòi thỏ khi ghi cực phố, bán kính giọt thủy ngân...
Nêu 1) < 0.1 thì y - b và phương trình trên cỏ dạng :

iA= _12JL .K d.KA.C0 .r.t

nV

Phương trìiìh này đúng khi tiên hành phân tích với thể tích dung dịch lớn, thời
gian rliện phân ngan và bán k ín h g iọt th ủ y n gân nhỏ. N ồ n g độ các ion kim loại còn lại
trong dung dịch trong trường hợp này thực tế không đổi.
Gíá trị pie anỏt tỷ lệ với nồng độ của ion kim loại trong đung địch, thòi gian điện
phân và bán kính của thủy ngân.
Môu b > 3 thì 7 * 1, phương trình trên sẽ có dạng :

iA = 3.KA.C0.v.(l/r)
Khi th ể tích d u n g dịch n h ỏ, thời gian đ iện phân lổn, b án k ính g iọ t th ủ y ngân lớn
thì cường độ dòng anỏt tỷ lộ thuận với nồng độ kim loại trong dung dịch, thế tích dung
(lịch, tý lộ n gh ịch với bán k ín h g iọ t th ủ y n gân và k h ôn g p h ụ th u ộ c và o thời gian điện
phân. Mồng độ ion trong dung dịch khi kết thúc quá trình điện phân thường nhỏ hơn
5% so với nồng độ ban đầu.
Phương trình (a) được tuân theo trong khoảng giá trị h: 0,1 < b < 3
Kĩ thuật tiến hành xác định
Đê xác đ ịnh m ột h a y m ột v à i n g u y ên tố, người ta d ặ t v à o b ình đ iện phán m ột th ế
có giá trị cao hơn th ế bán sóng của nguyên tốbị khử âm nhất là 0,2 - 0,3 V. Tại thế này
trong thời gia n đà cho, tiế n h à n h d iện phân d u n g dịch th í n g h iệm và thường xu yên
k h uấy đều d u n g dịch. S a u khi d u n g dịch kh ông bị xáo trộn, người ta b ắ t đầu hòa tan
an ôt kim loại từ hỗn hông khi t h ế g iả m đểu.

Hỉnh 4.11. Đường Von - Am pe hòa tan của một sô kỉm loại trong nền K 2 C O 3 0,1 M
(N ống độ củ a Zn 2+ , C d 2+, Bi 3+, C u 2+ là lO ^ M ; P b 2+ và T e + là 10_7M
điện phản 5 phút tại E = -1 ,4 V so với cực calom en bão hòa, cực lảm việ c lả giọt thủy ngản treo)

43
 Trong phương pháp Von - Ampe hòa tan thường nhúng vào bình diện phân chúa
dung dịch phân tích 3 cực
Cực làm việc là cực trên dỏ xảy ra phản ứng kết tủa chất cần phân tích dưới dạng
kim loại hoặc hợp chất khó tan.
Cực so sánh, thường là một loại eiíc loại II như cực calomen hoặc cực bạc clorua.
Cực so sánh có thế không đối và phải giữ thế này không đổi trong suốt quá trình làm
việc, đặc biệt khi tiến hành liên tiếp các thực nghiệm trong thòi gian diện phân dài. Để
đảm bảo được điều đó, cẩn chê tạo cực so sánh có diện tích bể mặt đủ lớn để mật độ
dòng qua cực đủ nhỏ.
Cực phù trợ thường là một cực platin.
Cỏ 3 loại cực làm viộc chính:
• Cực giọt thuv ngân tĩnh dưới dạng giọt treo hoặc: giọt ngồi.
• Cực rắn hình đĩa.
• Cực màng thủy ngân được điểu chế tại chỗ trẽn bể m ặt cực rán đĩa.
Trong cực phô hổn hống người ta hay dùng nhất là cực giọt thúy ngàn tĩnh. Đó là
một giọt thủy ngân có kích thước nhỏ (dường kính 0,8 * 1,5 min) và bất động được treo
trên một mao quản bằng thủy tinh hoặc đặt trên một mặt thủy tinh hơi lòm, ờ giữa có
một đoạn nhỏ và gán platin để dẫn đìộn. Đê đảm bảo tính chính xác và độ lặp lại của
các phép xác định, yêu cầu chủ yếu của cực giọt thủy ngân tĩnh )à phải cỏ kích thước
không dổi và có độ lặp lại cao, vỉ sau mỗi một lẫn do phải tạo một giọt khác có kích
thước như giọt, đã dùng trong lần đo trước. Thông thường người làm phân tích không
thể chế tạo được cực giọt, treo tĩnh có chất lượng cao và vì vậy chỉ có các hàng mối sản
xuất được cực treo tốt. Cực giọt thủy ngân tĩnh của hăng PAR (Mĩ) và cực giọt thủy
ngân treo kiểu Kemula cùa hãng Brinkmann (Mĩ) là cực tôt nhất.
Nêu có được một giọt Hg tĩnh có chất lượng tốt thi việc phân tích sẽ rất thuận lợi vì:
+ Khoảng thế cho phép dùng cực thủy ngân rất rộng, xác định được một số rất lớn
kim loại. Trong môi trường axit khoảng thế dùng được tốt nhất là -0,15 đôn -1,2 V;
trong môi trường trung tính và kiếm khoảng thê dược mở rộng nhiều: từ -0,15 đên
gàn -2 V.
+ Thuận lợi cho viộc chọn điều kiện phân tích như chọn thành phần dung dịch
n ền , chọn t h ế đ iện p h ân , đặc b iệt khi phân tích các kim loại tro n g m ẫ u có th à n h p h ần
phức tạp vì có thể tham khảo, nghiên cứu những tài liệu khác về phân tích cực phổ dc
biết tính chất cực phổ của các chất khử cực khác nhau trong các nền cực phô khác
nhau.
Xác định nồng độ chất phân tích: Nồng độ của kim loại trong dung dịch phân tích
thường được xác định bằng phương pháp thêm. Khi phân tích nhiều mẫu có cùng một
thành phần có thể sử dụng phương pháp đưòng chuẩn. Cùng có những trường hợp để
giảm ảnh hưởng do sự hiến đổi kích thước của hạt. do sự thay đối nhiệt độ, thời gian
điện phân và các yếu tố khác đến kết quả phân tích, có tác giả đã sử dụng chất chuẩn

44
trong. Khi sừ dụng chat chuán tron# đế tính nồng độ người ta khống dùng chiểu cao pic
cùa quá trinh hòa tan anỏt kim loại từ hỗn hỏng mà dùng tỳ lộ chiểu sâu giửa pic của
nguyên tô càn xác định và pK’ của nguyên tỏ dưa vào trong (lung dịch làm chất chuẩn
trong.

4.2.3 Cực p h ổ x u n g
Nhùng phương pháp phân cực điộn cực hoạt động bằng những xung điện áp gián
đoạn cỏ biên độ và 1>Ổ rộng (thời gian tồn tại) xác định gọi là những phương pháp cực
phổ xung. Có hai phương pháp cực phố xung cơ bản hiện (lang dược sử dụng phố biến:
• Phương pháp cực phổ xung biến đổi đêu (Normal pulse polarography * NPP)
• Phương pháp cực phô xung vi phân (Differential pulse polarographv - DPP)

a) Phương pháp cực phô xung biến đôi déu (NPP)

Trong phương pháp này điện cực giọt thủy ngán dược phân cực bằng một điện áp
một chiểu chọn trước và được £)ừ không đối trong suốt quá trình đó, điện ốp này dược
gọi ỉà diện áp khơi điểm, tương ứng vỏi chân sóng trong phương pháp cực phố cô điển,
trong đó mỗi một chu kỳ giọt, điện cực dược phân cực bô sung bằng một xung vuông góc
có khoảng tồn tại rất ngán (40 đến 100 ms) được đưa vào sát nút t rước khi giọt rơi (hoặc
chu kì kôt thúc). Sau thời gian đó xung bị ngắt và thế cliộn cực trở vổ điện áp khởi điểm.
Biên độ xung tãng dần theo thòi gian với một tốc độ đều giống như tốc độ quét thê
tuyến tính trong cực phổ cổ điển. Cường độ dòng cực phố dược ghi theo một trong hai
cách sau:
Ghi cường độ dòng cực phổ tại một thời điểm xắc định sau khi đặt xung (thường
là 17 ms trước khi ngát xung), phần lốn các máy hiện đang sử dụng thực hiện theo
cách này.
Ghi cường độ dòng cực phô hai lần, lần thử nhất trước khi đặt xung và lần thứ hai
sau khi đặt xung (trong 2 khoảng thòi gian giỏng nhau: 17 ms trước khi cỉặt xung và 17
1I 1 S trư ớ c k h i I ìg á t x u n g ). C á c h n à y c h o h iệ u q u ả tốt hơn n h ư n g k h á p h ứ c tạ p .

Phương pháp NPP có thể đạt độ nhạy 2.10 7 M cho cà hai quá trình thuận nghịch
và bất thuận nghịch.

b) Phương pháp cực phô xung vi phản (DPP)

Trong phương pháp này, diện cực được phân cực bàng một điện áp mệt chiều biến
tlhiên tu y ến tín h với m ột tốc độ ch ậm , n h ư ng cuổì mỗi m ột chu kì g iọ t (giọt rơi cương \
bức nhò một bộ gồ) trên khung điện áp biến đối một chiểu, người ta dặt thêm một xung
V u ỏ n g g ó c với b iê n đ ộ t h a y d ố i tr o n g k h o á n g 1 0 - 1 0 0 m V v à độ d à i x u n g từ 4 0 - 1 0 0 m s .
c l i ơ n g đ ộ d ò n g cực p h ô được g h i h a i lầ n , lầ n m ộ t t ạ i th ò i đ iể m T j, th ư ờ n g là tro n g 1 7 m s

tirước khi nạp xung và lần thử hai tại thời điểm To, thường là 17 nis trưỏc khi ngắt
x ung. Hai giá trị này được đưa vào bộ so sánh và kết quà chuyến ra bộ ghi là hiệu số

45
của hai giá trị đó. Đường cực phổ có dạng pic. Ưu điểm nổi bật của phưdng pháp này là
có độ nhạy cao với các hợp chất vô cơ và hữu cơ ở các quá trình thuận nghịch và không
thuận nghịch và quan trọng hơn là đường I - E có dạng đỉnh cực đại, sau mỗi một dỉnh
dòng điện lại trở về trạng thái nển, do đó phương pháp có độ phân giải rất cao, có thể
đạt đến 50.000 (ví dụ có thể ghi 10 ~'M Cd2+ khi có mặt 5.10“3M Cu2* mà không cần
tách). Điểu này cho phép phân tích trực tiếp nhiều chất trong cùng một dung dịch. Một
hướng phân tích có nhiều triển vọng là sử dụng kết hợp DPP với Von-Anipe hòa tan, ví
dụ có thể xác định 1CTTV1 Pb2+ vối thời gian không quá 3 phút. Có thể nói, hiện nay
DPP là phương pháp cực phổ hoàn chỉnh nhất vì phương pháp này có độ nhạy cao, độ
chọn lọc cao và có tính vạn năng đối với hầu hết các đôi tượng phân tích.

46
Chương 5

Các phương pháp phân tích sắc kí

5.1 M ở đầu

Nam 1906, nhà bác học Nga Michael Tvest đà cho dung dịch các sắc tô" thực vật
trong ete dầu hỏa lên cột nhồi bột mịn canxi cacbonat, ông thấy các sắc tô bị hấp phụ
lên trôn đầu cột. Khi cho ete dầu hỏa lèn cột, các sắc tố di chuyển trong cột từ trên
xuồng dưới, mỗi sắc tố có một tốc độ riêng, tách thành những vùng hay vòng màu xếp
chồng lên nhau, hình thành một hộ mà Tvest gọi )à sắc đồ. Ong đặt tên cho phương
pháp tách này là sắc kí (Chromatography). Trong tiếng Hi Lạp chroma là màu,
graphein là viết. Tôn gọi này ngày nay vẫn được sử dụng mặc đù phương pháp này còn
dược dùng tách các chất không màu.

5.2 Môt
• sô khái niêm
*

5.2.1 Q u á t r i n h sắ c kí
Sắc kí là một nhóm các phương pháp hóa lí dùng đế tách các thành phần của một
hỗn hợp. Sự tách sắc kí được dựa trên sụ phân chia khác nhau của các chất khác nhau
vào hai pha luôn tiếp xúc và không hòa lẫn vào nhau: một pha tĩnh và một pha động
(trong thí nghiệm của Tvest: pha tĩnh là canxi cacbonat, pha động ]à ete dầu hỏa).
Quá trinh tách sắc kí gom 3 giai đoạn chính
a) Đưa hỗn hợp lẻn pha tĩnh (ví dụ đưa dung dịch các sắc tô" lên đầu cột canxi
cacbonat). Các chất được giữ trôn pha tĩnh.
b) Cho pha động chạy qua pha tĩnh (ví dụ: dung môi ete dầu hỏa qua cột), pha
động sẽ kéo th eo các c h ấ t di ch u y ển trên pha tin h v ố i tốc độ k h á c n h a u , tách khỏi n h au
và có vị trí khác nhau trên pha tĩnh tạo thành sắc đồ. Giai đoạn này gọi là khai triền
sắc kí.
Nếu tiếp tục cho pha động chạy qua thì các chất có thể lần lượt bị kéo ra ngoài
pha tĩnh (ví dụ: ra khỏi cột). Đó là quá trình rửa giải và dung môi dùng được là dung
môi rửa giải (eluent), dịch hửng được ở cuốỉ cột gọi là dịch rửa giải (eluate).

47
 Nếu các chất được tách trên pha tĩnh (sắc kí khai triển) ta có thể lấy từng phần
pha tĩnh có mang chất (phân đoạn bột trên cột) đem chiết lấy chất.
Nếu các chất được tách ra ngoài pha tình (sắc kí rửa giải) ta cỏ thôhứng thu lấy
các phân đoạn dịch rửa giải có chứa các chất cần phân tích.
c) Phát hiện các chát: Các chất màu có thể phát hiện dể dàng, các chất không màu
có thể phát hiện bằng đèn tử ngoại hay bằng các thuốc thử. Trong sắc kí rủa giải có thê
phát hiện các chất khi chúng di ra khỏi cột bằng cách cho dung dịch rửa giải đi qua một
bộ phận phát hiện gọi là đetcetd đặt sau cột.

5.2.2 P h â n loại c á c p h ư ơ n g p h á p sắc kí

- Theo bản chát vật li các pha

Pha động có thê là một chất lỏng hay chất khí, pha tình có thô là một chài rắn
(hạt xốp hay bột mịn) hay một chất lỏng (được giữ trèn một chất mang rắn). Do đó, dựa
vào bản ch ấ t các pha ta p h ân b iệt các phư ơng p h áp (tro n g tê n củ a phương pháp, pha
động được nêu trước pha tinh):
• Sắc kí lỏng - lỏng (Liquid • liquid chromatography LLC )
• sác kí lỏng - rắn ( Liquid - solid chromatography LSC )
• Sắc kí khí - lỏng (Gas * liquid chromatography GLC)
• Sắc kí khí - rắn (Gas - solid chromatography GSC)
Hai phương pháp đầu gọi chung là sắc kí lỏng (LC)
Hai phương pháp cuối gọi là sác kí khí (CỈC)

- Theo hiện tượng sắc kí

Sắc kỉ hớp phụ (adsorption chromatography): pha tĩnh là chất rắn có khả nãng
hấp phụ, đó là các phương pháp sác kí lòng - ran và khí - rắn.
Sắc kí phán 6ó (partition chromatography): pha tĩnh là chất lỏng không hòa lẫn
được vối pha động, chất lòng này được bao trên bể mặt một chất rắn gọi làgiá hay chất
mang và phải là chất trơ, không tham gia vào sắc kí. SẮc kí phân bô' bao gồmsắc kí
lỏng - lỏng và sắc kí khí - lỏng.
Sắc kí trao đỏi ion (ion * exchange chromatography): pha tinh là chất nhựa trao
đỏi ion (hợp chất cao phân tử có mang những ion có khả năng trao đổi vớicác ion cùng
dấu của dung dịch hỗn hợp sắc kí).
Sắc kí theo loại cở (size - exclusion chromatography) còn gọi là sắc kí trên gcl. Các
phân tử cỏ lỏn sè được loại, các phân tử nhỏ hơn sẽ được tách theo kích thước do các
phân tử nhỏ di chuyển chậm hơn.

• Theo kỹ thuật và phương tiên sắc ki

a) Theo phương pháp giữ pha tĩnh:

48
 sắc ki trên cột (column chromatography: CC): pha tình dược chửa trong một cột
hang kim loại hay thủy tinh.
Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography: TLC): pha tình được tráng đểu và
gì ử trên m ặt p h a n g của b ả n th ủ y tin h , nhựa h a y n h ôm . Lớp m óng pha tinh thư ờng là:
silicagel, nhôm oxit., xenlulozơ, chất nhựa trao đổi ion và có chiều dày khoảng 0,2 - 0,5 mm.
Sắc kí giấy (paper chromatography - PC): pha tĩnh (lỏng) được t hấm trên một loại
giấy lọc đặc biệt gọi là giấy sắc kí.
b) Theo cách cho pha động chạy ta có:
Sắc kí khai triển (development chromatography) cho pha động kéo các chất chạy
và tách trên pha tin h (sắ c đồ n ằm trên pha tĩn h ), sắc k í rửa giải (elu tion
chrom atograp h y) ch o pha đ ộn g ch ạ y và kéo các c h ấ t lần lượt ra ngoài p ha tin h (ra khỏi
cột, ra khỏi giấy).
Ghi chú: Sắc kí lóp mỏng và sắc kí lốp giây gọi chung là sắc ki mặt phẳng (planar
ch rom atography).
S ắc kí lỏ n g có th ể tiến h à n h trên cột, trên m ặt p h ẳ n g (lớp m ỏng, giấy).
S ắ c kí k h í được tiến h à n h trô n cột.
Sắc kí k h a i triển th ư ờ n g được thự c h iện trên m ặt p h a n g (giấy và lớp m ỏng), s ắ c
kí rửa giải thường tiến hành trên cột.
- Phân loại sắc kí theo bần chất các pha

GSC: Sắc kí khí - rắn GLC: Sắc kí khí - lỏng

LSC: Sác kí lỏng - rán IEC: Sắc kí trao đổi ion
BPC: Sac ki pha liên kết 10 : Sắc kí ion
LLC: Sác kí lòng - lỏng SEC: Sắc kí loại cỡ
AC: Sắc kí ái lực PC: Sắc kí giãy
TLC: Sắc k í lớp m ò n g

49
5.2.3 Sự tá c h sắc k í và sắc đổ

- Sự tách sắc kí và sắc đổ

Khi cho một dung dịch chứa chất A và B chảy qua một cột chứa chất hấp thu.
Nồng độ của chất A và B trong dung dịch sẽ giảm đi do một phần các chất này phản bỏ
chuyển vào chất hấp thu. Nồng độ của các chất tan A, B trên chất hấp thu sẽ tăng dần
và A, B bị tách ra khỏi dung dịch. Đồng thòi củng xảy ra một quá trình ngược lại, các
chất A, B trên cột hấp thụ lại phân bố tan trở lại vào dung dịch. Quá trình này phụ
thuộc vào hệ sô" phân bô"của A, B trong dung dịch và chất hấp thu cho đến khi đạt cân
bằng:

Tốc độ hấp thu = tốc độ giải hấp

Tuy nhiên vì pha động (dung dịch) luôn di chuyển nên cân băng trên lại bị phá
vỡ, và một cân bằng mới lại được thiết lập. Cứ như vậy qua rất nhiều cân bằng (có khi
hàng nghìn cân bằng pha) các chất A, B được tách ra khỏi nhau do khả nâng phân bô'
của A và B vào chất hấp thu hay khả năng bị giữ trên cột của A và B là khác nhau.
Ví dụ: Cho một dưng dịch chứa ion đồng và ion coban lên trên một cột có chất, hấp
thu (1), như thế đồng và coban bị hấp thu trên cột (2). Sau đó tiếp tục cho dung môi qua
cột, đổng và coban sẽ bị kéo đần xuống và dần dần chúng tách ra thành các lớp (3),
dung môi tiếp tục dược cho qua cột và hai lớp Cu2* và Co * sẽ được tách ra khỏi nhau
(4,5), tại thời điểm t2 sẽ th â y được h a i dải tách riên g khỏi n h a u trên cột: ta cỏ sắ c đồ
ngay trên cột. Nếu dừng ở đây ta có sắc kí khai triển.

D ung dịch
m ẫu P h a động

n
Cu + Co 2+
2+
Cú
2+
Co cư2+
2+
Co
2+
Cu

Co
2+ 2+ Đetectơ
Cu

Tín hiệu
đetectơ
t-
A A _

Hinh 5.1. S ự tách sẳ c ký và s ắ c đổ

Nếu tiếp tục thêm dung môi, tới thời điểm tt3, dải Co2+ sẽ tách ra khỏi cột, nhờ
thiết bị đetectơ ta sẽ thu được tín hiệu dưới dạng một đỉnh hay một pic, ỏ thòi điểm t 4
dải Cu2+ ra khỏi cột lại và cho ta thêm một pic tương ứng. Ta thu được một sắc dồ gồm

50
hat pic riêng biệt ứng với hai chất trẽn. Đây là phướng pháp sắc kí rửa giải và sắc đồ
thu được gọi là sắc dồ rủa giải. Vị trí của pic trẽn trục thời gian là cơ sớ đê định tính
chat tương ứng và diện tích dưới pic là đặc trưng định lượng của chất.
Trong quá trình này ta thấy có một sự khác biệt vể khả nãng phân bố trong chất
hấp thu trên cột: Cu"' được hấp thu mạnh hơn nên sẽ đẩy Co" 4 ra, sỏ dì có hiện tượng
clỏ là v ì:

• Độ tan của đồng trọng dung môi nhỏ hơn so với coban.
• Ái lực của chất hấp thu dôi với Cu“' mạnh hơn so với Co2*.
Vì hai lí do trên nèn đồng sẽ bị giải hấp ít hơn. Nồng độ ion Co2+ trong dung môi
từ nhỏ đến cực đại rồi giảm đến 0 .
Tốc độ di ch u y ển củ a dải p h ụ thuộc vào tốc độ di ch u y ến của p ha lỏn g (pha dộng)
và mức độ hấp thu của chất hấp thu cỉôì với chất tan. Chất nào bị hấp thu mạnh nhất
sẽ di chuyến chậm nhất và nó bị dung môi giải hấp ít nhất.
Cứ nhu vậy trong điểu kiện thích hợp ta sẽ tách được hoàn toàn các chất ra khỏi
nhau.
Do tác dụng làm chậm (Retardation), do sự phân bô* hấp thu khác nhau của pha
tĩnh dôi với từng hợp phần trong hỗn hợp, người ta có thể tách ra từng hợp phần trong
hỗn hợp. Vì vậy, nguyên tắc của phương pháp sắc kí là: Dựa vào sự phân bô khác nhau
của các hựp phần trong hổn hợp giữa hai pha động (moving phase) và tĩnh (stationary
phase).
- Tốc độ di chuyến của mót chất
Tốc độ đi ch u y ển củ a m ột c h ấ t có th ế được đặc trư n g bỏi h ệ sô" p hân bô" củ a nó
giữa hai pha h oặc bơi cá c đ ại lượng vổ sự lưu giữ củ a ch ấ t đó trên pha tĩn h (thời gian
lưu, thể tích lưu).
a) Thời gian lưu và thể tích lưu: Thòi gian lưu là thời gian cần đổ một chất di
ch u yển qua cột sắ c kí, khi ra khỏi cộ t nhờ th iế t bị d etectơ gh i n h ậ n tín h iệu và x u ấ t
h iện pic trên sắ c đồ (tín h từ lú c bơm m ẫu đến khi x u ấ t h iện pic).

Hình 5.2. S ắ c đổ của một chất

51
 t jvt l à thờ i g ia n lư u c ủ a m ộ t c h ấ t k h ô n g bị lư u giữ, n g h ĩa là tốc độ di c h u y ể n củ a

n ó b ằ n g tốc độ di c h u y ể n tr u n g b ìn h củ a d u n g m ôi, thờ i g ia n n à y còn được gọi là thời

g i a n c h ế t . tR c à n g lớn, c h ấ t c à n g bị lư u giữ m ạ n h v à tốc đ ộ di c h u y ể n c ủ a nó c à n g nhỏ.

T hời g ian lư u h iệu c h ỉn h t {{’ đ ư ợ c t í n h th e o cô n g thứ c:

tR= tR- hì
N ế u trê n trụ c h o à n h củ a sắc đồ, d ù n g đơ n vị đo là th ể tích d u n g m ô i thì ta có các

đại lượng tương tự: thể tích lưu Vr và thể tích lưu hiệu chinh Vft-, thể tích Vịvị dược gọi
là th ể tích c h ế t c ủ a cộ t h a y còn gọi là th ể tích rỗ n g V 0.

V r = V R - V M

b) Hệ s ố phân b ố

CM

tro n g đó C g và C m là n ồ n g độ c h ấ t ta n tro n g p h a tĩn h v à p h a đ ộ n g k h i cân b ằ n g dược

th iế t lập. K hi n ồ n g độ n h ỏ K p h ụ th u ộ c vào b ả n c h ấ t các p h a, c h ấ t ta n và n h iệ t độ. K

c à n g lớn th ì c h ấ t đ ó p h â n bô"càng n h iề u tro n g p h a tĩn h và sẽ di c h u y ể n c à n g c h ậ m .

c) Hệ s ố dung lượng K 1(Hệ sô'phân bố khối lượng)

K'=Sa.
Qm
tro n g đó: Q s v à QjyỊ l à l ư ợ n g c h ấ t t a n p h â n b ố tro n g p h a tin h và p h a dộ n g , K ’ p h ụ th u ộ c

v ào b ả n c h ấ t các p h a , b ả n c h ấ t c h ấ t tan , n h iệ t độ v à đ ặc đ iể m c ủ a cột. Đ ể tá c h m ộ t h ỗ n

hợp ch ất, ngư ời ta th ư ờ n g ch ọ n cột, p h a đ ộ n g v à cá c đ iề u k iệ n p h â n tích k h ác sa o cho K ’

n ằ m tro n g k h o ả n g từ 1 đ ế n 8.

- Sự doàng pic và hỉnh dáng pic

a) Hỉnh dáng pic: Hình dáng lí tưởng của pic là pic đôi xứng, nhưng thực tế pic
sắc kí chỉ g ầ n đốỉ x ứ n g . C h iề u rộ n g củ a píc đ ư ợ c đ o ỏ 1 /1 0 c h iể u cao c ủ a pic.

b) Sự doãng pic: S ự d o ã n g p ic là k ế t q u ả củ a sự di c h u y ế n n h a n h , c h ậ m k h á c

n h a u c ủ a các p h â n tử củ a c ù n g m ộ t c h ấ t k h i đi q u a cộ t sắ c kí. C á c p ic r a c h ậ m b ao giò

cũ n g tù hơn.

c) Hiệu lực của cột: H iệ u lự c c ủ a cột th ư ờ n g đư ợc đo b ằ n g h ai th ô n g sô: sô' đ ìa lý

th u y ế t N và ch iều cao đìa lý th u y ế t H . T a có th ể coi n h ư cột sắ c kí đư ợc chia th à n h N

lớp h a y N tầ n g m ỏ n g , ở m ỗ i m ộ t lốp sự p h â n bô" c h ấ t t a n v à o h a i p h a đ ạ t trạ n g th á i cán

bằng. N h ữ n g tầ n g m ỏ n g giả đ ịn h n à y được gọi là đĩa lí t h u y ế t . N ế u cột sắc k í có ch iều

dài là L thì: H = —. Cột có N lỏn là côt có hiêu lưc cao.

52
 d) Độ p h â n giái: Đ ộ p h á n giải R g là tỉ sô" k h o ả n g cách g iữ a hai pic và độ rộ n g

tr u n g b ìn h củ a pic.

R s = 0,7 5 h a i pic tá c h k h ô n g tốt,c ò n x e n p h ủ n h a u n h iều ;

RiỊ = 1,0 h a i pic tá c h k h á tốt, c ò n x e n p h ủ n h a u 4% ;

R s = 1,5 h a i p ic tá c h h o à n to à n (chỉ x e n p h ủ 0 ,3 % ).

5.3 Sắc kí lỏng hiệu năng cao

S ắc kí lỏng h iệu n ă n g cao (H igh p e rfo rm a n c e liquid c h ro m a to g ra p h y -H P L C ) còn

(lược gọi là s ắ c k í lỏ n g c a o á p h a y sắc kí lỏng h iện đại. T ro n g p h ư ơ n g p h á p n ày p h a tin h

iluực dùng là những hạt có kích thước rất nhỏ, khoảng 10 micromet, cóhiệu suất tách
rát cao. C ỡ h ạt n h ó đòi hỏi p h ả i d ù n g bơm đ ế n é n d u n g m ôi q u a cột.

5.3.1 Máy sắc kí lỏng h iộu n ă n g cao

- Sơ dồ nguyên tắc của một máy sắc kí lỏng hiệu năng cao như sau:

Hỉnh 5.3. Sơ đổ mảy sắc ký lỏng hiệu năng cao

1 - Binh chứa dung môi; 2 - Bơm cao áp; 3 - Bộ bơm mẫu;

4 - Cột s ắ c kí; 5 - Đetectơ; 6 - Máy ghi tín hiệu

- Các th à n h p h ầ n c h ín h củ a m á y sắc k í lỏng hiệu n ă n g cao

a) Binh chứa dung môi
T h ư ờ n g là m b ằ n g th ủ y tin h , đôi khi là m b ằ n g th é p k h ô n g gỉ, tr o n g p h ư ơ n g p h á p

rử a giải th ô n g th ư ờ n g chỉ c ầ n m ộ t b ìn h c h ứ a d u n g m ôi, tro n g p h ư ơ n g p h á p rử a giải

g ra d ie n t th ư ờ n g d ù n g 2, 3, 4 b ìn h c h ứ a các d u n g m ô i k h á c n h a u v à h ệ d u n g m ôi rử a

giải là h ỗ n h d p c ủ a các loại d u n g m ôi trên trộ n lẫ n với n h a u th e o tỉ lệ đ ã dược x á c đ ịn h .

C ầ n loại cá c h ạ t v à c á c k h í h ò a ta n tro n g d u n g m ôi.

53
 b) Hệ thống bơm
B ơm d ù n g tro n g p h ư ơ n g p h á p p h ải tạo được á p s u ấ t cao (3 000 - 60 0 0 psi h a y

k h o ả n g 250 - 5 0 0 ai), lư u lư ợ ng b ơ m k h o ả n g 0,1 đ ế n 10 m l/ph, p h ả i trơ với các d u n g

m ôi. H ệ t h ô n g b ơ m n à y p h ả i có k h ả n ă n g b ơ m p h a đ ộ n g q u a cột ỏ áp suất, cao m à k h ô n g

bị n g á t q u ã n g h o ặc tạo n h ịp só n g có th ể là m sai lệch các pic th u được. Có n h iê u k iểu

bơm đ à d ù n g tro n g các m á y H P L C , n h ư n g k iể u p itô n g xoay c h iề u h iệ n n ay được d ù n g

p h ổ b iến n h ất.

c) Hệ bơm m,ẫu (hệ tiêm mẫu)

M ẵ u được b ơ m v à o cột n h ờ h ệ th ố n g v a n m ẫ u . N gư ời ta b ơ m m ẫ u vào v ò n g m ẫ u

vối th ể tích th ư ơ n g là t ừ 10 đ ế n 20 Ịil.

d) Cột sắc kí
K iểu cột th ư ờ n g p h ụ th u ộ c vào p h ư ơ n g p h á p d ù n g đ ể tách , n h ư n g th ư ờ n g là

n h ũ n g cột b à n g th é p k h ô n g gỉ, có c ỡ lỗ c h í n h xác đ ư ờ n g k ín h từ 3 đ ế n 4 m m và d ài từ 10

đ ến 30 cm (n h ữ n g cột d ù n g cho S E C th ư ờ n g rộ n g h ơ n v à dài đ ế n to o cm ). L oại cột n à y

có hiệu l ự c r ấ t. c a o , c ó sô" đ ĩ a lí t h u y ế t l ê n đ ế n 100.000 đ ĩa cho 1 m c h iể u d à i cột.

e) Đetectơ
L à bộ p h ậ n p h á t h iệ n các c h ấ t khi c h ú n g ra khỏi cột v à ghi n h ậ n các tín h iệ u ghi

trên sắc dồ. H iện đ a n g sử d ụ n g các loại đ etectơ sau :

• Đ etectơ tử n g o ại (U V ): D ù n g đ èn th ủ y n g â n cho v ạch 2 5 4 n m . N h iề u c h ấ t h ấ p

thụ ỏ bước sóng này.

• Đ etectơ tử ng o ại và k h ả k iế n ( U V - V I S ): D ù n g p h ổ q u a n g k ế lự a ch ọ n bư ớc sóng

từ 195 đ ế n 750 n m . L oại n à y h iệ n n a y được d ù n g n h iề u n h a 't.

• Đ etectơ đ iệ n h ó a v à đ etectơ h u ỳ n h q u a n g có độ n h ạ y v à độ ch ọ n lọc cao h ay

d ù n g tro n g p h â n tích vết. D ù n g đetectơ đ iện h ó a có th ể p h á t h iệ n đư ợc n h ữ n g lư ợ n g

picrogam (10 “32 g).

5,3.2 Các p h ư ơ n g p h á p sắc ký h iệu n ă n g cao

a) Sắc kí phàn hô'hiệu năng cao

G ồ m h a i loại: s ắ c k í lỏ n g * lỏ n g và sắc k í p h a liên kết.

- S ắc kí lỏ n g - lỏ n g (LL C ): P h a tĩn h là c h ấ t lỏ n g đ ư ợ c b a o trê n b ể m ặ t c ủ a các h ạ t

c h ấ t m a n g , tứ c là đư ợ c h ấ p p h ụ trê n c h ấ t m a n g .

- S ắc kí p h a liên k ế t (B PC ): P h a tĩn h được g ắ n h ó a học vối c h ấ t m a n g tạo ra liên

k ế t siloxan nôì n h ó m cơ - silic vối silicag e n .

b) Sắc kí hấp phụ hiệu năng cao (sắc kí lỏng - rắn LSC)
P h a tin h là c h ấ t r ắ n m à trê n bể m ặ t có c h ứ a các n h ó m h iđ ro x il p h â n cực. P h a

đ ộ n g là m ộ t đ u n g m ôi k h ô n g p h â n cực.

54
 c) sắ c k í trao đổi ion hiệu năng cao (IEC)
P h a tĩn h ra n c h ử a các n h ự a tra o đôi ion dưới d ạ n g bột m ịn , p h a d ộ n g th ư ờ n g là

(lu n g dịch nước.

cl) Sắc k í lỏng hiệu năng cao trên gel (sắc hí loại cỡ SEC)
P h ư ớ n g p h á p n à y được ứ n g d ụ n g ch ủ yỏu cho các c h ấ t có p h â n tủ l ư ợ n g lớn. C h ấ t

nhồi cho S E C là n h ữ n g h ạ t xốp c ủ a silicagel h a y các p o lim e có kích th ư ớ c n h ó (k h o ả n g

10 Ị-im). P h a t ĩ n h là d u n g môi n ằ m t r o n g cảc lỗ xốp c ủ a h ạ t , p h a đ ộ n g là d u n g môi c h ảy

g iữ a các h ạ t. C h ỉ n h ữ n g p h â n tử n h ỏ m ới k h u ếch tá n v à o lớp x ố p , khi rử a giải các p h â n

tư sẽ lần lượt ra th e o cỡ từ lớn đ ế n nhỏ.

5.4 Sắc kí khí (GC - Gas chromatography)

Sắc kí k h í là p h ư ơ n g p h á p dược d ù n g đ ể tách các c h ấ t ó th ể k h í b a y hơi, vối p h a

d ộ n g là c h ấ t k h í , g ọ i l à k h í m a n g ( c a r r i e r g a s ).

N h ư d ã n ê u ớ trê n , có th ể ch ia p h ép sắc kí k h í th à n h sắc kí k h í r ắ n (G S C ' gas

solid c h r o m a to g r a p h y ) tr o n g đ ó p h a tìn h rắ n là m ộ t c h ấ t h ấ p p h ụ , đ â y là s ắ c kí k h í h ấ p

p h ụ và sắc kí k h í lòng (G L C - g as liquid c h ro m a to g ra p h y ) tro n g đó p h a tin h lỏng được

hiĩo hay g ắn trê n m ộ t c h ấ t m a n g rắ n (solid s u p p o r t) d â y là s ắ c kí k h í p h â n bô.

S ử d ụ n g p h ư ớ n g p h á p sắc kí k h í có k h ả n ă n g tách đư ợc h o à n to à n n h ữ n g c h ấ t

h ữ u aí tư ơ n g tự , ví d ụ n h ư o -; m ~ ; p —x i l e n k h ô n g th ể tá c h đư ợc b ằ n g p h ư ơ n g p h á p

c h ư n g c ất p h â n (loạn n h ư n g tách đư ợc k h á đ ơ n g iả n b ằ n g sắ c kí khí, c ũ n g n h ư sử d ụ n g

để tách n h ữ n g h ỗ n hợ p r ấ t p h ứ c tạ p n h ư k h í th ả i ôtô c h ứ a trê n 3 0 0 h ợ p p h ần . V ớ i việc

ra dời củ a n h iề u loại đetectơ, n lìiểu p h ư ơ n g p h á p m ới x u ấ t h iệ n n h ư : sắc kí k h í - khôi

p h ổ (G S - M S ), sắc kí k h í - h ồ n g ng oại (G C* IR )... đ ã là m tă n g k h ả n ă n g p h â n tích c ủ a

sắc kí k h í .

Máy sắc ki khí

Sơ đồ n g u y ê n tắc củ a m ộ t m á y sắc kí k h í n h ư sau:

'Hinh 5.4. Sờ đố máy sắc kỷ khí

1- Binh khí m ang; 2 - Buồng bơm mẫu; 3 - Lò; 4 - Cột sắ c ký; 5 - Detector; 6 - Máy ghi

55
 Khi mang
K h í m a n g là m ộ t k h í trơ n h ư n i tơ, heli, agon, h iđ ro ,... tro n g đó h eli là k h í m a n g

p h ô b iến n h ấ t. K h í (lược c h ứ a tro n g bom k h í cồ g ắ n v a n g iả m á p và đ iều ch ỉn h . K hi

m a n g c ầ n có độ tin h k h iế t cao v à p h ả i k h ô n g tư ớ n g tác vỏi m ẫ u , chỉ m a n g m ẫ u đi q u a

cột. T ín h iệu đ e te c td có p h ụ th u ộ c v ào sự k h á c n h a u về tín h c h ấ t g iữ a k h í m a n g v à c h ất

c ầ n p h â n tích.

Bộ bơm mẫu
T h ư ờ n g d ù n g b ơ m tiêm đ ể b ơ m trự c tiếp m ẫ u q u a m ộ t v ách p o lim e silicon ch ịu

n h iệ t cao vào cột h o ặc v ào p h ò n g đ u n n ó n g m ẫ u để m ẫ u lỏ n g có th ế b a y hơi n h a n h

chóng. Y êu cầu c ầ n t h i ế t là m ầ u p h ả i có đ ủ á p s u ấ t hơi đ ẽ có th ê được là m bay hơi tro n g

p h ò n g m ẫ u . N h iệ t độ p h ò n g m ẫ u có th ể cao h ơ n n h iệ t dộ tro n g cột m ộ t c h ú t đ ể q u á

trìn h b ay hơi đư ợc th ự c h iệ n dễ d àng.

Cột sắc kí
C ộ t đ ư ợ c đ ặ t t r o n g lò c ó t h ể đ i ề u c h ỉ n h n h iệ t độ tro n g q u á trìn h th ự c hiện.

C ột th ô n g d ụ n g n h ấ t tro n g p h â n tích là n h ữ n g ô n g b ằ n g th é p k h ô n g gỉ (đồng,

thép) h o ặc b ằ n g th ủ y tin h dài từ 1 đến 10 rn v à có đ ư ờ n g k ín h từ 2 đ ế n 4 m m . C h ú n g

được u ố n h o ặc c u ộ n trò n cho k h ớ p vỏi p h ò n g lò. C ộ t đ ư ợ c nhồi b ằ n g n h ữ n g p h ầ n tủ rá n

h o ạt đ ộ n g n h ư m ộ t p h a tĩn h (G SC ): đó là n h ữ n g h ạ t n h ỏ xếp g ắ n trê n m ặ t tro n g cột

hoặc p h a tin h được tẩ m trê n các h ạ t n h ỏ đó. T ro n g sắc k í k h í lóng (G L C ), p h a tĩn h (lược

giữ trê n c h ấ t m a n g , đó là n h ữ n g h ạ t c h ấ t rắ n nhỏ, b ề n n h iệ t, trờ về m ặ t hóa h ọ c , c ó lỗ

cở 1- 5 | i m , b ề m ặ t r i ê n g l ớ n t ừ 1- 1 0 m /g.

P h a tĩn h p h ả i ch ịu n h iệt, h ó a lỏng ở n h iệ t độ p h â n tích, trơ về h ỏ a học. T h ư ò n g

h ay sử d ụ n g các p o lim e xốp h o ặc gel alu m in o siỉicat k h ử nước.

Đetectơ
Y êu c ầ u v ề đ etectơ r ấ t n g h iê m ngặt: M ọi h ợ p p h ầ n có tro n g 0,1 Ịil m ẫ u p h a i dược

p h á t h iệ n ỏ m ứ c 1% , ch o n ê n p h ả i n h a n h ch ó n g p h á t h iện được 0 ,0 0 2 Ị.IỈ ( c ó k h ô i lư ợ ng

cỡ 10 6 g) m ẫ u . C ác đ etectơ h iệ n n a y đo đư ợc n h ữ n g lư ợ n g n h ỏ h ơ n đ ế n m ấ y bậc. H iệ n

n a y tro n g p h ư ơ n g p h á p G C ngư ời ta s ử đ ụ n g n h ữ n g loại đ e te c tơ s a u :

• Đ etectơ d ẫ n n h iệ t (T C D ): V iệc v ậ n h à n h c ủ a đ etectơ d ự a trê n sự cân b ằ n g n h iộ t

củ a m ộ t d ây d ẫ n đ u n n ó ng. K hi có c h ấ t c ầ n p h â n tích di q u a thì độ d ẫ n diện củ a h ỗ n

h d p k h í sẽ th ấ p đi, d â y sẽ n ó n g lên , x u ấ t h iện m ộ t tín h iệ u đ iện. Đ etectờ d ẫ n n h iệ t

thích hợp dược với n h iề u c h ấ t c ầ n p h â n tích.

• Đ etectơ ion h ó a n g ọ n lử a (FID ): K hi đ ố t cháy các hợp c h ấ t h ữ u cơ tro n g n g ọ n

lử a. c h ú n g sẽ tạo ra cá c ion. C á c đ iện cực ỏ g ầ n n g ọ n lử a sẽ p h á t h iệ n ra sự có m ặ t c ủ a

các ion b ằ n g sự x u ấ t h iệ n m ộ t d ò n g điện n h ỏ ch ạy q u a m ạ c h đ iện. C ó th ể đo (lược

n h ữ n g d ò n g n g a y cả k h i c h ú n g chỉ x ấp xỉ b ằ n g 10 12 A . Đ â y là đ e te c tơ được d ù n g n h iề u

nhất, phát hiện được đến 10 9 g .

• Đ etectơ h ấ p th ụ electro n (đetectơ b ắ t electro n - E C D ): N h ờ có n g u ồ n p h ó n g xạ

n h ư :iH h o ặc 63N i , k h í m a n g bị ion hóa tạ o n ê n m ộ t “d ò n g n h ấ t đ ịn h '’ tro n g m ạ c h

56
(tetertơ. K hi m ộ t c h ấ t p h ẫ n tích h ấ p th ụ electro n đư ợc giải h ấ p nó sẽ là m g iầm d ò n g

này, dạc b iệt k h i hợ p c h ấ t có c h ứ a n g u y ên tô có d ộ â m đ iện cao. D ò n g sỏ g iả m di, t ạ o ra

till h i ệ u ghi dược. Đ etectơ đ ặc hiệt n h ạ y c ả m vói n h ữ n g hợp c h ấ t c h ứ a h alogen. Đ etectơ

h ấ p th ụ electro n rấ t th u ậ n lợi c h o v i ệ c p h â n tích m ô i t r ư ờ n g . Đ ộ n h ạ y c a o . đ ạ t tới 10 12 g .

Thông tin GC

S ắc dồ th ô n g th ư ờ n g b iểu thị trê n h ai trụ c X v ày, tro n g đó tín h iệu (letoctơ ghi

írên trụ c yv à thời g ia n ghi trê n t r ụ c X.

K hi m ột h ọ p p h ầ n củ a m ẫ u d ư ợ c giải h ấ p và p h á t h iện n h ờ đe-tectơ th ì tín h iệu đó

sè cỉược g h i lại. T hòi g ian ghi dược ờ pic tín h iệ u là h à m củ a Kf) v à vì th ế nó c u n g cấp

th ô n g tin đ ịn h tín h về m ẫ u g iông n h ư th ế b á n só n g tro n g cực phổ, và sẽ n h ậ n biết được

m ột hợp p h ầ n tro n g m ẫu .

Thông t in định lượng từ sác dồ được rút ta từ chỗ tín hiệu đetectơ là hàm của thòi
g ian. D iện tích dưới pic tỉ lộ v ớ i lư ợ ng c h ấ t p h â n tích, L ư ợ n g n à y có th ể biểu th ị b ằ n g

d ơ n vị m o l h o ặ c (lơn vị k h ố i lượng, tu y n h iê n h ằ n g s ô tỉlộ s ẽ k h á c n h a u :

s A= diện tích dưới pic = RA

tro n g dó: R là d i ệ n tích trê n m ột m ol khi A được b i ể u thị b à n g m oi h o ặc là d iệ n tích trê n

m ộ t g a m k hi A b iểu thị b ằ n g ga 111.

Hinh 5.5. s ắ c đố của hỗn hợp chửa các chất cẩn phản tích A và B
a - nồng độ là hàm lượng rửa giải; b- tín hiệu hàm củ a thời gian;
NĐ - nồng độ chất cần phán tích (mmol/ml)

57
5.5 Tách chiết các chất ô nhiễm hữu cơ và làm sạch mẫu

a) Tách chiết mẫu

C ác c h ấ t ô n h iễ m h ữ u cơ tro n g nước, đ ấ t, tr ầ m tích, n ư ớ c c ô n g r ã n h , c h ấ t th ả i rắ n

v à các v ậ t liệu k h á c p h ả i đư ợc ch iế t tá c h b ằ n g d u n g m ôi h ữ u cơ th íc h h ợ p trư ố c k h i đ ư a

v ào cột sắc kí (G C ). C á c c h ấ t ch iết r ú t n à y đ ồ n g th ò i c ũ n g là m tă n g n ồ n g độ các c h ấ t

c ầ n p h â n tích th e o các g iá trị p p b h o ặc ppt. P h ụ th u ộ c v ào b ả n c h ấ t các c h ấ t, các kỹ

th u ậ t ch iết r ú t k h á c n h a u sẽ đư ợc sử d ụ n g n h ư sơ đồ s a u đây:

Chiết rút các chất ô nhiễm hữu cơ

I-----
M ẫ u n ư ó c Đ ất, c h ấ t th ả i

P h ư ơ n g p h áp P h ư ơ n g p h áp
C hiết hệ C hiết pha
S oxhlet sóng â m
lỏng-lỏng rắn

C hiết rú t T iếp tục T á c h c h iế t c h ấ t lỏng

bằng ph ễu chiết hệ vượt q u á m ứ c tới h ạ n
ph ân tách lỏ n g -lỏ n g

- Chiết hệ lỏng * tỏng (liquid - liquid extraction: LLE)

C ấc m ẫ u nư ớ c th ư ờ n g đư ợc sử d ụ n g các c h ấ t lỏ n g đ ể tá c h ch iết (L L E ). T h ỏ tích

m ẫ u nư ớc được tách ch iế t n h iề u lầ n b ằ n g c h ấ t lỏng (d u n g m ói h ữ u cơ) k h ồ n g trộ n lẫn .

S ự lự a ch ọ n các d u n g m ôi h ữ u cơ p h ả i đ áp ứ n g các y êu c ầ u sau:

1. K h ô n g trộ n lẫ n với nước.

2. C ác c h ấ t ô n h iễ m h ữ u cơ p h ả i h ò a ta n tro n g d u n g m ôi n à y (k h ả n à n g h ò a ta n

c ủ a c h ú n g p h ả i lớn h ơ n tro n g nước).

3. T ỷ trọ n g c ủ a d u n g m ôi n à y p h ả i lớ n h ơ n nư ớc k h i c h â 't c h iế t r ú t đư ợc tá c h ra

tro n g p h ễ u ch iết h o ặc m ộ t d ụ n g c ụ tá c h c h iế t liên tụ c c h ấ t lỏ n g - c h ấ t lỏng, n g ư ợ c lại

d u n g m ô i p h ả i có tỷ tr ọ n g n h ỏ h ơ n n ư ớ c k h i sự tá c h c h iế t vi p h â n tro n g b ìn h th ủ y tin h nhỏ.

P h ụ th u ộ c v ào s ự trộ n lẫ n c ủ a m ẫ u c h ấ t lỏ n g với d u n g m ôi, các ch a't ô n h i ễ m sẽ

h ò a ta n v ào tro n g d u n g m ôi ch iế t rú t.

H ệ số’ p h â n b ố sẽ tư ơ n g ứ n g tỷ lệ c ủ a các c h ấ t h ò a ta n tro n g d u n g m ôi th e o các

cô n g thức:

p Cdungmôi^nước

58
 Vi p k h ô n g p h ụ th u ộ c vào tỷ lệ t h ể tích v à ]à h ằ n g sô ờ n h iệt độ n h á t đ ịn h . N êu

tá n g th e tích đ u n g m ôi ch iết rú t thì các c h ấ t hỏa ta n vào c h ú n g sẽ tâ n g lên. T ro n g

trư ờ n g h ự p th ể tích d u n g m ôi ch iết rú t k h ô n g th a y đổi, th ì ch ia n h ò và d iié t n h iề u lần

c u n g sẽ tă n g h iệu q u ả củ a q u á trìn h tách chiết. V í d ụ n h ư tách chiêt các c h ấ t b á n hay

hơi h ữ u cơ sù có h iệu q u á cao h ơ n khi sử d ụ n g ch iết rú t ba lần với 6 0 m l m ety len clorua

s o với c h iế t 1 lần b ằ n g ISO m l.

- Chiết rút pha rắn (solid phase extraction)

C á c c h ấ t h ữ u cơ cỏ t h ể dư ợc tách chiết từ c h ấ t lỏ n g b ằ n g cách tách c h iết c h ấ t lỏ n g

- c h ấ t rắ n . Q u á trìn h n ả y rấ t đơ n g iản, n h a n h ch ó n g và rẻ h ơ n L L K . P h ư d n g p h á p n à y

cần lay m ộ t th ể tích đ ả b iết c h ấ t lòng cho c h ả y q u a m ộ t ô n g có c h ử a các chất h ấ p p h ụ

th ích hợp, các c h a t ô n h iễ m h ữ u cơ tro n g m ẫ u sẽ được h ấ p p h ụ trê n bẻ m ộ t c h ấ t rắ n

h ấ p p h ụ , sa u đ ó đ ư ợ c giải h ấ p b ằ n g m ộ t ch ất d u n g m ôi th ích hợp. M ẫ u sẽ được cho vào

từ phía trê n õ n g h ấ p p h ụ v à đ iểu c h ìn h cho tốc độ c h ả y 1 - 2 giọt/giây. N ê u ỏng h ấ p p h ụ

lổn có th ể c h o tà n g tốc đ ộ c h ả y . O n g sẽ được rử a b ằ n g d u n g m ôi k h ô n g p h â n cực cho các

c h ất p h â n tích phân cực v à ngư ợc lại. C uối c ù n g các ch ất p h ả n tích sẽ được giâi h ấ p

b ằ n g d u n g m ôi th ích hợp. D u n g m ôi p h â n cực sẽ d ù n g cho c h ất p h â n tích p h â n cực và

Iìgược lại. M a u có th ế dược c ô d ặc b ằ n g cách là m b a y hơi d u n g m ôi.

S ự lự a ch ọ n các c h ấ t h ấ p p h ụ d ự a vào tín h phân cự c c ủ a các chất, p h â n tích

( b á n g 5.1).

Bảng 5.1. C á c chất chiết rút pha rắn

• H ợp p h ầ n k h ô n g có cực O c ta d e x y l (C -1 8 ) H ê n k ế t với silic, o c ty l (C - 8) liên k ê t

với silic

- H ợ p p h ầ n có cực tru n g P h e n y l- , ety l- v à x ic lo h e x y l liê n k ế t với silic

b ìn h

- H ợp p h ầ n p h â n cực S ilic, fiorisil, s ilic a g e n , x ia n o - , điclo- v à n h ó m a m in liên

k ế t v ố í silic, s i lic a t v à n h ô m .

P h ư ơ n g p h á p n à y có ư u đ iểm là: n h a n h , h iệ u q u à cao, k h ô n g c ầ n bưởc là m g iàu

m ẫ u v à k h ô n g đòi hòi lư ợ n g lớn c á c d u n g m ôi h ữ u cơ.

Tách chiết Soxhlet (Soxhlet extraction)

P h ư ơ n g p h á p n à y thích hợ p cho chiết các c h â t h ữ u cơ k h ô n g b a y hơi h oặc b á n b ay

hơi. M â u đư ợc cho v ào d ụ n g cụ tá c h c h iế t rồi n g â m v ào d u n g m ôi. Q u á trìn h tách ch iết

được th ự c h iệ n n h ò h à n g loạt các th a o tác b ao g ồ m cả b a y hơi và cô đặc. C h iế t rú t

S o x h let với d u n g m ôi ttorocacbon th ư ờ n g được sử d ụ n g đ ể tách các h iđ ro cacbon củ a d ầ u

m ỏ từ đ ất, tu y n h iê n p h ư ơ n g p h á p n à y ít đ ư ợ c sử d ụ n g vì p h ư ơ n g p h á p n à y c ầ n n h iề u

thòi g ia n và tô n n h iề u d u n g m ôi.

Tách chiết chất lỏng vượt quá mức tới hạn (surpercritỉcal Fluid Extractiron)
C h ấ t lỏ n g vượt q u á m ứ c tới h ạ n là các c h ấ t n ằ m trê n n h iệ t độ v à á p s u ấ t tới h ạ n .

V í d ụ n h ư C 0 2, N 0 2 th ư ờ n g sử d ụ n g các c h ấ t lỏng vư ợ t q u á m ứ c tới h ạ n đế tách. C ác

59
m ẫ u rá n được đ ư a v ào b ìn h chiết rồi đ ù n g hệ th ô n g bơm d ể tạ o á p s u ấ t cao. C h ấ t h ữ u

cơ p h â n tích sẽ h ìn h th à n h ch ất lỏng và tách ra. A p s u ấ t sẽ đư ợ c đ iề u c h ỉn h về m ứ c

bình th ư ờ n g n h ò các van . chất lòng vượt q u á m ứ c tới h ạ n n à y sẽ c h u y ể n tlìàn h (lạng k h í

và được h ấ p th ụ b à n g cixc d u n g m ôi t hích hợp n h ư m ety len clo ru a.

Q u á trìn h tách chiốt n à y c ù n g có th ẻ được đ ẩ y n h a n h k h i cho th ê m m ột lư ợ n g n h ỏ

các c h ấ t đ ồ n g d u n g m ỏi (n h ư ax eto n hoặc m etanol).

P h ư ơ n g p h á p n à y có ưu (liếm là n h a n h , hiệu q u ả cao, k h ô n g c ầ n p h ải là m g iàu

m ẫ u v à k h ô n g đ ò i h ỏ i lư ợ n g lỏn d u n g m ô i h ữ u cơ.

b) L à m sạch
C á c c h ấ t ch iế t mầu có th ế được làm sạch b à n g n h iề u kỹ th u ậ t k h á c n h a u

- Sự tách axit - hazơ

P h ư ơ n g p h á p n ày áp (lụng đ ổ tách c á c chất; h ữ u cớ a x it ho ặc b a z ơ với ch ất h ữ u cơ

tru n g tín h . D u n g m ôi sa u khi tách chiết m ẫ u sẽ được lắc với nước có tín h k iểm . C á c

c h ất h ữ u cơ a x it sẽ p h â n tách tro n g m ột lớp nước tro n g k h i các c h ấ t h ữ u cơ a x it và

tru n g tín h v ẫ n h ò a ta n tro n g d u n g m ôi h ữ u cơ v à d ư ợ c tá c h ra. S a u đó lớ p n ư ớ c s ẽ đượi*

tách ra v à ax it h ó a đ ến pll < 2 rồi ch iết b ằn g m ety len clo ru a. L ớp h ữ u cơ lúc n à y sè

ch ứ a các th à n h p h ầ n có tín h axit. C ác c h ấ t phenol, c lo ro p h e n o x i axit, th u ỏ c d iệt cỏ và

các c h ấ t h ừ u cơ b á n b ay hơi sỏ dược b a y hơi làm sạch b ằ n g p h ư ớ n g p h á p này.

- Làm sạch bang cột nhổm

O x it n h ô m ỏ d ạ n g h ạ t xốp cỏ k h ả n ă n g tồn tại tro n g m ô i trư ờ n g axit, tr u n g tín h

và kiềm đư ợc sử cỉụng t r o n g c ộ t s ắ c kí. C ấ c c h ấ t p h â n tích đưựcĩ c h ia tá c h n h ò tín h chất,

p h á n cực h ó a học k h á c n h a u củ a chúng. C ộ t dược nhồi đ ầ y b à n g n h ô m , sau dó p h ủ lẽn

trên b ằ n g N a 2S O , i k h a n , c h ấ t dược tách chiết sẽ cho lên tr ê n cù n g .

N h ô m dư ợc c h u ẩ n bị với n h iều m ứ c độ hoạt tín h k h á c n h a u b à n g cách ch o th ê m

nước cho mức độ 1 (được tihuẩh ỉ)ị bàng cách nung nóng ỏ t° > 400°c đến khi khỏng còn
n ư ớ c t h o á t r a ) . T r o n g c á c chíVt ô n h i ễ m th ô n g thư ờ ng, các e s te p h ta la t v à n itro z a m in sè

dươc tách ra. N h ô m ở pH = 9 * 10 là h o ạt động n h ấ t khi tá c h các h ợ p p h ầ n k iể m và

tru n g tín h n h ư k iể m , an calo it, steroit, rượu, và các c h ấ t m à u .

K h ô n g sử d ụ n g m ộ t sỏ clung m ôi n h ư ax eto n h oặc e ty la x e ta t. C á c d ạ n g n à y c ủ a

n h ô m có th ể bị p o lim e hóa, tách n ư ớ c v à n g ư n g tụ.

C ác d ạ n g tr u n g tín h ít h o ạ t động hơn d ạ n g b azd v à đư ợ c d ù n g đô tách a n đ e h it,

xeton, este và lacto n ... D ạn g ax it (pH = 4 5) d ư ợ c d ù n g dể tá c h c h ấ t a x it m ạ n h và các

c h ấ t m à u axit. C ộ t n h ô m c ù n g dược d ù n g đ ể tách các c h ấ t th ả i c ủ a d ầ u m ỏ.

• Làm sạch hằng silicagen

Go) silic là m ộ t d ạ n g vỏ đ ịn h hình có tính ax it yếu , đ ư ợ c tạo ra b à n g cách x ử lí

axit H .,S O ị với n a tri s i l i c a t. C ó hai loại ge) silic, d ạ n g h o ạ t h ỏ a (activ ated form ) đư ợc

c h u ẩ n bị b ằ n g c á c h đ u n n ó n g c á c gel silic ỏ 150°c tro n g v ài giờ, d ạ n g n à y được sử d ụ n g

d ể tách các hiđ ro cacb o n . D ạ n g khôn<T h o ạ t h óa (d eactiv ated form ) c h ử a 10 • 2 0 % nư ớc

60
và được d ù n g dô tá c h cấc chất d ẻo hoá (plasticcizers). si.eroií, to cp en o it, ancaloit,

glvcozii, th u ô c n h u ộ m , mở* dư ờ ng, este và cation k im loại kiếm . T ro n g p h á n tích m ôi

tr ư ờ n g , gel silic đ ư ợ c d ù n g đê làm sạch m ẫu cỏ c h ứ a các hợp p h ầ n th u ố c b ảo vệ th ự c v ật

ítdn gian, P C B s, các h iđ ro cacb o n tlìơrn đa n h â n và các hợp c h ấ t p h en o l. C ác c h ấ t

m etan o l v à etan o l là m g iảm h o ạ t tín h h ấ p phụ.

' Cột làm sạch Florisil

F lorisil là m ộ t d ạ n g m ag io silicat có tín h axít. dược d ù n g đ ể là m sạ ch m ẫ u chiết

có c h ứ a các c h ấ t b ảo v ệ th ự c v ậ t có g ắ n clo, p h o t p h o , c á c e s t e p h th a la t, n itro z am in , các

haloete, các v ò n g th ơ m c h ứ a nitơ và các hidrocacbon ch ứ a clo. F lorisil c ù n g được d ù n g

d ể tách các c h ấ t v ò n g th ơ m từ h ỗ n hợp các c h ấ t béo v à n h ả n th ơ m c ũ n g n h ư tách este,

xeton, glvcozit, steroit., ancaloit. và m ộ t số’ h iđ r a tc a c b o n . N ó c ũ n g tá c h dược các hợp

p h ầ n ni tơ t ừ c á c h iđ r o c a c b o n .

C ột sẽ đư ợc n h ồ i đ ầ y ílorisil, p h ủ lên tr ê n b ằ n g N a^S O .Ị k h a n . C ác d u n g m ôi thích

họp sê dược cho đi q u a cột. C á c c h ấ t c ả n trơ s ẽ d ư ợ c g iữ lại t r o n g cột.

' L à m sạch bằng gel thấm lọc (gel permeation clean up)
S ự làm sạ ch n à y d ự a trê n cơ sở kích thư ớc củ a các m à n g xô 'p v à c ủ a các k eo kị

n ư ớ c . C á c lỗ h ổ n g p h ả i lớn h ơ n kích th ư ớ c p h â n tử cần được tách.

S ự là m sạ c h b ằ n g gel th ấ m lọc ( G P C ) đ ư ợ c s ử d ụ n g dể làm sạ ch các m ẫ u ch iết rú t

từ các p h â n tử tổ n g h ợ p p h â n tử lớn, các c h ấ t dẻo polim e, protein, m ỡ, steroit, v iru t,

n h ự a tự n h iê n v à các h ợ p ch ất cao p h â n tỏ khác. M e ty le n clo ru a đư ợc sử d ụ n g làm d u n g

m ôi cho sự tá c h chiết. C h o 5 m l ch ất lông chiết rú t lên cột G P C . C á c c h ấ t p h â n tích sẽ

được t á c h ra tro n g các d u n g m ôi th íc h h ợ p và được là m g iàu dể p h â n tích.

- Làm sạch lưu huỳnh (sulfur clean up)

L ư u h u ỳ n h có tro n g n h iề u loại c h ấ t th ả i c ô n g n g h iệ p , tả o h iể n , c á c m ẫ u p h â n tích.

L ư u h u ỳ n h th ư ờ n g g ây c ả n trở q u á trìn h p h â n tích, là m cho lap các p h ố c ủ a n h iề u chất.

C h ẳ n g h ạ n khi p h â n tích th u ố c trừ sâu, lư u h u ỳ n h có th ể ch e lấp n h iề u c h ấ t n h ư

ỉin d an , a n d rin v à hep taclo . L ư u h u ỳ n h cũ n g có k h ả n ă n g h òa ta n tư ơ n g tự n h ư các

th u ố c trừ s â u cơ clo v à cơ p h o tp h o v à k h ô n g có k h ả n ă n g tá c h b ằ n g p h ư ơ n g p h á p

florosil.

Loại bỏ lư u h u ỳ n h b ằ n g cách x ử lí m ầ u chiết với m ộ t tro n g các c h ấ t sau: đồng,

th ủ y n g â n h o ặc n a tri-a m o n i-te tra b u ty l sunfat.

- Làm sạch bang axit sunfuric-pemanganat (pemanagnate sulfuric acid clean up)
C ác c h ấ t c ả n trở tro n g m ẫ u c h iế t có th ể đ ư ợ c loại t r ừ b ằ n g c h ấ t o x i h ó a m ạ n h n h ư

K M n O ị ho ặc H 9S O 4 đ ặc h o ặc h ỗ n hợ p cả hai hợp c h ấ t này. T ro n g m ỗi trư ờ n g hợp trên ,

c h ấ t p h â n tích p h ả i b ể n v ữ n g h ó a học với các c h ấ t oxi h o á. V í d ụ c h ấ t c ả n trở p h â n tích

p o liclorinat b ip h e n y l có th ể bị loại trừ với m ộ t lư ợ n g nhỏ K M .n 0 4 - H 9S O 4. P C B s • b ền

hỏa học với đ iể u k iệ n n à y v à k h ô n g p h ả n ứ n g với h ỗ n hợp a x it - p e n ia n g a n a t tro n g thòi

g ian tiếp x ú c n g ắ n n h ư vậy.

61
5.6 Phân tích chãt ô nhiễm hửu cơ bằng sắc kí khí
S ắc kí k h í (G C - G as ch ro m ato g rap h y ) là k ỹ th u ậ t p h ố b iến tro n g p h â n tích đ ịn h

lượng các c h â t ô n h iễ m h ữ u cơ tro n g các m ầ u nư ớc c ù n g n h ư các c h ấ t k h ô n g ỏ d ạ n g

lỏng. T r o n g p h â n tích m ôi trường, đòi hỏi p hải p h â n tích n h iề u c h ấ t có h à m iư ợng rấ t

nhỏ, d ạ n g vết. S ự p h á t h iện ơ nồ n g độ th ấ p cỏ t h ể th ự c h iệ n th ô n g q u a việc là m sạch

các c h ấ t và là m g ià n m ẫu.

C á c m ẫ u nư ớ c ch ứ a các c h ấ t h ữ u cơ b a y hơi có th ể p h â n tích trự c tiếp b ằ n g G C

(k h ô n g c ầ n các bư ớc tách ch iết m ẫu). Đôì với m ẫ u d ấ t v à c h ấ t th ả i rắ n thì cần th iế t

p h ải được ch iết r ú t b ằ n g m ộ t d u n g m ôi n ào đó. Đ iểu q u a n trọ n g là c ầ n p h ải b iết được

c h ất cần xác đ ịn h v à m ội sô* t í n h c h ấ t lý h ó a học c ủ a nó, n h ư c â u trú c các n h ó m chức,

th à n h p h ầ n n g u y ê n tô", t í n h p h â n cực, k h ố i lư ơ n g p h â n tử, đ iể m sôi, đ ộ b ể n nhiệt. Đ iều

n ày sẽ g iú p ích n h iề u cho q u á trìn h p h â n tích. S a u k h i biết đư ợc các tín h c h ấ t n à y sẽ

rất d ễ d à n g tiến h à n h p h â n tích sắc kí k h í củ a m ộ t h ỗ n h ợ p n h iề u th à n h p h ầ n b ằ n g

cách lự a ch ọ n các cột và các m á y đo thích hợp.

Lựa chọn cột phản tích

H iệu q u ả c ủ a m ột cột sác kí tro n g việc p h â n tích các h ợ p p h ầ n h ữ u cơ p h ụ th u ộ c

vào đặc đ iểm cấu tạo củ a I1Ó v à tín h p h â n cực củ a các p h â n tử c h ấ t x ác đ ịn h . Vỉ vậy

tín h p h â n cực c ủ a cột sắc kí là tín h ch ất q u a n trọ n g k h i lự a ch ọ n các cột k h á c n h a u .

C ác cột k h ô n g p h â n cực sẽ có h iệ u q u ả n h ấ t khi p h â n tá c h các p h â n tử k h ô n g p h â n cực,

các cột p h â n cực được sử d ụ n g để p h â n tích các hợ p p h ầ n có tín h p h â n cực. C ác

h iđ ro cacb o n béo có ch ứ a liên k ết đơn C -H th u ộ c n h ó m k h ô n g p h â n cự c tro n g k h i c h ú n g

ch ứ a các liên k ế t đôi c - c n h ư o lephin và c h ấ t th ơ m là n h ữ n g c h ấ t có cực. N gư ợc lại

các c h ấ t h ữ u cơ c ó c h ứ a oxi, n itơ , lư u h u ỳ n h , p h o t p h o h o ặc n g u y ê n tử h alo g en sẽ cỏ tín h

p h â n cực lớn hơ n. V í d ụ n h ư a x it cacboxilic, x e to n , a n đ e h it, este, rư ợ u , ete, am i.n, c h ấ t

th ơ m c h ứ a nitơ, n itro a m in , n itril, h alo cacb o n , P C B s và p h o tp h a t h ữ u cơ là n h ữ n g chất

p h â n c ự c . V ì v ậ y c ộ t ít p h â n cực sẽ dược lựa chọn đ ể k éo d à i sự b ề n v ữ n g c ủ a cột.

Bảng 5.2. Tinh phân cực của pha tĩnh GC thường dùng

T ín h p h â n cực P h a tĩn h Ví dụ

K h ô n g p h â n cực P o liđ im e ty ls ilo x a n A T -l; BP-1; D C -20 0; S P B -1 ; U L T R A -1

P o lip h e n y lm e ty ls ilo x a n A T -5; BP-5; DB-5; R S L -2 0 0 : U L T R A -2

P h â n cực y ế u P o lip h e n y lm e ty ls ilo x a n A T -20; B P - 10; D B 17; R S L -3 0 0 ; S P B -2 0

P o lix ian o p ro p y lp h e n y lđ i' AT* 1301; D B -13 01; R tx -1 3 0 1

m e ty lp o lisilo x an

P olix iano p ro p y lp h e n y l- AT" 1701; G B '1 7 0 1 ; R TX -1701; S P B -170 1

m e tv ls ìlo x a n

62
 P h â n cực P o litriflo ro p ro p v ỉsiỉnxan A T-210; i m . J I O . KSL-tOO: SP-ÌM01

P( >11 p h e n v! X i a 110 ị >r o p y 1 A T -225. H P -225: OV-225; K S L -500

m e ty ls ilo x a n

Polietylengiycol AT*WAX,HP-20; C P/W A X -51: H P -20M ;

Su p o ro x ll

P h á n cực m ạ n h Es t e po lie ty lo ngi >'(*(>1 A T - 1000: OV-351. S P -1 0 0 0 ; S u p e r o x FA

(nxit)

C ác cột m a o q u ả n dược làm b ằ n g SÌƠ 2 (Silica) có tín h trơ v à h iệ u q u ả tốt tro n g

p h â n tích sắc ki. Đ ôi khi c ũ n g có th ể sử d ự n g cột m ao q u á n b ằ n g th ủ y tin h hoặc th ép

k h ô n g gi.

Đ ư ờ n g k ín h tro n g c ủ a cột là m ộ t yếu tó q u a n trọ n g đê p h á t h iện và tách các hợp

p h ẩ n k h á c n h a u . N h ữ n g cột h ìn h ô n g hẹp cỏ đ ư ờ n g k ín h tro n g (ID ) tà 0 ,2 0 * 0 ,25 và

0 , . T2 nun sẽ có k h á n ă n g p h à n tích lot n h ấ t các hợp p h ẩ n tư ơ n g t.ự v à các c h ấ t đồng

p h â n . C ác 1 0 c à n g n h ổ thì k h á n ă n g p h â n tách c à n g lớn. T u y n h iên , n ế u ID càn g n h ỏ

thì d u n g tích m ẫ u lấv c ũ n g c à n g nhò. C ác ID lớn hơn n h ư kích thư ớ c 0 ,5 3 v à 0 ,75 m m

có k h á n ă n g p h â n tách th ấp . T u y n h iê n các ID lớn lại được xem là th ích hợ p h ơ n cho

p h ép p h â n tích các m ă u m ôi trư ờ n g vi m ẳu th ư ờ n g ch ử a các c h ấ t ỏ n h iễ m ỏ n ồ n g độ

k h á cao. H ơn n ữ a c á c c ộ t có II) lớn (0 ,5 3 - 0 ,7 5 m m ) c ũ n g có d ủ dỏ n h ạ y đ ẻ p h â n tích các

chất có h à m lư ợ n g nhỏ.

D u n g tích m ẫ u c ủ a cột có th ể tâ n g lên b ằ n g cách tă n g c h ế độ n h iệt. Đ iều n à y p h ụ

th u ộ c vào tín h p h â n cực c ủ a các chất p h â n tích và c ủ a cột sa c kí - các cột p h â n cực sẽ có

k h á n ả n g cao với các c h ấ t p h â n cực, tro n g k h i các cột k h ô n g p h â n cực lại có k h à n ả n g

cao với c á c c h ấ t k h ô n g p h â n cực.

P h a tin h có th ể dư ợc g ắ n tro n g cột trên m ộ t giá đủ b ằ n g p h ư ơ n g p h á p v ậ t lý h o ặ c

cô đ ịn h b ằ n g p h ư ơ n g p h á p h o á học. P h a tĩnh ở p h ư ơ n g p h á p đ ầ u đư ợ c gọi là p h a k h ô n g

liên kết; ò p h ư ơ n g p h á p s a u gọi là p h a liên kết, ỏ p h a n ày có các k ết nôi đ a n xen n h a u

tro n g cột. L oại p h a liên k ế t hóa học th ư ờ n g được d ù n g n h iều h ơ n vỉ c ó th ể sử d ụ n g ỏ

nhiệt, độ cao m à ít bị p h á hủ y , và có thể n g â m tro n g các d u n g m ôi đ ê tá c h các c h ấ t

k h ô n g bay hơi b á m vào th à n h cột.

Đ ộ d à y củ a m à n g c ủ a cột sắc: kí cũ n g là đ ặc đ iểm c ầ n c h ú ý k h i lự a chọn cột.

M à n g d ày sẽ tă n g k h ả n ă n g p h â n tích của các cột k h ô n g p h â n cực và k h ả n à n g d u y trì

các ch ất p h â n tích .V i vậy, nó v ừ a có ưu điểm đ ồ n g thời c ủ n g có n h ư ợ c đ iể m khi p h â n

tích m ầu . T h ư ơ n g sử dụng các m à n g dàv (> lịiiìì) d ế p h â n tích k h í h o ặc p h â n tích các

m ẫ u cỏ n ồ n g độ cao. M ặ t k h ác, các m à n g m ó n g (< 0 ,2 5 n m ) th ư ờ n g đư ợc d ù n g d ể p h â n

L ích c á c c h ấ t c ó đ i ể m sô i c a o (> 3 0 0 ° C ) v à d ù n g c h o c á c cộ t n g ắ n h ơ n 1 0 - 1 5 m . Q u a n hệ

giữ a độ d à y c ủ a m à n g và ID củ a cột. s ắ c k í có th ể được biểu d iễn th ô n g q u a p h ư ơ n g

trìn h sau:

63
 Bán kính cột
2Xđộ dày của màng (|im)
C á c cột sắc kí có giá trị p tư ơ n g tự n h a u sẽ có k h á n ă n g p h â n tách g iô n g n h a u

trong c ù n g m ộ t điểu k iệ n p h â n tích. V í d ụ n h ư 1 cột sắc kí có ID là 0 ,3 2 J.im v à đ ộ d à y là

0,8 J.im s ẽ có th ể th a y tư ơ n g d ư ơ n g cho cột có ID là 0 ,5 3 Jitm và có độ d ày m à n g là 1,3

(.un. Đ ộ d ày m à n g tiêu c h u ẩ n (0,25 - 0,8 ịxvn) sẽ có k h ả n ă n g p h â n tích với h ầ u h ế t các

c h ất h ó a học.

H iệu q u ả p h â n tá c h các c h ấ t g ần giô n g n h a u sẽ đư ợc tả n g lcn ỏ các cột có c h iề u

đ à i lớ n h ơ n . T u y n h iê n , ởcột có c h iể u d ài lớn h ơ n sỏ đòi hổi thời g ian p h â n tích lâ u hớ n

và tă n g k h ả n ă n g giữ m ẫ u . N h ư đ ã p h â n tích ở trên , k h ả n ủ n g p h â n tích sẽ là tot h ơ n

k h i c á c c ộ t có II) n h ỏ hơn. Vì vậy, ơchiểu dài cột và kích th ư ớ c 1D th íc h hợp n h ấ t sẽ ch o

k h ả n ă n g p h â n tá c h tố t n h ấ t các c h ất tro n g m ẫ u p h â n tích tro n g k h o ả n g thòi g ian

m o n g m u ố n .

- Đetectơ:
S ự lự a ch ọ n các đ etectơ là y ế u tỏ' q u a n trọ n g Iih ất tro n g p h â n tích. Đ etectơ ion

hóa n g ọ n lử a F ID (F la m e io n izatio n detector) v à đ etectờ d ầ n n h iệ t (T C D ) dược s ù d ụ n g

cho tấ t cá các m ụ c đích p h â n tích. G iỏi h ạ n c ủ a p h é p p h â n tích tư ơ n g đốỉ cao, đ ặ c biệt

là T C D và th ư ờ n g đư ợ c d ù n g ch o p h â n tích khí.

K h i sử d ụ n g F ID , các m ẫ u n ư ớ c có th ề đ ư ợ c x á c đ ịn h trự c tiếp 111à k h ô n g c ầ n p hải

tách chiết, K hi á p (lụng các bư ỏc tá c h ch iết thích hựp, các h ợ p c h a t h ữ u cơ t r o n g nước,

c h ất rắ n v à tro n g k h ô n g k h í đ ều có th ể được xác đ ịn h n g a y k h i c h ú n g có h à m lư ợ n g

th ấp . C a rb o n clisunfit dư ợc d ù n g p h ổ biến tro n g p h â n tích n h iề u c h ấ t h ữ u cơ tro n g

k h ô n g k h í b ằ n g G C -F ID .

Đ etectơ riê n g ch o các c h ấ t h alo g en (H alo g en specific d etecto r), c h ẳ n g h ạ n n h ư

detectờ b ắ t electro n (E lectro n c a p tu re detector, E C D )t d etectơ độ d ẫ n đ iện p h ân ... (H ail

electrolytic co n d u ctiv ity d etecto r, H E C D ) cho k ẽ t q u ả tố t đôi với các hợp p h ầ n c h ứ a

n g u y ên tử halo g en . H ầ u h ế t các c h â't h ữ u cơ c h ứ a ni tơ đ ề u có th ể dư ợ c xác đ ịn h b ằ n g

đebectơ p h o tp h o - n itơ (N itro g en p h o tp h o ru s detector, N P D ) tro n g c h ứ c n ă n g đo nitơ

(n itro g en m ode), các h ợ p c h ấ t p h o tp h o h ữ u cơ sẽ sử d ụ n g c h ứ c n ă n g do p h o tp h o

(P h o tp h o ru s m ode). Đ o tectơ q u a n g k ế n g ọ n lử a (F la m e p h o to m e tric detector, F P D )

c ủ n g có h iệ u q u ả tư ơ n g tự đ ể xác đ ịn h các h ợ p p h ầ n c h ứ a p h o tp h o . T u y n h iê n F P D được:

sử d ụ n g p h ố b iến d ể do các c h ấ t h ữ u cơ c h ứ a lư u h u ỳ n h . Đ e tc c tơ q u a n g ion hóa

(P hoto ionization d e tecto r, P ID ) là n h ạ y vối các c h ấ t c h ử a liên k ế t nối dôi c = c n h ư các

vòng th ơ m và olep h in * c ũ n g n h ư các sản p h ẩ m th a y th ế củ a c h ú n g .

* Đường chuẩn (calibration curve)

T rư ớ c khi p h â n tích m ẫ u , c ầ n th iế t p h ải x ây d ự n g m ộ t đ ư ò n g c h u ẩ n vớ i í t n h ấ t là

4 c h ấ t c h u ẩ n . C ó h a i cách x ây d ự n g đ ư ờ n g c h u ẩ n : p h ư ơ n g p h á p d ư ờ n g c h u ẩ n ngoài

(External Standard method) và phương pháp đường chuẩn trong (Internal Standard
m ethod).

64
 P h ư ơ n g p h á p d ư ờ n g c h u ẩ n ngoài là x â y d ự n g m ộ t d ư ờ n g c h u ẩ n d ự a trô n d iện tích

h o ộ r chiều cao đồ thị tư ơ n g ứ n g với các nồ n g độ p h ả n tích đã b iết. C á c y ếu tô đ ư ờ n g

ch uẩn (lưọc tinh Loan (iựa trôn tý sô giữa nồng độ với diện tích hoạc chiểu cao và được
giữ có đ ịn h (co n stan t) trê n m ột p h ạ m vi c ủ a n ồ n g độ. f)ể xác đ ịn h n ồ n g dộ cù a ch ất

phàn tích, giá (rị do (lược của mẫu sẽ dược so sánh vối các giá trị của đồ thị chuẩn trong
p h ạ m vi (ỈA x â y (lựng ho ặc giá trị tr u n g bìn h củ a tý lệ dược tín h to á n sỏ được so sá n h

với £Ìá trị do m ẫ u . M ôi (lường c h u ẩ n dơn đ iểm có th ệ dư ợc sử d ụ n g n ê u d iện tích hoặc

chiếu c a o (lo ( l ư ợ c c ù a c h ấ t p h a n tích n ằ m tro n g p h ạ m v i + ‘2 0 % s o v ỏ i {’h ấ t c h u ẩ n .

P h ư ơ n g p h á p d ư ờ n g c h u ẩ n tro n g được sử d ụ n g th ích hợp h(Jn p h ư ơ n g p h á p d ư ờ n g

c h u ẩ n ngoài. N h ữ n g lư ợ n g b ằ n g n h a u của m ộ t h o ặc n h iề u c h ấ t c h u ẩ n tro n g (In tern al

S tan d ard ) đư ợc ch o vào n h ữ n g th e tích n h ư n h a u c ủ a c h ấ t ch iô t rú t. C ác k ết q u ả đo

được (response 4f a c t o r - R F ) sè đư ợc tín h to án n h u sau:

R F = .A s - 9 s .

AisAs
trong đỏ: As và Aịs là điện tích (hoặc chiểu cao) đo được ờ mẫu và chất chuẩn
trong (Internal Standard);
C ^ v à C|J$ l à c á c n ồ n g đ ộ t ư ơ n g ứ n g c ủ a c h ú n g .

Do vậy, K F củ a các: c h ấ t p h â n tích có t h ể đ ư ợ c xác: đ ị n h th ô n g q u a các c h ấ t c h u ẩ n

c h ử a ( h ấ t c h u ẩ n trong. N ế u giá trị R F vượt q u a p h ạ m vi d ã đư ợc xác đ ịn h c ủ a c h ấ t

d iu n n Irotig v ò n g í 20%, khi đó cfố s ử d u n g m ộ t giá trị tr u n g b ìn h R F tro n g p h ư ơ n g

trìn h trô n d ể xác đ ịn h h à m lư ợng củ a c h ấ t p h â n tích tro n g m ẫ u . M ộ t cách k hác, m ộ t

d ư ờ n g c h u ẩ n đư ợc xác đ ịn h g iữ a các g iá tr ị t ỷ sô"A g/A |v$ v ố i R F .

N ồ n g đô c h ấ t p h â n tích tro n g m ẫ u sẽ bằn g : * -

A IS.R F

trong dó: I) là hệ sô pha loăng

Đ ối với c h ấ t lỏng, n ồ n g đ ộ c ủ a c h ấ t p h â n tích th ư ờ n g b iểu (liễn d ư ớ i d ạ n g Ị . i g/ 1.

- Tính toán
nường chuẩn ngoài (External Standard calibration):
D iện tích h o ặc ch iều cao đo dư ợc so s á n h với đ ư ò n g c h u ẩ n h o ặc từ các y ếu tôT

đ ư ờ n g c h u ẩn :

N ồ n g độ (ụg/\) = ^ u n v 9 . t d - V £

'*std•*ijn*"sample
t r o n g dỏ:

A unk : D iện tích ho ặc ch iều cao đo đư ợc c ủ a c h ấ t p h â n tích;

Q st(ị : L ư ợ n g tiêu c h u ẩ n được xác đ ịn h (ng);

V tot : T h ể tích tô n g d u n g d ị c h c h i ế t r ú t (jil);

65
 I) : H ệ sỏ p h a loãng;

A stíỊ : D iện tích h o ặc ch iểu cao đo được củ a c h ấ t c h u ẩ n ;

Vịjn :T h ể tích c h ấ t ch iế t r ú t được đ e m đo (|il);

V sam ple : T h ể tích m ẫ u đ ư ợ c c h i ế t r ú t (m l).

Đ ôi với các m ẫ u c h ấ t rắ n , h à m lư ợ n g c ủ a c h ấ t p h ả n tích c ũ n g dư ợc tín h tư ơ n g tự,

tr ừ giá trị k h ỏ i lư ợ n g m ẫ u w sẽ th a y th ế cho th ế tích m ẫ u V.

D o vậy:

H à m lư ợ n g (m g/kg)
^unk-Qstđ-Vtot •£)
Astd-VJ}n.W
H à m lư ợ ng đư ợc tín h n h ư trê n ciùng c h o m ẫ u ỏ trạ n g th á i p h â n tích (k h ô n g p h ải

ỏ d ạ n g m ẫ u k h ô kiệt). H à m lư ợng được c h u y ể n s a n g c h ấ t k h ỏ b ă n g cách n h â n k ết q u ả

n à y với % ch ất khỏ.

Ví dụ: L ấ y 500 m l m ẫ u nư ớc ch iết b ằ n g 2 m l h e x a n . M ộ t th ể tích c h ấ t ch iết rú t v à

ch ất c h u ẩ n dược d e m x ác đ ịn h là 4 m l , v ớ i n ố n g đ ộ l à 5 0 fig/l. D i ệ n tích đo đư ợc c ủ a ch â't

p h á n tích tro n g c h ấ t ch iết r ú t m ẫ u và d u n g dịch c h ấ t c h u ẩ n tư ơ n g ứ n g là 2 8 .5 0 0 v à

24.800. X ác đ ịn h n ồ n g đ ộ c ủ a ch â 't p h â n tích tro n g m ẫ u .

A unk = 2 8 .5 0 0

A s UỈ = 2 4 . 8 0 0

Q gtcl = 4 m l X 5 0 (ig/1/ X 1 //1 0 0 0 0 0 0 Ịil X 1 0 0 0 r n g / 1 Ịig = 0 ,2 ng

V toi = 2 m l X 1 0 0 0 \xì/\ m l = 2 0 0 0 [XÌ

Vịjn = 4 nl
^sample —^00 ml
D = 1, c h ấ t ch iết rú t k h ô n g được p h a loãng.

N ồ n g độ c ủ a c h ấ t p h â n tích tro n g m ẫ u là:

2 8 .5 0 0 x 0 ,2 n g x 2 0 0 0 Ị.ilxl
= 0 ,2 3 n g /m l = 0 ,2 3 Ịig/1
2 4 .8 0 0 X4 \x\ X 5 0 0 m l

M ộ t cách tín h k h ác: K h i m ộ t c h ấ t ch iết rú t từ m ẫ u v à c h ấ t c h u ẩ n đư ợc đ ư a v ào

xác đ ịn h tro n g cột sắc k í là b ằ n g n h a u (4 ^1), n ồ n g độ c ủ a ch â't p h â n tích tro n g m ẫ u có

th ể được tín h th eo m ộ t cách dơ n g iản n h ư sau:

N ồ n g độ củ a c h â t p h â n tích (jag/l) = N ồ n g dộ đo đư ợc (tro n g c h ấ t ch iết rú t) được

xác đ ịn h từ đ ư ò n g c h u ẩ n :

m l ch iết rú t
u g / 1 X ----------- — ị -------- X D
m l m ẫ u

T ro n g ví d ụ trên , n ồ n g độ c ủ a c h ấ t p h â n tích t r o n g c h ấ t c h i ế t r ú t là:

2 8 .5 0 0 „ n = - 7 - n
— — — X 50 ug/l = 5 7 ,5 ug/1
2 4 .8 0 0

66
 N h ư vậy. n ồ n g (lộ c h ấ t p h â n tích tro n g m ẫ u là:

5 7 , 5 Ị.ig/1 X
2 IU1 X 1 : 0 . 2 3 ug/1
5 0 0 m l

P h ư ơ n g p h á p tiêu c h u ẩ n tro n g (In te rn a l S ta n d ard m eth o d ).

N ồ n g độ c h ấ t p h â n tích đ ư ợ c xác đ ịn h từ R F b ằ n g cách sử d ụ n g cô n g th ứ c sau:

c A s * C ịs
s A 13x R F

5.7 Phân tích dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật

5.7.1 N hóm c a c b a m a t, u rc và tria z in

M ột sô lư ợng lớn các loaith u ố c b à o v ệ th ự c v ật (pesticides) th u ộ c n h ó m c a c b a m a t

cu ch ứ a ch ứ c u re h a y v ò n g triazin .C á c c h ấ t n à y b ao g ồ m 3 loại p h ố b iến d ự a th eo cấu

t r ú c là:

Rị Ọ
\ II C a c b a m a t
N-c -o - (nhóm thê)
r2

R| o
\ N -
11
c - N 'T
/
(nhóm thê") Ư re

1*2 \
N
1~ M T riazin

T ro n g đó, R ị và Rv là c á c n h ó m a n k y l h o ặc các n h ó m aryl, h o ặc n g u y ê n tử hiđro.

C ác c h ấ t c h ứ a n h ó m m ety l có g ắ n N còn dược gọi là c a c b a m a t rn ety l nitơ. K hi m ộ t hoặc

cả hai n g u y ê n từ oxi dư ợc th a y th ê b ằ n g s th ì đư ợ c gọi là th io c a c b a m a t. T ria z in là vòng

ch ứ a 3 n g u y ê n tử N , các loại h ợ p c h ấ t th u ộ c n h ó m n à y có th ể đư ợc p h â n tích b ằ n g các

kỹ th u ậ t G C , G C /M S h o ặc H P L C .

- Thuốc bảo vệ thực vật cacbamat

+ Đối với các hợp c h ấ t này tốt n h â t là s ử d ụ n g k ỹ th u ậ t p h â n tích HPLC. C á c hợp
p h ầ n củ a c h ú n g đư ợc tá c h trê n cột p h â n tích C 18, sa u đó đư ợc th ủ y p h á n b ằ n g N a O H

0 ,05N . L ú c n à y c a c b a m a t đư ợc c h u y ể n th à n h các m e ty la m in , các c h ấ t n à y sẽ p h ả n ứ n g

với o -p h th a la đ e h it v à 2- m e e a p to e ta n o l dể h ìn h th à n h d ạ n g d ẫ n s u ấ t h u ỳ n h q u a n g

(fluorecent deriv ativ es). C á c c h ấ t d ẫ n x u ấ t n à y đư ợc x ác đ ịn h b ằ n g m á y đo h u ỳ n h

67
q u an g . D u n g d ịch p h ả n ứ n g o -p h th a la đ e h it đư ợc c h u ẩ n bị b ằ n g cách h ỗn h ợ p 10 m l

d u n g dịch o -p h th a la đ e h it 1% tro n g m etan o l với 10 m l a x e to n n itrit có c h ừ a 100 yi\

2 * m ecap to etan o l, s a u đó p h a lo ăn g đ ế n 1000 m l b ằ n g đ u n g d ịch n a t r i b o r a t (),0f)N .

+ C h iế t rú t m ẫ u : C á c rnẳu nư ớc sạch cỏ th ể sử d ụ n g đ ể đo trự c tiếp. T h ô n g th ư ờ n g

c ần 2 00 “• 4 0 0 Ị-il. C á c m ẫ u nư ớc th ả i có t h ể đư ợc ch iết b à n g m e ty le n clorua. C á c c h ấ t

rắ n n h ư đ ấ t, trầ m tích, c h ấ t th ả i rắ n , b ù n , d ầu ... đ ư ợ c c h iế t b ằ n g a x e to n m trit . C á c c h ấ t

rắ n và b ù n đư ợc sà v k h ô ở 1 0 5 °c, sa u dó sử d ụ n g a x e to n n itrit đ ể chiết, H ỗn h ợ p được

lắc ít n h ấ t m ộ t giò b à n g m á y lẮc p h ẳ n g . D ầ u và c h ấ t th ả i c h ứ a d ầ u th ư ờ n g đư ợc ch iết

b ằ n g h ỗ n h ợ p h e x a n v à a x e t o n n i t r i t t r o n g v à i giờ.

Với các m ẫ u ô n h iễ m n ặ n g v à b ẩ n có th ể là m sạ c h b ằ n g cách x ử lý d ịc h c h iế t với

20 m l ety le n glycol v à cho b a y hơi d u n g dịch tro n g nư ớc ở n h iệ t độ 5 0 - 6 0 °c . P h ầ n

etylen gỉvcol còn lại được k ế t h ợ p với k h o á n g v ài m l m e ta n o l. H ỗ n hợp n ày đư ợc đ ư a

q u a cột 0 1 8 và p h â n tích b ằ n g H P L C .

- Thuốc bảo vệ thực vặt lire (Urea pesticides)

T ư ơ n g tự n h ư c a c b a m a t, các c h ấ t th u ộ c n h ó m n à y có th ề x ác đ ịn h n h ò H P L O . C á c

m ẫ u c h ấ t lỏng đư ợc ch iết rú t b ằ n g m ety len clorua, dịch ch iết r ú t đư ợc làm g ià u h ằ n g

cách làm b ay hơi bớ t m e ty le n clo ru a và th a y d u n g m ôi b ằ n g m e ta n o l. M ẫ u c ũ n g có th ể

dược ch iết b ằ n g h ệ ch iêt p h a rắ n , m ẫ u được trộ n với a m o n ia x e ta t ( 0 ,8 g / 1) v à sử đ ụ n g

c h ấ t h ấ p p h ụ đ ả có s ẵ n tro n g cột C l 8. S a u dỏ sử d ụ n g m e ta n o l đ ể h ò a ta n các h ó a c h a t

b ảo vệ th ự c vật. rồ i l à m g iàu b ằ n g cách cho b ay hơi. M ẫ u dư ợc tá c h ch iô t tro n g v ò n g 7

n g à y v à đư ợc giữ ở dư ớ i 0 ° c , p h â n tích tro n g v ò n g 3 tu ầ n .

- Triazin
Đ â y là th u ố c tr ừ cỏ có th ể x ác địn h b ằ n g n h iề u p h ư ơ n g p h á p k h á c n h a u n h ư

H P L C G C và G C /M S .

5.7.2 T huốc b ả o vệ th ự c v ậ t nh óm cơ clo (O rg a n o c h lo rin e p esticid es)

T h u ố c Irừ sâ u cơ d o b ao g ồ m các loại c h ấ t h ữ u cd có g ắ n clo đư ợc sử d ụ n g là m

th u ố c trừ sâu . C h ú n g có th ể đư ợc x ác đ ịn h b ằ n g các p h ư ơ n g p h á p n h ư G C -B C I) h a y

G C /M S .

Chiết rút mẫu:

M ẫ u ch ất lỏ n g đư ợc ch iết b ằ n g h e x a n h o ặc m e ty le n clo ru a. C h ấ t lỏ n g c ù n g có th ể

được ch iết b ằ n g cách sử d ụ n g cột C l 8.

N ế u c h ấ t ch iế t r ú t dược x ác đ ịn h b ằ n g G C /M S , d u n g m ô i có th ể là m e ty le n clo ru a

hoặc h ex an . N ế u x ác đ ịn h b ằ n g G C -E C D th ì sử d ụ n g d u n g m ôi k h ô n g ch ứ a clo n h ư

h e x a n h a y iso o ctan . Đ ất, tr ầ m tích v à c h ấ t th ả i rắ n được c h iế t r ú t b ằ n g p h ư ơ n g p h á p

S o x h let với các d u n g m ôi n h ư trên . M ẫ u n ê n được trộ n vối N a 2S 0 4 k h a n trư ớ c khi

chiết. D u n g dịch ch iế t c ầ n đư ợc là m sạch đ ể loại b ỏ các tạ p c h ấ t g ây c ả n trỏ tro n g khi

xác địn h .

68
 Dôi với m ầ u k h ô n g khí, cắc c h ấ t n à y có th ể dư ợc x ác (lịnh b á n g p h ư ơ n g p h á p

N iO S H và rs K 1 W K h ô n g k h í được cho q u a m ột cột h ấ p p h ụ có c h ử a hột p o liu ro th an

hoặc cro m o so rb 102. T h u ỏ e b ào vệ th ự c v ật (B V T V ) được ch ièt ra b ần ị' d u n g m ôi h ừ u cơ

n h ư toliu-ín. h o x a n h o ặc đietyl etc, s a u đỏ xác d ịn h b ằ n g G C -K C L). D ịch c h iê tc ó thỏ cần

l-liièt p h a i làm sạch b ằ n g ílo n s il d ê loại tr ừ c h ấ t g â y n h iề u .

5.7,3ThuoV bao vệ th ự c v ậ t n h ỏ m cơ p h o tp h o
( O r g a n o p h o s p h o ru s pesticides)
C ác chat c ơ p h o t p l i o ( ’ó c ấ u tạo c h u n g n h ư sau:

R O ^ C ) ( h o a c S)

P -O ( h o á c S) - ( n h ó m t h ế )

RO
T ro n g đó R là n h ỏ m a n k y l h o ặc aryl. N h ó m th ế có th è là b ấ t kỳ n>ột loại h ữ u cơ

n ào m à có th ê bị tá c h ra khỏi liên k et với oxi h o ặ c su n fu a . H ai loại đ iể n h ìn h là:

CH 3 o

p - o -\ Q / NC>2 (parathion)

* Phán tích mẫu chát lồng và chất rắn

P h ư ơ n g p h á p th ư ờ n g dư ợc sử d ụ n g đổ p h á n tích các th u ố c trừ s â u cơ p h o tp h o là

G C và G C /M S h o ặc H P L C . T u y n h iê n , ch ư a có các n g h iê n cử u hộ th ô n g vế dộ c h ín h xác

v à m ứ c độ tin cậy c ủ a p h ư ơ n g p h á p H P L C . Đ etectơ dư ợc sử (lụng tro n g p h ư ơ n g p h á p

G C là nitơ • p h o tp h o đ etectơ (N P D -N itro g e n p h o sp h o ru s detector), h o ặc đetectơ q u a n g

k ế ngọn lửa (F P I) - F la m e p h o to m e tric detector). D o vậy, bất kỷ loại hóa c h ấ t b ảo vệ

th ự c vật n ào được* x á c d ịiìh b ằ n g G C -N P D h o ặc G C -F P D đ ều p h ái s ử d ụ n g các cột m ao

quản th ích hợp. ('á c dctectơ halogen, như đetectơ đo độ dẫn diộn hoặc đetectơ vi điện
lượng có thế sử d ụ ng trong phân tích GC chỉ cho các c h ấ t bảo vệ thực v ậ t chứa nguyên
tử halogen.

C ác m ẫ u c h a t lỏ n g đư ớc ch iế t b ằ n g m e ty le n clorua. M â u c h ấ t rắ n dược ch iết b ằ n g

m ety le n clorua • a x e to n ( 1 : 1) b a n g S o x h let ho ặc só n g â m (sonication). C h ấ t chiết

m etylen clorua cuôì cù n g phái dược chiết b ằ n g h ex a n hoặc iso octan hoặc metyỉ - te r t -

b u ty l etc. D u n g m ỏi s a u n ê n dư ợc h ỗ n hợp với a x e to n tro n g k h i tra o đổi d u n g m ôi. C h ấ t

ch iết rú t có th e dư ợc là 111 sạ ch b ằ n g florisil. S a u đó đ o m xác đ ịn h trẽ n m á y G C hoặc

GC/MS.
69
 - Phản tích mẫu không khí
C ác loại th u ố c b ảo vệ th ự c v ậ t tro n g k h ô n g k h í dư ợc g iữ lại bơi các bộ p h ậ n lọc

k h ác n h a u , n h ư cro m o so rb 102, e s te xenlulo, X A D -2, m à n g P T P E (l|im ), h o ặ c m à n g lọc

sợi th ủ y tinh. S a u đó d ù n g d u n g m ôi để tách , th ư ờ n g là to lu en h o ặc các d u n g m ôi h ữ u

cơ thích hợp. C h ấ t c h iế t r ú t đư ợc xác đ ịn h b ằ n g G C (sử d ụ n g N P D h o ặc F P D ) hoặc

G C /M S .

5.8 Sắc kí ion (IC)

S ắc kí ion ra đời n ă m 1975 v à được p h á t triể n r ấ t n h a n h . Đ â y là m ột p h ư ơ n g

p h á p p h â n tích cô n g cụ đ ơ n g iả n được sử d ụ n g rộ n g rãi đ ể x ác đ ịn h liên tiếp n h iề u

anion p h ổ biến tro n g m ôi trư ờ n g . C á c an io n n h ư N O 3, N O õ , P O :(‘ , S O 4 , S O 3 , F .

c r , Br~, r , h alo g en o x i, n h iề u ion c ủ a axit h ữ u cơ... đ ư ợ c x á c đ i n h n h a n h ch ó n g q u a m ộ t

bước p h â n tích đơ n g iản , liên tiếp. C á c ư u đ iể m c h ín h c ủ a p h ư ơ n g p h á p là:

- C ó th ể x ác đ ịn h được m ộ t v ài a n io n tro n g c ù n g m ộ t p h é p p h â n tích.

- P h â n b iệt đư ợ c các h a lo g e n (Br*\ c r .,.) v à các a n io n ở tr ạ n g th á i oxi h ó a k h á c

n h a u (N O 3, N O ộ , S O 4” , S O § ~ ...); các a n io n n à y th ư ờ n g ả n h h ư ở n g lẫ n n h a u tro n g

p h ư ơ n g p h á p p h â n tích ư ót.

*Đ ơ n g iản và n h a n h chóng.

P h ư ơ n g p h á p n à y b ao gồm việc tách sắc kí các c h ấ t p h â n tích ta n tro n g nư ớc v à

p h á t h iện các ion đ à tá c h b à n g m ộ t đetectơ đo độ d ẫ n điện. P h ư ớ n g p h á p n ày c ũ n g có

th ể sử d ụ n g để p h â n tích các h alo g en o x i n h ư p eclo rat (C IO 4) h o ặc h y p o c lo r it (C l()~) c á c

a x it h ữ u cơ y ếu , ion k im loại v à các a m in a n k y l. C ác c h ấ t p h â n tích có th ể xác đ ịn h b ằ n g

ph ư ơ n g p h á p sắc kí ion được trìn h b à y ở b ả n g sau:

Bảng 5.3. Áp dụng cá c phương pháp sắc kí ỉon trong phằn tích môi trường

C h ấ t p h â n tíc h C ô n g th ứ c /V í d ụ

r , c r B r~, r , N O 3 , N O ã , p o ij , S O ; - ,
C á c a n io n v ô cơ p h ổ b iế n
s o | ~ , c o i " , P O |" , H P O 4" , C N O '

H alogenoxi C IO 4, C IO 3, C lO ã , C 1 0 “, B 1O 4 , B rO a , Ĩ O Ị , IO 3

P y ro p h o tp h a t, p o lip h o tp h a t
p 20 | - , P 3O fo , p 40 ? i , p 20 |-
v à m e ta p h o tp h a t

T h io s u n fa t v à t.h io x ian at s 20 §“ , S C N ”

C r O ^ , B O l“ , A s O ^ -, S e O ;- ,
C ác an io n vô cơ k h á c n h a u
S e O i ' , M n O f , w o f

70
 lon kim loại
Li*. N i l \ K \ M < r \ C a 2+
(kim loại k i ể m v à k iể m thò)

lon kim loại c h u y ể n tiếp phô

F o 2\ Z n - \ (V*. M n 2 ', N i 2 "
biền 'i0

lon am o n i N U /

O rom hóa trị 6

X iam ia C N ír>

C ác an io n h ữ u cò c ù a d ạ n g
A x etat, fo m iat, o x alat, m a ie a t, p h ta la t, ta tra t
axit cacboxilic

C á c axit h ữ u cơ s u n fo n a t B e n zen su n fo n a t, /;-to lu en su n fo n a t

A xit clo p h en o x i v à th u ố c diột

2 : 4 - 1 ) , s i l v e x , ‘2 , ' 1 , 5 - T
cò

E ty lam in , trim c ty la m in , iso b u ty la m ín , m opholin,

Cấc a m in
xy clo h ex v lam in

Chủ thích:
a: S a u k h i r a k h ỏ i cột. tiên h à n h p h ả n ứng. xác đ ịn h b a n g tia u v ờ bước só n g 5 30 nm .
D u n g m ôi I ^ a giải là: piricỉin-2,6*axit đicacboxilie.

I>: S a u khỉ q u a cột th ự c h iệ n p h a n ử n g so m à u v à x ác (lịnh t r á c q u a n g , c ủ n g có t h ể xác

định bằng sắc kí lon vói cột ức chế hóa học, sử dụng cletectd do độ dẫn điện.
<•: P h â n h ủ y a x it s a u k h i tiế n h à n h s ắ c kí ion vởi cột ức c h ế hóa học

M ầu ờ d ạ n g d u n g dịch dược bơm vào dòng d u n g m ỗi rửa giâi cacb o n at/b icacb o n at.

D u n g m ôi rử a giải dư ợc b ơ m q u a cột trao đổi ion (cột c h ứ a các h ạ t n h ự a trao đổi ion).

C ác ion t r o n g m ẫ u có á i lực vỏi c á c h ạ t n h ự a k h á c n h a u , do v ậy c h ú n g c h u y ể n đ ộ n g q u a

c ộ t với cá c tốc đ ộ k h á c n h a u , n h ư th ế c h ú n g đư ợc tá c h ra. Đ ể p h ả n tích các a n io n tro n g

m ẫ u người ta sử d ụ n g m ộ t bazơ m ạ n h có k h ả n ă n g trao đổi a n io n yếu . D u n g m ôi rử a

giái và các a n io n đ ã tá c h đư ợc đ ư a q u a m ộ t c ộ t ứ c c h ế , là m ột tác n h â n tra o đổi c atio n

có tín h a x it m ạ n h n h ằ m là m g iảm độ d ẫ n điện c ủ a d ư n g m ôi rử a giải đ ể tă n g cư ờ n g k h ả

n à n g p h á t h iện các ion tro n g m ẫ u . K hi (ió c á c i o n đ ã tách sẽ c h u y ể n s a n g d ạ n g a x it có

tín h d ẫn đ iện cao h ơ n (ví d ụ : N O ^ c h u y ể n th à n h H N O >) v à d ư ợ c x á c đ ị n h b ằ n g detectơ

d o (iộ d ầ n điện. C á c ion đư ợc xác đ ịn h b à n g thời g ia n lư u và được đ ịn h lư ợ n g b ằ n g cách

so sá n h ch iểu cao c ủ a pic/diộn tích pic với c á c c h ấ t c h u ẩ n . P h é p đo độ d ẫ n đ iện cỏ độ

n h ạ y cao v à là c á c h xác đ ịn h đ ặ c t r ư n g c h o c ả c á c io n h ữ u cơ v à v ô cơ.

f)ộ n h ạ y và k h à n à n g xác đ ịn h của các ion p h â n tích sẽ tă n g đ á n g kê n h ò kỹ

th u ậ t ức c h ế h ó a học v à tự ức c h ế (D ionex, 1995). T r o n g ửc chế h ó a học, giữ a các đ iện

cực k h ô n g x u ấ t h iệ n th ế, tro n g khi ở ứ c c h ế tự đ ộ n g có x u ấ t h iện llìế đế các ion có th ể

ch u y ế n q u a. K ỷ th u ậ t n à y có th ô làm tă n g độ n h ạ y cực đại b ằ n g cách tă n g độ d ẫ n điện

củ a c h ấ t p h â n tích và g iả m độ d ẫ n đ iện của n ề n và c á c ion n g ư ợ c d ấ u tro n g m ẩu . K h ái

n iệ m n ày có th ể đư ợc h iể u rõ hơn q u a m ộ t ví đ ụ sau: G iả sử có m ộ t h ỗ n h ợ p a n io n cần

71
p h â n tích, h ồ n hợ p đư ợc tá c h trê n m ộ t cột p h â n tích c h ứ a n h ự a tra o đôi ion ờ d ạ n g

H C O 3 . P h ả n ứ n g tra o đổi:

R - H C O 3 + X + N a " ^ R X + H C O 3 + N a +

Vì n h ự a là c h ấ t tra o dổi a n io n n ê n N a + k h ô n g th a m g ia vào q u á trin h n h ư n g (hide

v iết vào p h ư ơ n g trìn h đế tr u n g h ò a điện tích. D u n g dịch N a H C O 1th u dược sò Víì khỏi

cột và di v ào cột ức ch ê - là bộ tra o đổi cation ơ d ạ n g H \ P h ả n ứ n g tra o (lối s a u sò xây

ra:

R U + N a* + IỈC O 3 ^ R - N a + H 2C 0 3

K hi d u n g d ịch đư ợc rử a giải tá c h ra từ cột ửc c h ế sẽ có c h ứ a a x it cacbonic k h ô n g

ion hóa (C O 9 ta n tro n g H 2O ) n ê n có tính d ẫ n đ iện nhỏ. T ín h iệ u g ầ n n h ư b ằ n g k h ô n g .

N h ư n g khi X dư ợc rử a giái từ cột tá c h ra thì n ư ớ c giải h ấ p có c h ứ a N a X và sa u k h i đi

q u a cột ức c h ế sè c h ứ a H X (ví d ụ 1ỈC1 nếu là a n io n 01 ). Đ ộ d ẫ n sẽ rấ t lốn vì I IX là m ộ t

a x itk h á m ạ n h (m ạ n h h ơ n a x it cacbonic).

D u n g m ôi rử a giải ngoài ca c b o n a t và b icacb o n at còn có n h iề u d u n g (lịrlì k h á c

được sử d ụ n g tro n g p h â n tích m ôi trư ơ ng. M ộ t sô d u n g m ôi rử a giải p h ô biến đư ợc n ê u ờ

b a n g sa u ( b ả n g 5.4).

Bảng 5.4. Một sô dung môi rửa giải thòng thường trong sắ c kí iona

D u n g m ô i r ử a g iả i S ử d ụ n g t h ô n g t h ư ờ n g

N atri c a c b o n a ư C á c an io n vô cơ th ô n g th ư ờ n g : F~, c r, N (>3 và SOị

n a tri b icacb o n at 1
C á c a n io n vô cơ th ô n g th ư ờ n g ? F , cr, N O '1 và so*; ;
N a tri h id ro x it
các a n io n h ữ u cơ: a x e t a t , x i t r a t v à fu n ia ra t

C á c an io n vô cơ th ô n g th ư ờ n g : F ”, N O 3f S O 4 ; h aloxi
N atri te tra b o ra t/a x it b oric
v à cacboxilat c h ẳ n g h ạ n n h ư a x e ta t v à ỉb m iat

C á c ion k im loại k iề m v à k iể m thổ:

A xit m e ta n s u n f o n ic
N a + , K + , C a 2* v à N H /

C á c ion k im loại k iề m v à k iề m thô:

A xit m e ta n s u n fo n ic /
L i \ N a * , K +, M g 2' v à N H . , +;
a x e to n n itrin
các a n k y la m in : m e ty la m in , trie ty la m in v à m o p h o lin

Chủ thich: ilđ ete c tơ : độ d ẫ n ửc c h ế

D u n g dịch N a O H đư ợc sử d ụ n g rấ t rộ n g râi tro n g n h iề u p h é p p h â n tích.

Ion N a* được tách khỏi d u n g m ôi rử a giai ỏ cột c h ấ t ứ c chế, ion II* (tro n g d u n g

d ịch đ iện p h â n ) k ế t hợ p với ion O M tro n g d u n g m ôi rử a giải tạo ra lì') o có độ d ẫ n d iện

k ém hơ n d u n g m ôi rử a giải N a O H . N h ư vậy, các ả n h h ư ở n g th ự c tẽ là: ( 1) độ d ẫ n đ iện

72
củ a (lung m ôi rủ a giai n ề n N a O H g i ả m , v à (2) đ ộ d ầ n d iện củ a các a n io n p h â n tích tả n g

1)01 vi chúng () dạng axit.

C á hai ả n h h ư ở n g n à y đ ểu là m tâ n g đ á n g k ể tỷ lệ tín h iệ u n h iề u , n h ư v ậy làm

g iâm n g ư ỡ n g p h á t h iệ n và là m tà n g độ nhạy.

S ắc kí ion là m ộ t p h ư ơ n g p h á p p h â n tích th u ậ n tiệ n n h ấ t đ ể xác đ ịn h h ầ u h ế t các

a n io n v ô cơ, b a o g ồ m cả các h alo g en o x i tro n g nước sin h h o ạt, nư ớc th ả i v à nước rò gỉ từ

c h ấ t thải rắn . P h ư ơ n g p h á p n à v đ à được hội b ảo vệ m ỏi trư ờ n g M ỹ th ô n g q u a v à trở

llù m h m ộ t p h ư ơ n g p h á p c h u ẩ n (U .S .E P A , 1990 và A W W A , 1993). M ộ t sô" c ộ t tra o đổi

ion được sả n x u ấ t đ ể b á n n h ư lo n P ac (D ionex, 1995) h a y tư ơ n g đ ư ơ ng, có th ể tách

isocratic các a n io n vô cơ th ô n g th ư ờ n g tro n g v ò n g c h ư a đ ến 10 p h ú t khi sử d ụ n g d u n g

11l ỏ i rứn giải c a c b o n a t/b ic a c b o n a t và độ n h ạ y ỏ m ứ c n h ỏ h ơ n ppm y s ử cỉụng đ e te c tơ độ

đ ẫ n tiiộn ử c chế. N g o ài ra, k h i sử d ụ n g điều k iện g ra đ ie n d u n g d ịch và th a y đổi cư ờ ng

ílộ 1011 lớn g â p hơn hai lần thì nhiều .ion hoá trị 1, 2 và 3 có thê được tách ra trong một
lẩn ch ạy sắ c kí. s ắ c kí ion g ra đ ie n k ế t hợp với ức c h ế h ó a học có th ê trá n h dược sự k ết

hợp d u n g m ôi rử a giải v à cho p h é p tách m ộ t sô lớn các ion vô cơ v à h ữ u cơ. N h i ề u ax it

h ữ u cơ s u n f o n a t th ư ờ n g có tro n g nư ớc tách từ k h u ch ô n lấp c h ấ t th ả i n g u y hại dược xác

đ ịn h b a n g sác ki ion n h ờ th a y đổi cả d u n g m ôi v à c u ồ n g độ ion tro n g h ệ d u n g m ôi rử a

giãi g ra d ic n .

Bộ ghi

Hình 5.6. Sơ đố sắ c kí ion có cột ức chế vả phát hiện bằng độ dẫn

73
 C ộ t trao đổi io n b ao gồm n h ự a polim e vi xốp (hoặc p h a tìn h ) c h ứ a stircn hoặc

etylvinyl b e n z e n liên k ế t đ a n x en với đivinyl b e n z e n , cột n à y x ố p v à ổn đ ịn h vổ m ặ t

h o á học.

Đ ôi vói m ộ t cột tra o đôi an io n , các h ạ t b ao p h ủ là các n h ỏ m c h ứ a a m in a n k a n o l

bậc 4 hoặc a m in a n k y l b ậc 4. K ích thư ớc h ạ t củ a h ợ p c h ấ t b ao p h ủ ; c ấ u trú c loại m ã n g

m ỏ n g và độ liên k ết n g a n g tro n g độ xốp sẽ xác đ ịn h độ p h â n giải c ủ a an io n tro n g cột

(D ionex, 1995). C á c cột n à y đư ợc n h iề u h ã n g c u n g cấp b á n trê n th ị trư ờ n g . M ộ t cột bảo

v ệ được sử d ụ n g đ ể b ả o vệ cột tá c h k h ỏ i các c h ấ t h ữ u cơ v à các h ạ t.

74
C hương 6

Phương pháp khối phổ

K hi cho m ộ t c h ấ t ỏ trạ n g th ái k h í va c h ạ m vói m ộ t d ò n g electro n h a y p h o to n thì

p h â n tử c h ấ t đó có th ể b ậ t ra 1 h a y 2 electron đẽ trỏ th à n h các ion d ư ơ n g m ạ n g diện

tích 1 h ay 2 h o ặc p h â n tử c ủ a c h ấ t có th ể n h ậ n electro n d ể trỏ th à n h ion â m .

M + e —> M + 2e

M + e + 3e

M + e ~> M~

H iện tư ợ n g n à y gọi là h iệ n tư ợ n g ion h ó a p h â n tử . N g o ài ra k h i v a c h ạ m m ạ n h

hơ n thì p h á n tử còn có th ể bị p h á vỡ th à n h n h iề u p h ầ n k h á c n h a u m a n g điện tích

d ư ơ n g h o ặ c â m , q u á trìn h n à y gọi là s ự p h â n h ó a (frag m en tatio n ).

P h ư ơ n g p h á p khôi p h ố d ự a trê n n g u y ê n tác c h u n g là tá c h v à đo khôi lư ợ ng củ a

Lát cả các: ion này và ghi chúng trên một bản phổ. Sau đó dựa vào các quy luật chung để
p h á n tích th à n h p h ầ n các c h ấ t th eo b ả n khôi p h ô ghi được.

V ề k ỷ th u ậ t, q u á trìn h p h â n tích khôi p h ổ p h ả i th ự c h iệ n q u a các bước sau:

- H ó a hơí tấ t c á các m ẫ u c h ấ t p h â n tích

- Ion h ó a p h â n tử

- T á c h b iệ t c ác ion th e o k hối lư ợ ng

- G h i n h ậ n c á c ion

6.1 Sự hình thành của khối phô

6.1.1 Sự ion hóa

a) P hư ơng p h á p ion hỏa b ằ n g va chạm electro n

Đ ây là p h ư ớ n g p h á p ion h ó a p h ố biến n h ấ t. T ro n g b u ồ n g ion hóa, các electron

p h á t ra từ catot. l à m b ằ n g v o n fra m h o ặc reni k h i đ ố t n ó n g sè c h u y ể n v ề a n o t với v ậ n tốc

lớn. C á c p h â n tử c h ấ t n g h iê n cứ u ở tr ạ n g th á i hơi sẽ v a c h ạ m với các electron v à n h ậ n

n ă n g lư ợ n g từ e le c tro n v à c h ú n g sẽ bị ion hóa.

75
b) Ion hóa b ằ n g điện trườ ng m a n h
T ậ i b u ồ n g ion h ó a ? n g ư ờ i ta đ ặ t các bộ p h á t trư ờ n g là các “m ũ i n h ọ n ” dưới d ạ n g

các d â y d ẫ n m ả n h h a y các lư õi n h ọ n đ ặ t m ộ t đ iện á p vào tro n g . D ưới tác d ụ n g củ a điện

trư ờ n g m ạ n h , các electro n sẽ b ứ t ra khỏi p h â n tử c h ấ t n g h iê n cứ u. T ro n g p h ư ơ n g p h á p

này, các ion p h â n tử được tạ o th à n h vẫn giữ n g u y ê n ở tr ạ n g th á i cơ b ản .

N g o ài h ai p h ư ơ n g p h á p n ày . cò n có các p h ư ơ n g p h á p k h á c n h ư : ion h ó a h ó a học

(ion h ó a n h ò sự tư ơ n g tác g iừ a các ion), io n h ó a nhò' sự p h ó n g điện, ion hóa n h ờ sự đôt

n ó n g (n g u ồ n n h iệ t, tia lazer)... T u y n h iên , các p h ư ơ n g p h á p n à y ít đư ợc sử d ụ n g hơn.

6.1.2 Máy k hôi p h ố

C á c ion dư ợc tạ o th à n h sẽ dược p h â n c át th à n h các th à n h p h ẩ n có k h ỏ i lư ợ n g

k h ác n h a u tro n g các m á y k h ô i phô. M ộ t m á y k h ố i p h ô th ư ơ n g có 4 khôi ch ứ c n ă n g

ch ín h . Đ ó là: h ệ th ô n g n ạ p m ẫ u , n g u ồ n ion hóa, bộ p h â n tích, b ộ ghi tín hiệu. T ro n g đỏ

q u a n trọ n g n h ấ t là bộ p h ả n tích đ ể p h â n c ắ t các ion có kh ố i lư ợ n g k h á c n h a u th à n h

từ n g m ả n h ion. B ộ p h â n tích n à y có m ộ t số ’ loại sau : bộ p h â n tích từ , bộ p h â n tích tử

cực, bộ p h â n tích th e o th ò i g ia n v à bộ p h â n tích cộ n g h ư ở n g io n -x y clo tio n . T ro n g đó,

m á y có bộ p h â n tích từ là lo ại m á y tru y ề n thông.

T h e o tín h n ă n g bộ ghi, m á y khối p h ố th ô n g th ư ờ n g có h a i loại: m á y khôi p h ố kí

với tín h iệ u khối p h ổ dược g h i b ằ n g k ín h ả n h ở d ạ n g v ạch d ộ đ ậ m k h á c n h a u ; và m á y

khôi p h ổ k ế vối tín h iệ u được g h i dưới d ạ n g x u n g đ iệ n h o ặ c đ ư a v ào bộ n h ớ củ a m ảy

tín h , tín h iệ u sẽ đư ợ c đ ư a ra d ư ớ i d ạ n g b ằ n g sô" h o ặ c d ạ n g d ồ t h ị t h í c h hợp.

6.1.3 Q u á t r ì n h h ìn h t h à n h k hối phố

- Q u á trìn h tro n g b u ồ n g ion hóa: K h i các electro n từ c a to t b ắ n ra cách p h a n lủ

n g h iê n cứ u ỏ k h o ả n g cách n h ò h ơ n 0,5Ẳ , cáo e le c tr o n sẽ tru y ề n n ă n g lư ợ n g c h o p h â n tứ.

C ác p h â n tử s a u k h i n h ậ n n ă n g lư ợ n g sẽ bị kích th ích , các electro n tro n g p h â n tử sỏ

c h u y ể n s a n g m ứ c n ă n g lư ợ n g cao h ơ n v à có th ể m ấ t đi m ộ t h o ặc m ộ t s ố electro n tạo n ên

io n p h â n tử . K hi n ă n g lư ợ n g c ủ a các electron g ây ion h ó a đ ủ lớn (50 - 8 0 eV ), tro n g q u á

trìn h ion h ó a, p h â n tử sẽ n h ậ n n ă n g lư ợ n g (cao h ơ n t h ế ion hóa) bổ su n g d ẫ n đ ô n các

ion p h â n tử bị k ích thích. M ộ t p h ầ n n ă n g lư ợ ng kích th ích sẽ c h u y ể n th à n h n ă n g lư ợ n g

d ao động, m ộ t p h ầ n tiêu tố n cho q u á trìn h kích th íc h electro n . C á c electro n bị kích

thích có th ể c h u y ể n lên m ứ c n ă n g lư ợng p h ả n liên k ế t v à p h â n tử bị p h â n c ắ t ở liên kết

đó. Q u á trìn h n à y x ảy ra tro n g k h o ả n g th ò i g ian r ấ t n g ắ n 10 12 - 10 ~1; s. T u y n hiên,

n ế u việc c h u y ể n electro n lê n m ứ c n ă n g lư ợ n g kích th ích n h ư n g c h ư a đ ủ điểu k iện đ ể bẻ

g ẫy liên k ê t v à sự p h â n rã n h a n h k h ô n g th e th ự c h iệ n đư ợc thì thờ i g ia n sô n g củ a ion

p h â n tử sẽ tă n g đ á n g k ể v à tiến tới b ằ n g ch u kì d a o đ ộ n g củ a p h ả n tử . K hi đó, n ă n g

lư ơ ng kích th ích sẽ b iến th à n h n ă n g lượng d a o cỉộng, sự k ích th ích sẽ lan tru y ề n tro n g

to àn m ạ c h p h â n tử v à n ế u tại m ộ t liên k ế t n ào đó củ a m ạ c h bị y ê u đi thì n ã n g lư ợ ng

kích th ích đ ủ p h â n c a t liên k ế t đó v à p h â n tử bị b ẻ g ẫ y tại liên k ế t n ày . X ác s u ấ t hẻ gày

76
một lien kỏt p h ụ t h u ộ c v à o «ỉó b r n c ư a liỏn k ế t . giá trị n;m£ĩ lưctnp k í c h t h í c h VÀ p h ụ
thuộc vào độ ỏn (lịnh của I*áí‘ lon tạo í hành.
T r o n g ion p h â n từ, electron ró th e bị b ứ t rn từ một lirn kH bát kì. 0 c!ó s ỏ n h a n h

ch ỏ n g xây ra sự p h a n bô lại m ật (!ú đ i ệ n tích tro n g toàn m ạch va điện lích sè ờ tại vị trí

ró e le ct r o n 7t tự do h o ặc e le ct ro n Ị) h a y (ỉ, t h ư ở n g là ờ các n hó m chức c h ứ a nối dôi hoặ c

rác nối đôi liên hợ p (V í d ụ : c - O; c :■-£ N ; c = S; n h â n thơm ...). Đ ộ lớn c ủ a pic io n p h â n

tử p h ụ th u ộ c v ào độ b ề n củ a nó, n g h ĩa là k h ả n ă n g k h ô n g bị p h an c ắ t tro n g thờ i g ia n

c h u y ê n từ b u ồ n g ion h ó a đ ế n bộ th u n h ậ n .

K hi g iám n ftn g lư ợ n g olo rtro n g ầy ra ion h ó a sẽ lãm gi A m n a n g lư ợ n g ion p h â n tử

n h ư vậy sẽ g iâm xác suất, p h â n cat, tiêp tục d ẫ n đ è n lâm g iám rư ơ ng đ ộ các m á n h , làm

tà n g cư ờng độ tín h iệu c ú a ion p h ầ n tu.

K hi g iâm n à n g lư ợ n g củ a electron g ây ra ion hỏn đốn 10 15 eV thì c ư ờ n g độ

tư ơ n g cỉốì củ a pic củ a ion p h a n tủ tă n g n h a n h - p h ư ờ n g p h á p cho p lìép n h ậ n b iế t tín

hiệu củ a các: ion p h â n tứ tro n " n h iều tín hiệu củ a khôi phò (lồ. P h ư ơ n g p h á p n à y sử

tiling có hiệu quả khi phân tích định lượng hỗn hựp hidĩOí .n ì)<m Ị)hửc tạp và xác định
n íu tạo p h â n từ cù a các ch ất.

- Đối vói cá c n g u y ê n tô có n h iề u đ ồ n g vị, n g o à i tín hiệu cùa ion M *, còn có th ể có

tín hiệu củ a các ion p h à n tử có khối lư ợ ng (M -l)+ h o ặc ( M H ) ’; (M + 2) ... g â y n ê n n h iề u

tín hiệu lân cận c ạ n h tín h iệ u của M 4 , t ỷ lộ c á c t í n hiệu dó so với tín h iệ u c ủ a M* tỷ lộ

với th à n h p h ầ n c á c (lồ n g vị c ủ a n g u y ê n tố d ó tro n g tự n h iê n . V í d ụ , tỷ lộ c ủ a Ì;>N v à 14N

tro n g tự n h iô n là 0 ,37% , thì với các hợ p c h ấ t ch ử a N i tơ, tín hiệu c ủ a ion ( M + l) + có

c ư ờ n g đ ộ b ằ n g 0 ,3 7 cư ờ n g độ củ a M f.

Khối lượng và độ thường gặp trung binh của các đống vị của một sò nguyèn tò trong hợp chất hữu cơ

D ồ n g vị K h ô i lư ợ n g D ộ th ư ờ n g g ạ p t ư ơ n g đ ố i

'II 1,0078 100

;!l l 2.0141 0 ,0 1 5

WC
12.0000 100
,;,c 13,0034 1.12
"N 14,0031 100
‘5N 15,0001 0 ,3 6 6

'60 1 5 .9949 100

n O 16,9991 0 ,0 3 7
.80 17,9992 0,024
*s 31,9721 100
Mg
32,9715 0 ,7 8 9

:,,s 33.9679 1.-133

:,:,s 0,018

77
 C h ẳ n g h ạ n n h ư n g u y ê n tử cacbon tro n g th iê n n h iê n tồ n tại l2C 100% , 1:' c 1 , 1% .
N h ư vậy, n ế u m ộ t h ợ p c h ấ t chỉ c h ứ a 1 n g u y ê n tử cacbon n h ư C l ỉ 4 thì iorì M * có chiểu

cao là 100% ( 12C H . , ) thì ion M + + 1 sẽ có tỷ lệ 1 , 1% ( i:ìC H 4). ở p h â n tủ e ta n có c h ử a 2

n g u y ên tử cacbon, n ê n ion M + có ch iề u cao là 100 % th ì ion M + 1 sẽ có chiểu

cao 2 X 1,1% = 2,2% (iaCH3 12CH 3 ). Như vậy, nếu phân tử có n nguyên tử c thi chiểu
cao của ion M+ + 1 se có tỷ lệ n X 1,1% so với chiều cao của iỏn M \
• M ả n h ion h ìn h thành do sự b ẻ g ày củ a m ộ t liên k ế t n à o đó c ủ a ion p h â n tử khi

ion p h ả n tử n h ặ n n ă n g lư ợ n g bố su ng. K hi n ă n g lư ợ n g c ủ a các electro n gâv ion hóa

tro n g k h o ả n g 8 - 12 eV th ì vỏi các c h ấ t h ữ u cơ, về n g u y ê n tắ c k h ô n g cỏ m ả n h lon. ờ

k h o ả n g từ 15 - 20 eV chỉ bẻ g ẫy được m ộ t s ố liên k ế t y ếu n ê n ỏ k h o ả n g n à y c ũ n g c h i có

m ộ t s ố ít v ạ c h . K hi n ă n g lư ợ n g từ 30 * 50 eV đ ến n h ỏ h ớ n 100 eV thì có th ể bé g ẫ y b ấ t

kì m ộ t liên k ế t nào. X ác s u ấ t bẻ g ẫy m ộ t liên k ế t n à o đó p h ụ th u ộ c v ào độ bổn c ủ a liôn

k ết đó c ủ n g n h ư độ ổn đ ịn h củ a các ion d ư ơ n g đư ợc h ìn h th à n h . C ó th ể biểu d iễn q u á

trìn h ion h ó a h à n g sơ dồ:

M + e —> M + + ‘2 e ịịị

M + n e ~> M n f 4 2n e [2]

M + e - » M ' I3 ]
ỉ
Ổ diều k iện n ă n g lư ợ n g th ấ p (8 • lõ eV ), q u á trìn h lon h ó a th ư ờ n g xây ra theo

p h à n ứ n g [ 1] , D â y là q u á trìn h q u a n trọ n g n h ấ t tro n g p h â n tích khối phổ.

K hi c h ấ t p h â n tích tiếp x ú c với electro n có n ă n g lư ợ ng k h o ả n g 70 eV hoặc lớn hởn

6 0 0 0 k tl.m o l-1 , p h ầ n tử sẽ bị ion h ó a v à sa u đó có th ể c h u y ể n th à n h các m ả n h ion:

M + e -> M +* + 2 e

M + = F ,+ + N t

M + là io n p h ầ n tử ; F (+ là m ả n h ion; c ũ n g có t h ể là g ố c io n ; N, là p h â n tử h o ặc gốc

tr u n g hòa. V í d ụ , đốĩ với p ro p a n o n :

C H 3.C O .C H 3 + e = [C H 3.C O .C H 3)+ (111/7. = 58)

[ C H ; j . C O . C H 3 ]+ = [C H 3. C O ] + + C H ;j (m /z = 4 3 )

có n h iề u k h ả n ă n g bẻ g ãy các p h â n tử phứ c tạ p tạo th à n h các m ả n h ion. V í d ụ h ợ p c h ấ t

gồm n h iề u hợ p phÀ n k h á c n h a u A B C khi va c h ạ m vối các electro n có th ể xảy ra các k h ả

n ă n g sau:

A B C + e -> A B C * + 2e

ABC+ -> A+ + BC*

hoặc

ABC/-> AB+ + c*
ị

A+ + B

78
6.2 Khả n ăn g phân giải của máy khối phố

K h à n â n g làm việc c ủ a m ột m á y khối p h ô (lược d ặc trư n g b ằ n g nA ng su ấ t p h â n

giài cùa m áy . N ả n g su ấ t p h á n giãi R của m ộ t m á y khối p h ô là k h á n ă n g có th ê p h â n

biệt được h a i pir ứ n g với k h ô i lư ợ n g g ầ n n h a u n h ấ t M và M ± A M trê n khôi phô đổ.

K -AM
i
K h a nA ng p h á n giải 1000 (R = 1000) cỏ n g h ĩa là m ộ t ion cỏ k h ố i lư ợng m = 1000

thi có th ô tách biột dược ion cỏ khôi lư ợ n g n ặ n g h ơ n h a y n h ẹ hơ n n ó 1 dờn vị (A M = 1) .

Dồi với ion có khôi lư ợ n g lã 100 thi có th ể tách khỏi ion k h á c có k h ố i lư ợ n g n ặ n g hơ n

h a y n h ẹ h ơ n nó 0,1 đ ơ n vị (A M = 0 , 1) . Đôi với ion có khối lư ợ n g M = 28 thì có th ể tách

k h ỏ i ion có k h ô i lư ợ n g n ặ n g h ơ n h a y n h ẹ hơn n ó 0 ,0 2 8 đ ơ n vị. V í d ụ n h ư ion C >H Ị có th ể

tách khỏi ion c o vì h iệ u s ố khỏi lư ợng AM = 0 ,0 3 6 đ ơ n vị (M (*o = 2 7 ,9 9 4 9 1 5 ;

M c H = 2 8 ,0313000).

N h ư vậy, n ế u R c à n g lớn th ì m á y c à n g có k h á n ă n g p h â n b iệ t đư ợ c các h ạ t có khối

lư ợng c à n g g ầ n n h a u .

6.3 ứ n g d ụ n g sắc kí k h í - khối phố

đế phân tích các ch ât ô nhiếm hữu cơ

P h â n tích khôi p h ổ có th ể d ù n g đê xác đ ịn h cô n g th ứ c cấu tạo c ũ n g n h ư có th ể

d ù n g p h â n tích đ ịn h lư ợng. K hi d ù n g p h â n tích đ ịn h lư ợng, ngư ời ta d ự a vào sự p h ụ

th u ộ c c ủ a cư ờ n g độ vạch I và n ồ n g độ.

I = K.c
tro n g đó 1 là cư ờ n g độ v ạch p h ô v à c là n ồ n g độ.

P h ư ơ n g p h á p sắc k í k h í khôi p h ổ (G C /M S - G a s C h ro m a to g ra p h y /M a s s

S pectroscopy) là n h ữ n g k ỹ th u ậ t h iệ n dại để xác đ ịn h tro n g m ộ t p h ạ m vi rộ n g các c h ấ t

h ữ u cơ c h ư a biết v à đư ợc á p d ụ n g rấ t rộ n g rãi tro n g p h â n tích m ô i trư ờ n g .

N g u y ê n lí c ủ a p h ư ơ n g p h á p d ự a trê n sự p h â n tích các p h ổ c ủ a m ộ t hỗn hợ p trê n

G C , tiếp th e o là s ự xác đ ịn h c h ú n g b ằ n g khối phổ. C á c c h ấ t đư ợc p h ả n tách n h ò các cột

G C thích hợp, sa u dó các h ợ p p h ầ n đư ợc rử a giải lừ cột sẽ ch ịu tác đ ộ n g củ a electro n

h o ặc c h ấ t ion h ó a h ó a học. C á c ion p h á n tử sè được x ác đ ịn h n h ò các đ ặ c trư n g c ủ a khôi

phổ. Vì v ậ y c á c c h ấ t có m ặ t tro n g m ẫ u sẽ được xác đ ịn h n h ò các ion sơ c ấ p h o ặc th ứ cấp

(p rim ary a n d s e c o n d a ry io n s) và n h ờ thòi g ian lư u c ủ a c h ú n g .

Đ ẽ p h â n tích các c h ấ t ô n h iễ m h ữ u cơ tro n g m ẫ u m ôi trư ờ n g , Ư .S .E P A d ã p h â n

chia c h ú n g th à n h h ai loại là c h ấ t h ữ u cơ d ễ b a y hơi và c h ấ t h ữ u cờ b á n b ay hơi (hình

6 . 1) . C ác c h ấ t h ữ u cơ d ễ b a y hơi b a o gồm các c h ấ t h ữ u cở ít n h i ề u b a y hơi tại áp s u ấ t và

n h iệ t độ x u n g q u a n h . T u y n h iê n , sự p h â n ch ia n à y d ự a trê n k ỹ th u ậ t p h â n tích h ơ n là

79
d ự a v ào cấu trú c h ó a học c ủ a c h ấ t ô n h iễm . V í d ụ n h ư clorofom và p -x ilen là rất k h á c

n h a u v ề cấu trú c v à tín h c h ấ t h ó a học. T ín h c h ấ t d u y n h ấ t đ e g h é p c h ú n g tro n g m ột

n h ó m đó là tín h b ay hơi. M ặ c đ ù các c h ấ t ô n h iễ m b a y hơi th ư ờ n g có đ iểm sôi th ấ p ,

n h ư n g c ữ n g có m ộ t sô" c h ấ t có đ iể m sôi cao cao h ờ n n ư ớ c n h ư ety lb en zen , xilen,

diclobenzen...

C Á C C H Ấ T Ô N H IỄ M H Ũ Ư c ơ

B á n b a y h ơ i

N h ữ n g m ẫ u đòi hỏi p h ải

ch iế t th e o hộ lỏ n g - lỏ n g

h o ặc lỏng * rắ n

Chất chiết rút axit Chất chiết rút

kiềm !trung tính
C h ấ t lỏ n g ch iết r ú t
C h ấ t lỏng ch iế t rú t
được đ ư a v ào cột
dư ợc đ ư a vào cột
sắc kí k h í
sắc kí khí

Hinh 6.1. Sơ đố phân loại các chất ò nhiễm hữu cơ dựa vào kỹ thuật chiêt rủt mẫu

a) Các c h ấ t hữu cơ d ễ bay hơi (do p h ư ơ n g p h á p là m sạ c h và là m g ià u -

p u rg e a n d tr a p m eth od)

C ó 2 cách để c h u y ể n các c h ấ t p h â n tích dễ b ay hơi v ào cột sác kí k h í là kỹ th u ậ t

làm sạch, là m g iàu v à giải h ấ p n h iệt. T ro n g p h ư ơ n g p h á p là m sạ c h v à làm giàu, người

ta t h ổ i h e l i h o ặ c nit<J v à o m ộ t lư ợ n g m ẫ u nư ớc tro n g v ò n g 11 p h ú t (th ư ờ n g lây 5 m l cho

nước th ả i v à 25 m l ch o nư ớ c uống). C á c c h ấ t p h â n tích đư ợc sục cho b a y hơi và được đ ư a

đ ến bộ p h ậ n h ấ p th u c h ứ a th a n h o ạ t tín h, te n a x và silicagen. S a u đó, các p h ầ n là m

g iàu n à y sẽ đư ợc đ ố t n ó n g ỏ 180°c tro n g 4 p h ú t. C á c c h ấ t p h â n tích được giải h ấ p v à

v ậ n c h u y ể n đ ế n cột sắ c k í k h í b ằ n g k h í m a n g (c a rrie r gas).

Đ ổi với m ẫ u đ ấ t v à các c h ấ t th ả i rắ n thì cản m ộ t lư ợ n g n h â 't đ ị n h m ẫ u , sa u đó xử

lí b ằ n g m etan o l. L ấ y m ộ t lư ợ n g n h ỏ c h ấ t ch iết rú t m e ta n o l (th ư ờ n g đ ù n g là 10 - 100 m l

p h ụ th u ộ c v ào n ồ n g độ ước tín h củ a c h ấ t p h â n tích tro n g m ẫ u v à sự có m ặ t c ủ a cậc c h ấ t

khác) cho vào 5 m l d u n g dịch th u ố c th ử ch ọ n lọc, đ ự n g tro n g lọ s ạ c h v à đ ư a vào 1 ố n g

sục khí, sa u đ ó đư ợc sụ c b ằ n g 1 k h í trơ. C h ấ t p h â n tích dư ợc th u hồi b ằ n g c h ấ t h ấ p

phụ, sa u đó được giải h ấ p b ằ n g n h iệ t và v ậ n c h u y ể n đ ế n cột sắc k í khí.

T ín h to á n n ồ n g độ c h ấ t p h â n tích tro n g c h ấ t r ắ n có th ể đư ợc m in h họa b ằ n g th í

d ụ sau:

80
 2 g clãt ( lượ c c h i ô t r ú t b a n " ] f) m l m e t a n o l . L ấ y 1í>í) III m o t a n o l s a u k h i x ử lý vói
m ả u (lất c h o VÌH) 5 m 1 đ u n g dịch th u ố c th ử ch ọ n lọc í l\V ;ụ ĩrn i ^ ra d o w a te r) d ế sụ c k h í và

th u hổi rá c hợp p h ầ n h ữ u ró h ay hòi llà m lư ợ ng cua rh ã t phíìn tích xác đ ịn h được là 2‘ 2

nig/1 T ín h h à m lư ợn# của n o troii£í (lấ t có t h ô th eo 1 tro n g 2 r;*»rh s a u dày:

/. Tinh khỏi lượng

22 mư/l/1 22 mư 5 nil n ư ớ c
£5-0.1, , 1 IÌ1ỊỊ trong 5r ml. nước
1000 m ì nước

N g h ía là c ó 0,1 I m g c h ấ t p h â n tích tr o n g 5 m l nước tro n g ô n g sụ c k h í trộ n lẫn với

ch ất chiết r ú t m o ta n o l, h a y có tro n g 100 ịú chất, c h iế tr ú t m etan ol.

V ậy lư ự ng ch ất p h â n tích cỏ tr o n g 2 g d ấ t s ê là:

r , 1 0 ml (hoác 10000 111) chiết rút 1 1 m*ĩ chất trong 10 ml chất

0.11 mgx— - — — — — ------------------ --------------------------- — — =

1 0 0 Ị.il r h i ẽ t r ú t ch iêt rú t m e ta n o l (h a y tro n g 2 g đ â t)

h ay 5 5 0 0 m g /k g

2. Phân tich thử nguyên

2 2 nig c h á t 1 lít nước 5 m) nước 1 0 0 0 JLXỈ m e t a n o l 10 m l m o t a n o l 1000 g đ ất

1 i í t ỉuiVỉí* 1 0 0 0 m l IUÍỚC 1 0 0 0 f.tl m e t a n o l 1 m l m eta n o l 2 ị* d á t . 1 k g đ ả t

22x5* lOOOx lOx 1000 , ... _ r r . .. . . -

— ~ ỈÌÌỊĨ e h ẵ t / k g đ â t = 5 5 0 0 111" cn at vkc d a t
1000x1000x2
b) Các ch ấ t /lữu cơ bán bay hơi

C ác c h ấ t h ữ u cơ k h ó b ay hơi được gộp tro n g m ộ t n h ó m gọi là n h ó m b á n b ay hơi

(soĩììivolatile). C h ú n g bao gồm cả những chất hữu cơ có khá năng' b ay hơi rất thấp như
diphenylclorinat và các chất thơm đa nhân (poỉinuclear aromotics). Việc phân tích các
c h ấ t h ữ u cơ b á n b ay hơi b ằ n g p h ư ơ n g p h á p sắc kí k h í k h ô n g k h á c nlìiểu so với các c h ấ t

hữu cơ dễ bay hời. Sự khác nhau cơ bản là các cách chiết rút mẫu phân tích.

Điểu chinh máy

T rư ớ c k h i tiến h à n h p h á n tích, cần p h ải k iểm tra và điểu c h ỉn h ch o m á y đ á m b ảo

k h á n a n " th ự c hiộtì tố t các ch ứ c n ăn g . C ác m á y (ỈO /M S đều có k è m th e o các c h ấ t đ iểu

ch ỉn h n h ư p e flo trib u ty la m in (P F T B A ). Đ ặc trư n g khối lư ợ n g ion r ủ a h ợ p c h ấ t n à y (hoặc

m ột chất điều ch ín h nào khác) và diện tích phô tư ơ ng ứng sẽ cho phép kiểm tra các

chứ c n ă n g củ a m áy . D ể đ ả m b ảo độ ch ín h xác v à độ sai sỏ cho p h é p c ủ a k ết q u ả xác

định, Ư .S .E P A đ a d ư a ra các c h ấ t diều ch ỉn h d ù n g cho p h â n tích các*chất h ữ u cơ tro n g

m ôi trư ờ n g b ằ n g G C /M S , bao gồm 4 “b r o m o f l o r o b e n z e n (B FB ), d ecaflo ro trip h en y l-

photphin (D F T P P ) tương ứng cho các chất dễ bay hơi và bán bay hơi.
Decaílorotriphenyl-photphin oxit (D FT P P P O ) là chất điểu chỉnh cho phản tích
bằng L C /M S dối với một số thuốc trừ sâu chứa nítớ. Hệ thông G C / M S phải được kiêm
tra dế hảo đảm tấ t cả các chức n ă n g của m áy phải đạt độ chính x ác theo yêu cầu. C ác
tính chất cơ bản m/z đỏi với ch ất điểu chỉnh B F B và D F T P P dược trình b ày ở b ảng 6 .1
và 6.2.

81
 B à n g 6.1. Yêu cẩu của chất điểu chỉnh B F B cho phàn tích chất hữu cơ dẻ bay hơi

K h ố i lư ợ n g io n D ộ t h ư ờ n g g ặ p

50 15 - 4 0% củ a khối lư ợ n g 95

75 30 - 6 0 % củ a khối lư ợ n g 95

95 Pic cơ b ả n , đ ộ t h ư ờ n g g ặ p t ư ơ n g (lối 100%

9 6 5 *9% củ a khôi lư ợ n g 95

173 < 2% củ a khôi lư ợ n g 174

174 > 50% c ủ a khỏi lư ợ n g 95

175 5 - 9% c ủ a k h ô i lư ợ n g 174

176 95 - 101 c ủ a kh ôi lư ợ n g 174

177 5 *9% c ủ a k h ô i lư ợ n g 176

Bàng 6.2. Yêu cẩu của chất diếu chỉnh D FTPP cho phản tich chất hữu cơ bán bay hơi

K h ố i l ư ợ n g io n Đ ộ t h ư ờ n g g ặ p

51" 3 0 • 6 0 % c ủ a khôi lư ợ n g 198

68 < 2% củ a khỏi lư ợ ng 69

7 0 b < 2% củ a khôi lư ợ n g 69

127c 40 • 60% củ a khối lượng 198

19 7 d < 1% c ủ a khôi lư ợ n g 198

198 P ic cơ b ả n , độ th ư ờ n g g ặ p tư ơ n g đỏì là 100%

199 5 - 9% c ủ a khôi lượng 198

275* 10 • 3 0 % củ a khôi lư ợ n g 198

3 6 5 f > 1% c ủ a khỗì lư ợ n g 198

441 C ó m ặ t n h ư n g n h ỏ h ơ n k h ô i lư ợ n g 4 4 3

4 4 2 g > 40% c ủ a khối lư ợ n g 198

4 4 3 h 17 * 2 3 % c ủ a khôi lư ợ n g 4 4 2

Ghi chủ:
a: T ừ 10 - 8 0 % c ủ a k h ô i lư ợ n g 1 9 8 k h i s ử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p 5 2 5 ( n ư ớ c uông);

b: C ầ n p h ài cỏ đ ể đ á p ứ n g y ê u c ẩ u củ a C L P ;

c: T ừ 10 • 8 0 % c ủ a k h ố i lư ợ n g 198 cho p h ư ơ n g p h á p 525 (nước uống) và 25 • 75% c ủ a khối

lượng 198 để đ á p ứ n g y êu cầ u c ủ a CLP;

d: < 2% c u a khôi lư ợ n g 198 cho p h ư ơ n g p h á p 525 (nước uống);

e: T ừ 10 • 6 0 % c ủ a k h ô i lư ợ n g c ủ a 198 cho p h ư ơ n g p h á p 5 2 5 (nước uống);

f: > 0.75% c ủ a khôi lư ợ n g 198 đ ể đ áp ứ n g y ê u cẩ u c ú a C L P ;

g: > 50% củ a khôi lư ợ ng củ a 198 cho p h ư ơ n g p h á p 5 2 5 (n ư ớ c u ố n g ) v à 40 -100% c ủ a khôi

lượng 198 đ ể đ á p ứ n g y ê u cẩ u củ a C L P;

h: 15 • 24% c ủ a k h ổ ì lư ợ n g c ủ a 198 cho p h ư ơ n g p h á p 5 2 5 (nước uổng) và đ á p ứ n g n h u cầu

CLP.

82
Chương 7

Các loại nước và các phương pháp phân tích nước

7.1 Đại cương về các loại nước

7.1.1 Nước th iê n n h iê n
N ước th iê n n h iê n b a o gồm các loại n ư ớ c có n g u ồ n thiôn n h iê n n h ư sô ng ngòi, hồ

ao, suối, m ạ c h n g ầ m , b iển , đại dư ơng. Có th ể nói nước th iê n n h iê n là m ộ t h ệ dị th ể

n h iê u th à n h p h ầ n , vì nư ớc th iê n n h iê n lu ô n c h ứ a n h ữ n g lư ợ ng n ào đó các c h ấ t ta n và

k h ô n g ta n có n g u ồ n gốc vô cơ c ù n g n h ư h ữ u cơ. C á c c h ấ t đó đ ư ợ c đ ư a vào từ k h í q u y ển ,

từ đ ấ t v à các n g u ồ n c h ứ a h o ặc các m ạ c h nước ch ảy q u a. C ác c h ấ t đó còn đư ợc tạo th à n h

do h o ạ t đ ộ n g số n g v à sự p h â n h ủ y củ a các cơ th ể đ ộ n g vật, th ự c v ậ t sô n g tro n g nước

h o ặ c đ áy các n g u ồ n nttàc. C á c h o ạ t đ ộ n g củ a con người tro n g các lĩn h vự c k h ác n h a u

c ủ a sả n x u ấ t v à đời số n g h à n g n g à y cũ n g ả n h h ư ơ n g tới t h à n h p h ầ n nư óc tro n g th iên

n h iê n . V iệc b ó n p h â n v à sự cải tạo đ ấ t b ằ n g p h ư ơ n g p h á p h ó a học, các p h ế th ải c ủ a các

n h à m ấy, các k h u cô n g n g h iệ p đ ặc b iệt là nước th ả i cô n g n g h iệp v à h o ạ t đ ộ n g k h á c củ a

co n ngư ời c ũ n g đ ư a v ào n ư ớ c th iê n n h iê n n h ữ n g c h ấ t v ô cơ v à h ữ u cơ.

Có nhiều cách phân loại nước thiên nhiên, nguyên tá(! của sự phân loại đó phụ
th u ộ c vào m ự c đích p h â n loại v à n g h iê n cứ u nước.

D ự a vào n g u ồ n gốc c ủ a nước, có th ể chia th à n h các loại: nư ớc k h í q u y ển (nước

m iía , tu y ế t), n ư ớ c n g ầ m , n ư ớ c b ề m ặ t (n ư ớ c sô n g , n g ò i, h ồ ao , biển...)*

D ự a vào n g u y ê n tắc v à m ụ c đích sử d ụ n g nước, có các loại n h ư : nư ớ c àn , nước

sin h hoạt, n ư ó c k ỷ th u ậ t, n ư ớ c c h ữ a b ệ n h v.v...

D ự a v ào h à m lư ợ n g v à đặc tín h c ủ a c á c c h ấ t C.Ó t r o n g nước, ch ia th à n h : nước ng ọ t

(ch ử a h à m lư ợ ng c h ấ t ta n < 0,1% ), nư ớ c k h o á n g (h à m lư ợ n g c h ấ t ta n từ 0,1 - 2,5% ),

nư ớc biển (h à m lư ợ n g c h ấ t ta n từ 2 ,5 - 5,0% ), nư ớc m u ồ i (h à m lư ợ n g c h ấ t ta n > 5% ).

N g o ài r a ngư òi ta còn p h â n ch ia th à n h các lo ại n h ư nư ớc cứ ng, nư ớc m ề m , nư ớc trong,

n ư ớ c đục, n ư ớ c có m à u , n ư ớ c có m ù i v.v...

N ư ớc th iê n n h iê n đư ợc đặc trư n g b ằ n g m ộ t lo ạt các tín h c h ấ t n h ư độ đục, m ù i vị,

độ k iểm , độ cứ ng, c ậ n k h ô n g ta n v.v... S ự tồn tại củ a c á c loại v i s in h v ậ t k h á c n h a u , các

q u ầ n th ể p h ù d u , c á c loại r o n g r ê u c ủ n g có t h ể là m cho n ư ớ c bị n h i ễ m b ẩn .

83
 D ự a trê n các tín h c h ấ t hóa lý có t h ể c h ia c á c hợ p p h ẫ n h ó a học th à n h 3 n h ỏ m lớn

n h ư sau:

a) C ác c h ấ t h ò a ta n tro n g nư ớc dưới d ạ n g các ion v à p h â n tử . C á c ion vô cổ tro n g

nước với h à m lư ợ n g lớn n h ấ t là N a \ K \ C a 2+, M g 2+, c r , H C O 3 . C O 3 , s o 4" - C á c ion

có h à m lư ợng n h ỏ h ờ n là F e 2\ F e 3+t M n 2+, Br~, I ', F~, B O , t H P O 4" , H S O 3 . H S \

H S 1O 3 . C ác ion vô cơ còn lại có hàm lượng rấ t nhỏ trong nước được gọi là các ion của
các n g u y ê n tố vi lư ợ n g v à siê u vi lư ợ ng. C ác k h í có h à m lư ợ n g lớn là các 0 2 , C O >, N ‘>.

H 2S . C ác k h í n h ư C H 4, A r, R n ,... có h à m lư ợ ng nhỏ. C á c c h ấ t ta n h ữ u cơ th ư ờ n g g ặp

tro n g nước tự n h iê n là f o m a n d e h i t , p h e n o l.

b) C ác h ợ p p h ầ n tạo n ê n n h ữ n g hệ keo tro n g nư ớc b ao g ồ m các h ệ keo vô cơ n h ư

S 1O 2T A l ( O H ) ' ị , F e (O H ) 3, các h ệ k eo h ữ u cơ n h ư các c h ấ t m ù n . C á c h ệ k eo th ư ờ n g là m

ch o nước có m à u .

c) C ác c h ấ t tạo với nư ớc các p h ầ n tử n h ư cát, sé t và các hợ p c h ấ t h ữ u cơ k h á c

n h a u .

C á c h ợ p p h ầ n sin h học củ a nư ớc th iên n h iê n b ao gồm : cáo loại vi k h u ẩ n , v iru t,

động v ật cỏ kích th ư ớ c lớn, ro n g rêu , tảo... T r o n g nư ớc th iê n n h iê n có c h ứ a m ộ t lư ợ n g

th ứ c ă n cho các th ủ y sin h vật. Vỉ vậy, th à n h p h ầ n đ ịn h lư ợ ng và đ ịn h tín h củ a c h ú n g

p h ụ t h u ộ c n h i ề u v ào t h à n h p h ầ n h ó a học c ủ a nước. Đôi với các vi s i n h v ậ t t r o n g nước,

b ên c ạn h n h ữ n g vi sin h v ậ t có lợi còn có n h ữ n g vi sin h v ậ t có hại. Vì vậy tro n g việc

p h â n tích nư ớc thì x ác đ ịn h chỉ tiê u vi sinh v ậ t c ủ n g có ý n g h ĩa h ế t sức q u a n trọng.

7.1.2 Nước th ả i
C ù n g với sự p h á t triể n c ủ a v ă n m in h n h â n loại, n h u c ầ u v ề nư ớc n g à y c à n g tă n g ,

lư ợ n g n ư ớ c c ô n g n g h iệ p c ũ n g n h ư nư ớc sinh h o ạ t th ả i ra n g à y c à n g n h iề u , g ây ô n h iề m

đ á n g k ể đ ế n nư ớc m ặ t và m ôi trư ờ n g . D o đó, n h iể u v ù n g nư ó c m ặ t đ ă hị ô n h iễ m các

loại h ợ p c h ấ t h ó a h ọ c v à c á c loại vi s in h v ậ t độc hại.

T ro n g n h ữ n g n ả m g ầ n đây, n g u y cơ l à m ô n h iễ m m ôi trư ờ n g do các ch ất h ữ u cơ,

đ ặc b iệt là các sả n p h ẩ m cỏ n g n g h iệ p và k h a i th á c c h ế b iến d ầ u m ỏ g ây ra n g à y c à n g

tăng. V iệc n h iễ m các loại th u ố c trừ s â u , d iệ t cỏ, c á c c h ấ t tẩ y rử a tổ n g h ợ p cũ n g là m ối

đ e dọa đ á n g k ể đ ế n sự tồn tại c ủ a c á c loài t h ủ y sin h v à con ngư ời. N g o ài ra còn p h ả i kể

tới c á c c h â t t h ả i p h ó n g x ạ t h ả i r a t ừ c á c p h ò n g t h í n g h i ệ n ì .

C ó th ể nói nư ớc th ả i là m ộ t h ệ dị th ể p h ứ c tạp , b ao g ồ m r ấ t n h iề u c h ấ t tồ n tại

dưới các trạ n g th á i k h á c n h a u . N ế u n h ư nư ớc th ả i cô n g n g h iệ p c h ứ a r ấ t n h iề u các h ó a

c h ấ t vô cơ v à h ữ u cơ thì nư ớc th ả i sin h h o ạ t lại c h ứ a r ấ t n h iề u các c h ấ t dưới d ạ n g

protein, h iđ ra tc a c b o n , m ỡ, các c h ấ t th ả i ra từ ngư ời và đ ộ n g v ật, n g o ài ra còn p h ả i kể

đ ến các loại rác rưởi n h ư giày, gỗ, các c h ấ t h o ạ t đ ộ n g bế m ặt... C á c h ợ p c h ấ t vô cơ

th ư ờ n g £ ặp ỏ đ â y là các ion n h ư K + , N a * , C a 2+, M g 2+f c r , C O 3 *", SOÌị ’ . N g o à i ra nư ớc

th ải sin h h o ạ t còn c h ứ a các vi k h u ẩ n , v iru t, ro n g , rêu .

84
 Với n h ũ n g n g à n h s ả n xuất, k h á c n h a u thì tro n g nư ớc th ả i sẽ có n h ữ n g loại hóa

1‘l ì ấ i . k h ác n h a u như:

- K h ai k h o án g : các k im loại, c á c a x it v ô cơ

( lia e ỏ n g d ồ gỗ: flo, k e m

ỉ)ồ g ố m : B a , C d , L i, M n , S e

- Đ Ồ (la: C a , IIvS, N a 2S , C r, Z n , N i...

- L u y ện cốc: N H 3, !1.>S, c á c k i ể m . . .

- C ô n g n g h iệ p sơn: Ba, C ỈO j , C đ . Co, P b , Z n , M n ...

- H ỏ a dược: B , H r, N H ,ị , K, các axit, k iề m , các c h ấ t h ữ u cơ...

- T h ủ y tinh: H ị B O Ị, A s...

T ro n g số cáo h ó a c h ất g ây n h iễ m b ẩ n n g u ồ n n ư ớ c thì H g , B e, C d , P b , A s, S e có độc

tín h rất cao.

N ước th ải sin h h o ạ t có th à n h p h ầ n h ó a học đ ơ n g iả n hơn, c h ủ y ếu bao gồm : K,

N a, Fe. P b , Z n , N i t M n , lỉg , A g , C o.

V iệc p h â n tích nư ớc th ải r ấ t k h ó k h ă n v à p h ứ c tạp. K hi p h â n tích cần p h ả i tiến

hành các quá trình tách, làm giàu, lựa chọn các phương pháp có độ nhạy, độ chọn lọc
cao. M ộ t tro n g n h ữ n g đặc tín h g ây k h ó k h ă n cho việc p h â n tích nư ớ c th à i là tín h c h â't

k h ô n g hển v ữ n g c ủ a nó.

Dôi với n ư ớ c ân , việc p h â n tích hóa học đơ n g iần h ơ n vì loại n ư ớ c n à y dã dược* x ử

lý v ể m ặ t cơ, h ó a và sin h học.

7.2 Phân tích nước

7.2.1 P h â n tíc h nước th iê n n h iê n

V iệc p h â n tích đ ê đ á n h giá c h ấ t lư ợ n g nư ớc th iê n n h iê n p h ụ th u ộ c v ào m ụ c đích

sử d ụ n g loại n ư ớ c dó, n h ư n g nói c h u n g đ ế p h â n tích đ ầy đ ủ m ộ t m ẫ u nư ớc th iền n h iê n

c ầ n xác đ ịn h k h ả o s á t m ộ t sô 'lo ạ i c h i tiê u sau đây:

- C á c t h ô n g sô" v ề v ậ t l ý v à c ả m q u a n g n h ư n h i ệ t đ ộ , vị, đ ộ đ ụ c , tỷ t r ọ n g .

- C á c th ô n g sô" v ề th à n h p h ầ n h ó a học n h ư h à m lư ơ n g các catio n, an io n và các

chất h ữ u cơ.

* Đối với n ư ớ c sin h h o ạ t, ngoài các chỉ tiêu trô n còn p h ải x ác đ ịn h v à đ á n h g iá cả

v ề chi tiêu vi s in h vật.

85
7.2.2 P h â n tíc h n ư ớ c th ả i
T h à n h p h ầ n n ư ỏ c th ả i k h á c n h iều so vỏi nư ớc th iê n n h iê n , vì th ô p h â n tích nư ớc

th ả i lại th e o m ộ t sơ đ ồ k h ác. M ẫ u nư ớ c th ả i th ư ờ n g p h â n tích n g a y tro n g n g à y lấy m ẫ u .

S a u đ â y là các chỉ tiê u c ầ n p h â n tích đối với nư ớc th ải:

> N h iệ t độ

> M à u sắc

> M ù i vị

> Đ ộ đ ụ c

> p H

> L ư ợ n g k ế t tủ a

> Đ ộ b ề n tư ơ n g đối của nước

> C á c c h ấ t lơ l ử n g

> T ố n g sô" m u ố i ta n

> C á c c h ấ t m à u , c h ấ t h ữ u cơ độc h ạ i

> K im loại n ặ n g

7.2.3 N h ữ n g đ iể u cầrì ch ú ý k h i p h â n tính nước

P h ả i lấy v à b ả o q u ả n m ẫ u đ ú n g q u y cách, v à tu á n th e o m ộ t cách n g h iê m n g ặ t các

q u y tắc lấy m ẫ u . T h ô n g th ư ờ n g m ẫ u p h ải đ ự n g tro n g b ìn h polietylen.

P h ả i ch ọ n p h ư ơ n g p h á p p h â n tích thích hợp.

P h ả i sử d ụ n g đ ú n g q u y cách các d ụ n g cụ và h ó a ch ất.

7.3 Lấy và bảo quản mẫu nước

7.3.1 Xác đ ịn h vị t r í lấy m ẩu

M ẫ u lấy đ ể x ác d ịn h tín h c h â't t h ô n g t h ư ờ n g c ủ a nư ớ c có th ể lấ y n g ẫ u n h iê n từ bề

m ặ t v à o thờ i g ia n bu ổ i sá n g . T u y n h iên , k h i n g h iê n cứ u m ộ t cách chi tiế t hđn, c ầ n p h ả i

đ ặ t k ế h o ạ c h v à xác đ ịn h vị trí lấy m ẫ u trướ c.

Đ ốì với v ù n g n ư ớ c rộ n g , n h ư ao, hồ, m ẫ u lấy p h ả i đ ại d iện cho n ư ó c toàn bộ v ù ng.

C ầ n p h ả i lấy n ư ớ c ở n g u ồ n th ả i v ào v à ra khỏi hồ c ũ n g n h ư tác đ ộ n g c ủ a con ngư ời đ ến

n g u ồ n nước.

T u ỳ th e o v ù n g n ư ớ c n ô n g h a y sâ u m à có th ế lấy m ẫ u ơ m ộ t tầ n g , ở hai tầ n g (tầ n g

m ặ t v à tầ n g đáy), b a tầ n g h o ặc n h iề u hơn n ữ a . Ở các sông, suôi có th ể lấy dọc th e o d ò n g

nước v à th e o c h iề u n g a n g n ế u đ ủ rộng. 0 n h ữ n g nơi có n g u ồ n nư ớ c th ải, c ầ n lấy các

đ iểm trư ớ c và s a u đ iể m h ò a n h ậ p củ a n g u ồ n nư ớc th ải.

86
7 .3 .2 L ấ y m ầ u n ư ớ c

Vị trí lấy m ẫ u p h ụ th u ộ c vào m ụ c đích c ủ a n g h ió n rữu. Thoi g ian v à tầ n s u ấ t lấy

m ẫ u p h ụ th u ộ c v ào m ứ c độ biến (ỉộ n ^ í'u a c á c c h ấ t, cỏ t h ế t h e o c ác th ò i g ia n tro n g ngày .

T ro n g các n g â y n ắ n g , pH củ a ntíớe có th ể tán g , độ c biệt là rì ư ớ c c ó k h ả n ă n g đ ệ m th ấ p

do k h ả n à n g t r a o đ ổ i C O ., c ủ a th ự c v ật th ủ y sin h v à n ồ n g đ ộ p cỏ th ể s è bị g i ả m đi.

T ro n g Iihiểu trư ờ n g hợp lấy m ẫ u vào buổi sá n g là th íc h h ợ p vì lú c đ ó s ự b i ế n đ ộ n g

c ấ c c h ấ t ciiỗn r a c h ậ m . T r o n g trư ờ n g h ộ p c h u n g , có th ê lấy m ẫ u 3 th á n g m ộ t lần, n h ư n g

khi n g h iê n cử u chi tiết có th ổ lấy m ẫ u th eo c h u kì 7 hoặc 14 n g ày từ m ù a x u â n đ ế n

m ù a thu.

T ro n g trư ờ n g h ợ p nư ớc đ ồ n g n h ấ t , có t h ê chì cần lấy m ột m ẫ u đ ơ n lẻ c ù n g đ ủ để

(lại d i ệ n cho m ôi trư ờ n g nư ớc thời đ iể m lấy m ẫu . Vi d ụ n h ư ớ d ò n g suôi c h ả y v à k h ô n g

k h á c biột n h i ề u thì có th ể lấy ơđộ sâ u tru n g bìn h ờ giữ a suối. T ư ơ n g t ự n h ư v ậy k h i lấy

m ầ u tro n g hồ c h ứ a nư ớc h o ặc tro n g bê c h ứ a nước. T u y nhiên, tín h đ ồ n g n h ấ t g iữ a các

tầ n g nước c ủ n g c ầ n p h ả i k h ẳ n g đ ịn h b ằ n g việc lấy m ột loạt các m ẫ u ở các độ s â u k h á c

n h a u đ ể k iếm tra sơ b ộ trước. N ế u lấy nước q u a m á y bờm , ông d ẫn h o ặc vòi nư ớ c th ì c ầ n

pliài đ ê n ư ớ c c h ả y k h o ả n g 5 - 6 lít trư ớ c k h i lâ y m ẩu .

T ro n g trư ờ n g hợ p c h ấ t lư ợ n g nước bị biến đổi theo thời g ian th i m ẫ u c ũ n g cần

p h ai dược lấy th e o các thòi g ian th ích hợp. N h ư tro n g trư ờ n g hợp có sự th a y đổi c ủ a

d ò n g chảy, củ a các n g u ồ n nư ớc th ải... m ầ u cỏ th ể được lấy ò n h iề u n g u ồ n k h á c n h a u

p h ụ th u ộ c v ào n g u ồ n nưỏc. c ầ n p h ả i trá n h lấy m ẫ u ờnhững k h u vực đ ặ c b iệ t n h ư v ù n g

IIước đ ọ n g , cỏ d ạ i m ọ c n h i ề u h o ặ c có n ư ớ c n g ầ m x â m n h ậ p vào,

L ư ợ n g nư ớc c ầ n lấy tổỉ th iể u đ ể d ả m b ảo cho các p h ép p h â n tích, th ư ờ n g từ 1 đ ến

2 lít. D ụ n g cụ d ự n g m ẫ u c ầ n p h ả i đư ợc làm sạch b ằ n g các biện p h á p c ầ n th iế t n h ư rử a

b ằ n g cắc c h ấ t tẩ y rử a h o ặc d u n g dịch axit. Đổi với p h â n tích vi sin h v ậ t thì d ụ n g cụ

đ ự n g m ẫ u cần p h ải đư ợc vô trù n g .

C ó th ể làm g iả m các tác đ ộ n g củ a cáo q u á trìn h xảy ra tro n g m ẫ u b ằ n g việc th ê m

các h ó a c h ấ t c ầ n th iết, đ iều c h ỉn h p H h o ặc giữ m ẫ u à n h iệ t dộ th ấ p (4°C ).

7.3.3 L ấy và b ả o q u ả n m ẫu
M ụ c tiêu c h ín h c ủ a c ô n g việc n à y là n h ằ m c h u y ể n m ẫ u đến các nơi p h â n tích v à

đ ả m bảo sự b iến dổi c ủ a m ẫ u là toi th iể u , c h ấ t p h â n tích sẽ k h ô n g có s ự th a y đôi d á n g

k ể vế h à m lư ợng. T u y n h iên , tro n g n h iề u trư ờ n g hợp, tín h ch ất củ a n ư ớ c có th ê bị th a y

đ ổi, ví d ụ n h ư N a 4 h a y C a 2+ c ó s ự biến đ ộ n g r ấ t ít tro n g khi M o và c ác v ita m in th ì bị

biến đổi r ấ t n h iều .

Vì vậy, d ụ n g cụ lấy m ẫ u v à d ụ n g cụ đ ự n g m ẫ u p h ải đ ảm b ảo sạ c h và p h ả i á p

đ ụ n g các b iện p h á p c ầ n th iế t đ ể g iả m sự b iến đổi c ủ a m ẫ u đ ế n m ứ c tôì th iể u .

a) Lấy mẫu nước

K h i lấy m ẫ u nư ớ c cần p h ải đ ả m bảo k h ô n g là m xáo trộn các tầ n g nước. N gư ò i ta

th ư ờ n g d ù n g 4 loại d ụ n g c ụ lấy m ẫ u sau:

87
 - Dụng cụ lấy m ẫu hình trụ mở
Loại Ruttner và Kemmerer: có d ạ n g h ìn h tr ụ m ỏ, ciung tích từ 1 đ ế n 3 lít có n ắ p

đ ậ y ỏ m ỗi đ ầu . C ác n á p n à y có th ể được m ỏ ra h o ặc đ ó n g v ào n h ờ m ộ t hệ th ô n g dây.

Ô n g R u ttn e r là m b ằ n g n h ự a , còn ố n g K e m m e re r là m b ằ n g đồ n g . K h i n ấ p ố n g đư ợ c m ỏ

ra, nư ớc sẽ đi q u a, đ ế n độ s â u cần lấy m ẫ u , người ta th ư ờ n g kéo, h ạ ố n g lên x u ố n g vài

lần (dao đ ộ n g tro n g k h o ả n g *25 c m ) t r ư ỏ c k h i đ ó n g n ắ p l ạ i cỉc l â y m ẫ u .

Dụng cụ lẩy mẫu Fricdinger : D ụ n g cụ n à y có d ạ n g g ần g iố n g với loại R u ttn e r và

K e m m e re r, n h ư n g n ắ p đư ợc m ỏ ra 90°. T ấ t cả các p h ầ n b ê n tro n g đ ể u k h ô n g là m b a n g

k im loại. D u n g tíc h d a o d ộ n g từ 3 ,5 - 5 lít, d ụ n g c ụ n à y có k h u n g đ ể g á n n h iệt kế.

- Dụng cụ lấy mẫu có thoát khí, cổ hẹp

Dạng bình D ussart : D ụ n g cụ n à y r ấ t đơ n g iản , có th ế tự là m lấy dược. D ù n g m ột

b ìn h có c ể h ẹ p (d ạ n g cố ch ai) có n ú t cao su với h ai ố n g n hỏ. M ộ t ô n g đ ư ợ c kéo d ài x u ỏ n g

tậ n đ á y bìn h , còn m ộ t ô n g chỉ c ầ n x u y ên q u a n ắ p cao su. Đ ẩ u trê n c ủ a h a i ô n g n h ỏ n ày

được nôì vối n h a u b ả n g m ộ t ố n g n h ỏ h ìn h ch ử Ư h o ặc nối b ằ n g ô n g cao su m ề m . M ột

v ậ t đ ủ n ặ n g b u ộ c p h ía dưới b ìn h đ ể kéo b ìn h ch ìm x u ố n g nước. Ồ n g c h ừ u dư ợc buộc

c h ặ t vào cổ b ìn h và nối với d â y kéo đ ể diều k h iể n k h i lây m ẫ u . T h à h ìn h đ ến độ s â u cẩn

thiết, kéo ô n g c h ừ Ư, n ư ớ c sỏ t r à n v ào bình, đ ấ y k h ô n g k h í th o á t ra.

Dụng cụ lấy mẫu V alas : T ư ơ n g tự n h ư d ụ n g cụ D u s s a r t n h ư n g p h ầ n đ ó n g m ở có

từ tín h v à c ấ u tạ o p h ứ c tạ p hơ n. S a u khi m ở đ ể lấy m ẫ u , n ắ p sẽ đư ợ c đ ậ y kín lại. D ụ n g

cụ n à y th ư ờ n g sử d ụ n g đ ể lấy m ẫ u p h â n tích vi s in h vật.

- Dụng cụ lấy mẩu bằng bơm

D ù n g m ộ t ố n g b á n g cao su h o ặc n h ự a (đ ủ n ặ n g ) đ ể th ả x u ỗ n g độ sâ u c á n thiết.

D ù n g bơ m để h ú t tạo d ò n g nư ớ c liên tụ c v à m ẫ u nư ớc đư ợc lấy. N ế u c ầ n p h â n tích các

c h ấ t k h í th ì đ ầ u ố n g c ầ n d ặ t s á t đ á y b ìn h đ ự n g m ẫ u v à đổ lư ợ n g n ư ớ c ch ảy q u a ít n h ấ t

k h o ả n g g ấp 3 lần th ể tích b ìn h đ ự n g m ẫ u . Đ ể lấy m ẫ u nư ớc ỏ m ộ t tầ n g n h ấ t đ ịn h , ô n g

cao su cần đ ặ t so n g so n g với n h a u ở k h o ả n g g iữ a c ủ a h a i d la n h ự a có đ ư ờ n g k ín h

k h o ả n g 10 cm .

D ụ n g cụ lấy m ẫ u n à y sử d ụ n g các loại b ơ m ta y đ ể tr á n h sự tiếp x ú c củ a k im loại

với nước. N ó có ư u đ iể m là ít là m xáo trộn m ẫ u nước. T h ể tích c ủ a ô n g dài 10 m , th iết

d iện 1 c m 2 chỉ là 1 lít. D ụ n g cụ n à y thích hợ p đ ể lấy cốc m ẫ u h ỗ n hợ p với các độ sâ u

k h á c n h a u .

- Dụng cụ lấy mẫu nước có nhiều chức năng khác nhau

Dụng cụ lấy mẫu Von dorn : Đ ây là d ụ n g cụ được d ù n g r ấ t p h ô biến dế lấy m ẫ u

nước. G ồ m m ộ t ô n g h ìn h tr ụ b ằ n g c h ấ t dẻo, 2 v a n cao su nôi với n h a u b ằ n g ô n g cao su ỏ

p h ía trê n và p h ía dưới ống. H a i v a n cao su n à y có th ể d ó n g m ỏ n h ờ m ộ t chiếc k h ó a ở

p h ía ngoài ố n g trụ . K hi th ả d ụ n g cụ x u ố n g nước, 2 v a n cao su đ ề u I Ì 1Ỏ , đ ế n độ s â u cần

th iế t sẽ được đ ó n g lại n h ò h ệ th ô n g điểu k h iể n (m essen g er). M ẫ u đư ợc c h u y ể n s a n g

b ìn h c h ứ a n h ò lỗ n h ỏ ỏ th à n h h ìn h trụ .
7MA MÔI sỏ chỉ d ầ n khi lâv mẩu n ước
Khi lay mẫu đói vỏi nguồn mídc rhav nhu sỏnj.', SUỎ1 ... thi nrn 1Ay mẫu ở chỗ nước
('h ã y luạnlì n h ấ t.

M ầu lây ờ rắ c hồ th iê n nhiên, hố chừa, các ao dam . thi nôn láy m ầu ớ c á c VỊ t r í

k h ác n h a u và ỏ n h ữ n g (lộ s â u k h ác n h a u K h ô n g n o n lav m ẫ u tru n g b in h đối vôi loại

m á u này.

M ail lấy từ cấc m ạ c h , rác loại ííiếng, c á c bồ hồ ch ứ a nước n h â n tạo thì n ên lấy ỏ

n h ữ n g (lộ s â u c a n thiỏt.

M a u nư ớc m iía chí can h ù n g vào lúc trờ i m ư a và c ẩn ghi rõ thời đ iể m lấy m ầu .

M a u từ các trạ m v à các vòi nư ớc sin h h oạt, th ô n g th ư ờ n g dư ợc lấy trự c tiếp tại các

ỏ n g d an mu'h' ra.

M a u nư ớc th ài, n ê n lấy m ẫ u tru n g b in h , trư ớ c k h i lấy m à u cần n g h iê n cửu kỹ yêu

cẩu. m ụ c (lích s ừ d ụ n g ’nư ớc v à các đ iểu kiện sin h hoạt k h ác

7.3.5 Bảo q u á n m ẫu nước trư ớ c khi p h â n tich

T ro n g k h o ả n g thời g ia n từ lúc lấ y m a u nư ớc đốn khi p h á n tích, h à m lư ợ ng củ a các

hợp p h ả n có th ể bị th a y dổi vói nìức độ k h á c n h a u .

N hiệt (iộ v à p H c ủ a nư ớc là h a i d ạ i lượng b iến đổi n h a n h n h ấ t, vì v ậ y hai chì tiêu

n ày cần xác đ ịn h n g a y tại nơi lấy m ẫ u . H à m lượng m ột s ố khỉ c ũ n g cần p h ả i đượo xác
đ ịn h n g ay n h ư 0 ‘>, C ( ) . > , H gS, C I 2.

Dối với việc x ác d in h các k im loại n ặ n g tro n g nước: th ì c ầ n tu â n th ủ th eo n h ữ n g

qu y trìn h sa u đ â y dô b ả o q u ả n m ẫu : th ê m các h ó a c h ấ t tin h khict vào tro n g 1 lít m ẫ u nước.

A |ĩ T h ê m 5 m l H N O 1đ ặ c

AI : T h è m 5 m l HC-1 d ộ c

A s : T h ê m 5 m ) M CI

C a T h ư ờ n g k h ô n g c ầ n p h ả i x ù lý

C d T h ê m ã m l U N O Ị độc

Co T h ê m 5 nil I I N O ị đ ặc

C r T h ê m 5 m l H N O ( đ ặc

C u T h ê m 5 m l H N O Ị đ ặc

Fe T h ê m 2 5 m l H N O -Ị khi xác đ ịn h tổ n g h à m lư ợ n g sắ t. T h ê m 2 5 m l

C H jC O O N a IM d ù n g (iể x á c đ ị n h các d ạ n g k h á c n h a u củ a sắ t

H g : T h ê m 1 m l H N O .J đ ặc

Mg K h ô n g c ầ n p h ả i x ử lý

M n T h ê m 5 m l H N O ị đ ặc

NU, T h ê m 1 m l II*>SO,ị đ ặ c v à 2 - 3 m l C I IC lị, b ả o q u ả n ồ n h iệ t độ 3 - 4°c

89
 N i T h ê m 5 m l H N O 3

P O 4" T h ê m 1 - 2 m l C H C 1 3

Pb T h ê m 3 m l H N O 3 đ ặc và 2 m l C H 3C O O H đ ặc

Z n T h ê m 1 m l H 2S 0 4đặc

S O Ị - T h ê m 2 - 4 m l C H C I 3

C N " G iừ m ẫ u ỏ n h iệ t độ 3 - 4°c, t ă n g pH , c ầ n xác đ ịn h n g a y

S iO f- Đ ự n g tro n g b ìn h p o lietylen, k h i h à m lư ợ n g S i 0 2 cao cần th ê m Im l

H 2S 0 4 (1:3)

F ” P h ả i đ ự n g tro n g b ìn h polietylen

cr T h ê m 2 - 4 m l C H C I 3
B o ra t Đ ự n g tro n g b ìn h polietylen, h oặc b ìn h th ủ y tin h k h ô n g có b o (n ê n xác

đ ịn h n g a y s a u k h i lấy m ẫu )

S C N " N ê n xác đ ịn h n g ay , k h ô n g n ê n để q u á 1 n g à y đ ê m

P h en o l N ế u h à m lư ợ n g v ư ợ t q u á 100 m g// th ì k h ô n g c ầ n xử lý m ẫ u và k h ô n g

đư ợc lư u giữ q u á 5 n g ày đ êm , n ế u h à m lư ợ n g < 1 0 0 m g II có th ê th ê m

vào 4 g N a O H / 1/ , n ế u h à m lư ợ n g < 0,5 mg/l c ầ n p h â n tích n g ay s a u khi

lấy m ẫ u

H C H O : K h ô n g c ầ n x ử lý, c ầ n p h â n tích n g a y

Đ ư ò n g v à tin h b ộ t : K h ô n g n ê n xác đ ịn h c h ậ m h ơ n 1 n g à y đ ê m s a u k h i lấy m ẫ u .

7.4 Xác định thành phần hóa học của nước

7.4.1 Xác đ ịn h pH
N g à y n a y , việc x ác đ ịn h p H trở n ê n đơn g iản do sự p h á t triể n c ủ a k h o a học công

nghệ. G iá trị p H đư ợ c xác đ ịn h b ằ n g p h ép đo trê n m á y đo p H (p H m eter). Đ iếm cần lưu

ý khi đo p H là việc b ảo q u ả n đ iện cực do các đ ặc đ iểm về k h í h ậ u c ủ a v ù n g n h iệ t đới.

T rư ớc khi tiến h à n h đo c ầ n p h ả i k iểm tra lại m á y b ằ n g cá c h đ iể u c h ỉn h m á y với các

d u n g dịch đ ệ m có giá trị p H = 4 ,0 0 ; 7,00; 10,00. Đ iệ n cực p h ả i lu ô n đư ợ c bảo q u ả n tro n g

d u n g dịch b ả o q u ả n .

7.4.2 Độ cứ n g
Đ ộ c ứ n g c ủ a n ư ớ c do các k im loại k iề m th ổ h ó a trị h ai, c h ủ y ế u là C a v à M g gây

nên . N gư òi ta th ư ờ n g p h â n b iệt độ cứ n g ca c b o n a t và độ c ứ n g p h i cacb o n at. L ư ợ n g ion

C a v à M g tư ơ n g ứ n g vỏi các a n io n c ủ a các a x it vô cơ m ạ n h n h ư H C l, H 2S 0 4, H N O 3 gọi

là độ c ứ n g p h i cacb o n a t. Đ ộ c ứ n g to à n p h ầ n là tổ n g c ủ a h a i lo ại độ c ứ n g trẽn .

90
 Đ ộ c ứ n g th ư ờ n g íhíóc hiỏu tỉìị l)cing s ỏ m ili đươĩìK l»fụn*r J'.'im c ủ ỉ i các ion C a, M g

tro n g 1 lít nư ớc ho ặc dôi kill b ằ n g th a n g độ cứ n g cu a ỉ)ứ<\ ky h iru là °H (1 đ ơ n vị độ

cưng của Đức tương ứng VỚI 10 mg CnO//).

a) Xác đ ịn h dỏ cứ n g cùa nước hang ph ư ơn g p h á p chu ân dó Com plexon

P h ư ơ n g p h á p n à y d ự a trôn p h á n ứ n g tạo p h ử c củ a ci\c ion C a ~ \ M g “4 v ớ i an io n

o ty lo n íỉiain iĩìtetraax etat (ki hiộu là Y* ). C á c p h ứ c : d ó c ó (lộ b ể n k h ô n g cao, p h ử c CaY~

có h à n g sô b ển là 1 0 í() \ b ển iuiĩi Ị)hửc M nY " cỏ h ằ n g sỏ b é n là 10s Vì nồ n g độ củ a

các ion C a ~ f v à M g J< tro n g nư ớc th ư ờ n g k h ô n g cao, n ê n lie p h à n ứ n g c h u ẩ n độ x ảy ra

h o àn toàn, ngư ời ta th ư ờ n g tiến h à n h c h u ẩ n độ tro n g m ỏi tr ư ờ n g (lộm N H 4O H + N H 4C I

cỏ pH = 10,00. D u n g dịch c h u a n là C o m p l e x o n III. D ế x á c đ ịn h (liếm tư ơ n g đ ư ơ n g người

ta d ù n g chì thị E T 00 (E rio cro m T đen). T ro n g m ôi trư ờ n g c h u ấ n độ, c h ấ t chỉ thị sẽ

p h ả n ứ n g vói io n Ca~* và M g đ ể tạo th à n h p h ứ c có m à u do.

Trình tự phản tích

L ấy 100 m l nư ớc c ầ n xác đ ịn h độ cứng, th ê m v ào 10 ml d u n g dịch đ ệm (n ếu độ

k iểm củ a m ẫ u nư ớ c lớn th ì p h ái d ù n g d u n g dịch HC1 0 ,lN đê đ iể u c h ỉn h cho p H d u n g

dịch b ằ n g 7 - 8 th e o giấy chi thị tổ n g hợp trướ c khi th ê m d u n g d ịch độm ), th ê m m ộ t

lư ợ n g n h ỏ c h ấ t chì thị (k h o ả n g b a n g m ộ t h ạ t đổ x an h ), d u n g dịch có m à u dỏ. C h u ẩ n

d ư n g d ị c h b ằ n g d u n g d ị c h c h u â n C o m p l o x o n I I I c h o tỏ i k h i d u n g d ị c h c h u y ể n t ừ m à u đ ỏ
sa n g m à u x a n h . N ế u tro n g đ u n g dịch có m ặ t các ion cán trỏ n h ư F e :* \ Cu~* thì cần

c h u ẩ n cỉộ l ạ i với m ẫ u nư ớc k h á c và cách tiến h à n h n h ư sau: sa u khi cho 10 m l d u n g

dịch đ ệm , ta th ê m vài giọt K C N 5% đ ể ch e ion c ả n trơ rồi mới th ê m c h ấ t ch ỉ thị v à tiến

h à n h c h u ẩ n độ n h ư trên .

Tinh kết quả

Đ ộ c ứ n g to à n p h ầ n củ a lì ư ớ c d ư ợ c t í n h n h ư sau:

X a X0 ,0 2 5 X2 x 1000
_ m d lg/1

tro n g đó : a: th ể tích d u n g dịch C o m p lex o n III tiỏ u tốn;

V: th ể tích m ẫ u n ư ỏ c lây đ ể p h â n tíc h (m l);

0 ,0 2 5 : n ồ n g độ d u n g địch C o m p lex o n I I I (niol/1;

2: s ố đ ư ơ n g lư ợ n g g a m đ ộ c ứ n g tư d n g ứ n g với ì m ol C o m p lex o n III.

Hỏa chất
- D u n g d ịch C o m p lex o n III 0 ,0 2 5 M : h ò a ta n 9 ,3 0 6 KCom p le x o n III tro n g 1 lít

nư ớc c ất hai lần.

- K C N 5% : c â n 5 £ K O N h ò a ta n tro n g 100 m l n ư ớ c cất. h a i l ầ n .

- E rio cro m T đ en: cân 0 ,0 5 g c h ấ t chí thị trộ n với 10 g N aC l.

- Đ ệ m N H 4O H + N H 4C I ( p H = 10 ) : hòa tan 25 g N Ỉ I ịCI tro n g 100 m ỉ nưố^ th ê m

200 ml N H 4O H 20% , sa u đỏ th ê m nư ớc cất đ ến 1 lít.

91
b) Xác đ ịn h Ca và Mg
Đ ê xác đ ịn h h à m lư ợ n g C a và M g tro n g nước sin h h o ạ t, n ư ớ c u ố n g , c á c loại n ư ớ c h ề

m ặt, nư ớc th ải, ng ư ờ i ta th ư ờ n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p c h u ẩ n độ C o m p lex o n III (T rilo n B).

P h ứ c E D T A -C a b ề n h ơ n E D T A -M g . K hi p H c ủ a d u n g dịch n ằ m tro n g k h o ả n g 12-

13, E D T A -C a b ể n v ữ n g tro n g k h i đó E D T A -M g bị p h â n h ủ y vì tạ o r a hiđ ro x it-M g . D o đó

có th ể c h u ẩ n độ C a tro n g m ôi trư ò n g củ a N a O H có p H = 12 - 13 với ch ỉ th ị M u re x it.

Xác định Ca
Trình tự phàn tích
C h o m ẫ u nư ớ c v ào b ìn h ta m giác có V = 2 5 0 m l, th ể tích m ẫ u nước đư ợc lấy đê

k h ô n g c h ứ a q u á 15 m g C a. D ù n g nư ớc c ất p h a lo ãn g th à n h 100 m l, n ê u th ấ y c ầ n th iết.

N ếu m ẫ u nước có tín h a x it thì cần tru n g h ò a b ằ n g d u n g dịch N a O H . N ế u m ẫ u n ư ỏ c có

độ kiểm cao h ơ n 6 m đlg/1 th ì c ầ n th ê m vào lư ợ n g tư ơ n g đ ư ơ n g d u n g dịch H C i 0 ,1 N , đ u n

sôi d u n g dịch và đ ể n g uội. S a u đó th è m v ào 2 m l N a O H 2 M v à m ộ t ít c h ấ t chi thị

m u rex it. C h u ẩ n đ ộ từ từ b ằ n g d u n g dịch E D T A 0 ,0 2 5 M cho đ ế n khi d u n g dịch c h u y ể n

từ m à u h ồ n g s a n g m à u tím .

Tinh kết quả

_ a X1000
X= —
n n
— (mgCa/1)

tro n g đó: a: th ể tích d u n g dịch E D T A 0 .0 2 5 M ;

V: th ể tích m ẫ u nước c h u ẩ n đ ộ (m l);

1000: 2 X 0,025 X 20 X 1000.

Hóa chất
- E D T A 0 ,Q 2 5 M : X e m p h ầ n trên .

- N a O H 2M : h ò a ta n 8 g N a O H tro n g 100 m l nư ớc c ấ t h a i lần.

- HC1 0,1 N : p h a 8 ,2 m l HC1 d ặc tro n g 1 lít n ư ớ c c ấ t h a i lần .

Xác định Mg
S a u k hi d ã xác đ ịn h C a n h ư trên , tiến h à n h xác đ ịn h tô n g sô' C a + M g tại các giá

trị p H = 10 với ch ỉ th ị E rio c ro m T đen.

Trình tự phán tích

L ấy vào b ìn h ta m giác có V = 2 5 0 m l, lư ợ n g th ể tích n h ư tro n g xác đ ịn h C a. X ử lý

m ẫ u n h ư đă là m đốỉ với C a. T h ê m vào 5 m l h iđ ro x ila m in 10% , vài giọt K C N 10% , v à

m ột lư ợng n h ỏ ch ỉ thị E rio c ro m T đ e n rồi tiế n h à n h c h u ẩ n đ ộ b ằ n g Ỡ ,025M .

Tính kết quả

(Vị - V 2) x0,025 x24 x 1000 / w m

y = --------- — - — ------------------------ — ( m g M g/1)

92
tro n g dó: V j. tho* t i r h K D T A c h u r u ì C n + M p < m I >.

V ,: t h ế t i r h K D T A c h u ẩ n ( ' a (m l):

V t h o t í c h mj'ui n ù ĩ k ' (ml ).

Hỏa chát
! l u l Y o x i l ỉ H i n n 1 0%: h ò a t a n ì O g N I l . i O H . H C l t r o n g 10 0 mi m í ớ c c ấ t h a i l ầ n .

7.4.3Xác đ ịn h Cu
H à m lư ợ ng đ ổ n g tro n g các loại nước th iê n n h iê n và tro n g các n g u ồ n nưóc sinh

h o ạ t th ư ờ n g k h ô n g lỏn lắm . d ao đ ộ n g tro n g k h o ả n g từ 0,001 • I rng/1. T r o n g nước, C u

th ư ờ n g tồn tại d ư ớ i c ác d ạ n g ion C u . hoặc dưới các d ạ n g p hứ c x ia n u a , tactrat...

D ê xác: đ ịn h C u người ta ih ư ò n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p trao q u a n g với

d i e t y I d i t h i o c a c b a n 1a t ( I ) D c ).
P h a n ứ n g g iừ a C u với P h -D D C xảy ra tại giá trị pil “ 1 - 1,5. T r o n g trư ờ n g hợp

n à y cù n g với C u còn có H i. lig. A g th a m gia p h à n ứ ng. ( ’á c n g u y ên tô" c ò n lại k h ô n g

th a m gia p h â n ứ n g n ê n p h ư ơ n g p h á p n ày cỏ độ c h ọ n lọc cao. lig và A g k h ô n g g ây cản

trờ vì p h ứ c cùa c h ú n g k h ô n g cỏ m àu . B itm u t (B i) chi g ãy cản trờ khi n ồ n g độ củ a nó

vượt q u á 30 Ịig/1. N ế u n ồ n g (lộ B i v ư ợ t q u á giới h ạ n thì cần phải lắc p h ử c D D C -k im loại

với 2 5 m l MCI 5M tro n g 5 p h ú t, k h i dỏ phứ c B i-D D C bị p h á n h ủ y còn C u -D l)C k h ô n g bi

p h â n hủy.

K hi tro n g m ẫ u có c h ứ a p h ứ c C u -x ian u a, thì c ầ n p h ải p h ả h ủ y p h ứ c đó b ằ n g cách

th ê m 0 ,5 m l H 9S ( ) 4 (1:1); 5 m l IỈN O 3 dặc vào 200 - 2 5 0 m l m ẫu , cho m ẫ u vào cốc chịu

n h iệ t rồi đ ặ t lên bếp, là m b ay hơi d u n g dịch cho đ ế n g ầ n cạn k h ò (quá trìn h p h á h ủ y

n à y n ê n tiến h à n h tro n g tủ hút). Đ ê nguội, th ê m v ào 1 m l ỉl('ỉ d ặ c và là m b ay hdi đ ến

khô. Đ ê nguội, th ê m vào nư ớc c ất hai lần, đ u n n ó n g clung dịch don sôi đ ể hòa ta n h ết

lư ợ n g m u ô i r ắ n , lọc v à c h u y ể n to àn bộ (lung d ịch th u được vào b ỉn h đ ịn h m ứ c th ích hợp,

đ ịn h m ứ c b ằ n g nư ớc c ấ t hai lần v à giữ láy đ ế p h â n tích.

Trình tự phàn tich

L ấy m ột th ể tích nước can p h â n tích đ ể tro n g m ẫ u chứ a k h o ả n g 0,2 • 6,0 Ịig C u/1,

ch o vảo p h ễ u ch iết d u n g tích 200 - 500 m l. P h a lo an g m ầ u nước n ếu c ầ n đ ến th ể tích

100 nil rồi th ẻ m v à o 5 giọt MCI (1:1). từ b u re t th ê m vào m ột cách c h ín h xác 10 m l

P b -D D C tro n g toluen . c ẩ n th ậ n đ ậ y n ú t p h ễ u chiết lại v à lác tro n g h ai p h ú t. G iừ yên

p h ễ u chiết d ể cho h ai tư ớ n g p h â n lớp, tách bỏ p h ầ n tư ớ n g nước p h ía dư ớ i, p h ầ n tư ỏ n g

h ữ u cơ c h ứ a C u -D D C có m à u v à n g dược c h u y ể n v à o c u v e t và tiến h à n h so m à u tại bước

só n g X = 4 3 0 n m .

Lập đường chuẩn

L ấy vào các p h ễ u ch iết 0 ,0 0 ; 0,2 ; 0 ,5 ; 1,0 ; 2,0 ; 3,0 ; 4,0 ; 5,0 ; 6 ,0 m l d u n g dịch

c h u ẩ n C u ~ f có n ồ n g độ 1 |ig C u /m l, p h a lo ãn g b à n g nư ớc cát đ ến 100 m l v à tiến h à n h

n h ư với m ẫ u .

93
 Tính kết quả
D ự a v ào đ ư ờ n g c h u ẩ n x ây d ự n g m ôi tư ơ n g q u a n y = a.x + b

tro n g dó: y: h à m l ư ợ n g C u 2+

x: m ậ t độ q u a n g đo được

Hóa chất
- P b -D D C tro n g tolu en : C h u ẩ n bị m ộ t p h ễu ch iết sạch có V = 1000 m l, th ê m vào đó

50 - 100 m l nư óc cất hai lần, 0,1 g P b (N 0 ^9 loại tin h k h iế t h o á học, lắc kì đ ể m u ố i đó ta n

hết. H o à ta n 0,1 g N a -D D C tro n g lư ợ ng nước tối th iế u rồi th ê m v ào p h ễ u chiết đ ể kết tủ a

hết P b-D D C . T h ê m v ào p h ễ u ch iết 250 m l toluen, đ ậ y n ú t p h ễ u chiết v à lắc m ạ n h , to àn

bộ kết tủ a P b -D D C sẽ ta n h ế t v ào trong toluen, tách bỏ tư ớ n g nước, p h ầ n tư ớ n g h ữ u cơ

đ ư ợ c lọc q u a g i ấ y lọ c v à o b ì n h m à u n â u , d u n g dịch n à y b ề n tro n g k h o ả n g b a th án g .

- HC1 loăng: P h a d u n g dịch HC1 0,0 I N

- D u n g dịch C u 2f n ồ n g đ ộ 1 Ịig C u / m l : H ò a ta n 3 ,9 0 6 m g C u S O 4. 5 H . j O tro n g 1 lít

nước c ấ t h a i lần .

7.4*4Xác đ ịn h P b b ằ n g p h ư ơ n g p h á p tr ắ c q u a n g d ith iz o n
H à m lư ợ n g P b tro n g n ư ố c th iên n h iê n rấ t n h ỏ , n ằ m tro n g k h o ả n g 0,001 -

0,02 m g/1. T r o n g nư ớc sin h h o ạ t c ũ n g có lư ợ ng v ết P b do ô n g nư ớc đư ợc làm b ằ n g P b.

T ro n g nước th ải, đ ặc b iệt nư ớc th ả i củ a các n h à m á y sả n x u ấ t P b , Z n, h à m lư ợ n g P b có

th ể lên tối 6 - 7 m g/1. C hì tro n g n ư ở c th ải có th ể ờ d ạ n g ta n h o ặc dưới d ạ n g m uôi khó

ta n n h ư su n fat, cacb o n a t, su n fu a .

D ith iz o n -d ip h e n y lth io c a c b a z o n là th u ố c th ử h ữ u cơ có k h ả n ă n g tạo p h ứ c c à n g

c u a với P b +. P h ứ c P b -d ith iz o n a t có m à u đỏ ta n tro n g to lu en , p h ứ c m à u n à y được so

m à u tại bước só n g X= 520 n m .

P b -đ ith iz o n a t đư ợc c h iế t ch ọ n lọc v à đ ịn h lư ợ ng từ d u n g dịch có pH = 8 - 9 , có

ch ứ a lư ợ n g d ư C N là c h ấ t d ù n g đ ể che n h iề u k im loại k h á c c ù n g bị c h iế t vối P b . T ro n g

m ôi trư ờ n g trê n c ù n g bị c h iế t với P b chỉ có T a, B i, s n . Ớ đ â y T ali k h ô n g cản trỗ, n h ư n g

Bi và S n g ây c ả n trở, do v ậ y c h ú n g cần đư ợc tá c h trư ớ c từ m ôi trư ờ n g axil. T h e m

h id razin vào d u n g dịch m ẫ u nước, đ u n n ó n g đ ể k h ử S n(IV ) x u ố n g Sn(II) và k h ử các

c h ấ t kh ác. S a u k h i đ ể ng u ộ i th ê m d u n g dịch k a lin a trita c tra t vào, đ ư a d u n g dịch đến

p H = 2 ,5 - 3 b ằ n g a x it tactric, rồi tiế n h à n h ch iết n h iề u lầ n , m ỗi lần b ằ n g 5 m l dithizc

tro n g to lu en ch o tới k h i m à u x a n h của d ith izo n k h ô n g đôi. T á c h lấy tư ớ n g nước. T iến

h à n h ch iết n h ư v ậ y k h ô n g n h ữ n g tá c h được th iếc m à còn tách đư ợc cả H g, Ag, Cư.

N ếu tro n g m ẫ u có c h ứ a lư ợ n g đ á n g k ể c h ấ t h ữ u cơ th ì c ầ n p h ả i v ô cơ h ó a c h ú n g b ằ n g

hỗn hợp các ax it m ạ n h n h ư H 2S O 4và H C IO 4, các c h ấ t oxi h ó a c ầ n k h ử trư ớ c b ằ n g hid razin.

Trinh tự phàn tích

T h e m v à o cốc 100 m l m ẫ u nư ốc đã được p h a lo ãn g h o ặc cô n ư ớ c đ ế tro n g đó ch ứ a

từ 0,01 * 0,1 m g Pb. S ử d ụ n g b ếp cách th ủ y , là m b a y hơi d u n g dịch đ ế n khi còn 30 m l,

94
ch in h pll tỏi 7 th e o giày rhi thị tỏ n g hợp. T h ê m vào 10 m l h u lro x iìa m in 10% và đ u n

nô n g hỗn hựp ỏ t“ = 90 • 9 . 7 ‘C tro n g k h o á n g 12 pill'll.. f)ó nguội d u n g dịch, d ù n g axit

MCI loàng h o ặc axotic loãng c h in h p li tiling dịch t ố i 3 . ( ’h u y ế n to an bộ d u n g dịch trôn

vào phồn chièt, từ h u re t i h ô n i ỉ"An t h ậ n 10 m l đ u n g dịch (lithì/on và tiên h à n h ch iết cho

(lỏn k h i m à u x an ti clithizon k h ò m ' th a y dôi. T íic h lây tư ớ n g n.ưóc, rồ i c h í n h p l l ciirt d u n g

(lịch úii 8 9 h a n g d u n g (lịch a m o n iíu ;, t h ỏ m vào 5 - 10 m l d u n s àịi-h K C N 10'% . S a u đó

rh u y ê n to àn bộ d u n g dịch vào p h ễ u ehict. th è m vào chính xác 10 nil d u n g dịch d ith izo n

và tiên h à n h ch iết cho tới khi m à u x a n h củ a đ ith i/o n không: (h ay dối. G ộ p tấ t cả các

p h ẩ n d ith izo n ch iết đư ợc lại, c h u y ể n vào m ộ t p h ễ u chiết sạch rồi L iến h à n h rử a b ằ n g

d u n g d ịch a m o n i a c lo ã n g , k h i d ó p h ứ c c ủ a P b - d ith iz o n a t có m à u dô.

Lập đường chuăn

T h ê m vào m ộ t lo ạ t cốc: 0; 2 ,5 ; 5,0: 10 , 0 ; 2 0 ,0 ; 30,0; 4 0 .0 ; 5 0,0 m l d u n g dịch c h u ẩ n

ch ử a 0,002 m g P b/m l và th o m nư ổc cất vào m ỗi cốc đ ến th ể tích 100 m l. N h ư v ậy ta

<iơộr c á c d u n g (lịch có h à m l ư ợ n g t ư ơ n g ứ n g 0; 0 , 0 5 ; 0 ,1 ... Ill K Pb/1. R ồ i t i ế n h à n h t ư ớ n g

lự n h ư đôi với m ầ u .

Tính kết quả

D ự a vào đ ư ờ n g c h u ẩ n x ây d ự n g m ôi tư ơ n g q u a n y = a.x +b

y : h à m l ư ợ n g Pl) t r o n g m ẫ u

X: mật độ quang do đưực. Từ (ló thay giá trị mật dọ quang do được của mẫu
vào p h ư ơ n g trìn h trê n ta sẽ tín h được h à m lư ợng Pb có tro n g m ẫu .

Hóa chất
- D ithizon: H òa ta n 50 m g ciithizon tr o n g 100 m l toluen tro n g p h ễ u ch iết th ế tích

1000 m l. T h ê m v ào đó 200 m l nư ớc c ấ t và õ - 10 m l d u n g dịch N I I3 đ ặ c . Đ ậ y n ú t p h ễ u

chiết cẩn th ậ n và lắc tr o n g hai p h ú t. L úc n à y d ith izo n d ã c h u y ể n s a n g tư ớ n g nước, sa u

khi hai tư ớ n g đ ã p h â n lốp, tách hổ p h ẩ n d u n g m ôi phía tròn, lại th ê m v ào tư ớ ng nước

20 m l toluen, lác h ỗ n hợp, tá c h bỏ p h ầ n toluen. c á n th ậ n th ỏ m v ào p h ễ u chiết 200 m l

to luen và d u n g dịch H C1 lo ă n g cho đ ến khi tư ớ n g nước có p h ả n ứ n g ax it rõ, t h ử b ằ n g

giấy chỉ thị pll. Đ ậ y n ú t p h ễ u lại và lác hỗn hợp để c h u y ể n h o à n Loàn dithizon sa n g

tư ớ n g h ữ u cơ. C h u y ể n tư ớ n g h ữ u cơ s a n g m ộ t p h ễ u chiết k h ác, rử a nó v ài lần , m ồi lầ n

b ằ n g 50 m l nư ớc c ấ t h ai lầ n cho đ ến khi tư ớ n g nư ớc h ế t p h ả n ứ n g axit. T ách bỏ p h ầ n

tư ớ n g nưỏc, tư ớ n g h ữ u cơ c h ứ a ctithizon đư ợc c h u y ể n vào b ìn h m à u n â u sạch và khô,

bào q u ả n d u n g dịch ỏ n h iệ t độ th ấ p v à trá n h á n h sáng. D u n g dịch b ể n tro n g vài th án g .

- D u n g d ịch làm việc: L ầ y m ộ t th ể tích d u n g dịch dithizo n gốc p h a c ù n g với m ộ t

th ổ tích to lu en , d ự n g tro n g b ìn h th ủ y tin h m à u n â u sẫ m . D u n g dịch b ển tro n g m ộ t

tu ần .

- D u n g d ịch rử a a m o n ia c loãng: P h a 175 m l N H 3 đ ặc b ằ n g nư ớ c c ấ t h ai lần tói

th ể tích 1 lít.

- K ali n a tri ta c tra t 10% : H ò a ta n 10 g K N aC ^H .-jO tf^H o O tro n g 100 rnl nư ớc cất

h ai lần.

95
 - K C N 10% : H ò a ta n 10 g K C N tro n g 100 m l n ư ác cất h a i lầ n đ à đư ợc kiểm hóa.

- D u n g dịch 0 ,0 0 2 m g P b/m l: H ò a ta n 3 ,1 9 7 m g Pb(N O })<> tro n g nư ớc c ất h ai lần

th à n h 1 lít.

7.4,5Xác đ ịn h Zn b ằ n g p h ư ơ n g p h á p t r ắ c q u a n g d ith iz o n
K ẽ m tro n g nước tự n h iê n c h ủ y ếu từ các n g u ồ n nư ớ c th ải, đ ặc b iệt nước th ả i củ a

các n h à m á y lu y ện k im , cô n g n g h iệp hóa ch ất, các n h à m á y sợi tô n g hợp. C á c d ạ n g tồn

tại củ a Z n tro n g n ư ớ c là c á c io n đớn, ion p h ứ c với x ia n u a , cacb o n a t, su n fu a...

N ói c h u n g k h i lấ y m ẫ u nước đ ể p h â n tích c ầ n th ê m 1 nil a x it H 9S O 4 cỉậc v à o 1 lít

nước* t r ừ t r ư ờ n g h ợ p m ẫ u có c h ứ a x ian u a.

Đ ể xác đ ịn h Z n tro n g nư ớc người ta th ư ờ n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p trắ c q u a n g

dithizon là p h ư ớ n g p h á p ch o p h é p xác đ ịn h đ ế n vài p h ầ n tr ă m m ilig a m k ẽm tro n g 1 lít

nước,

lo n Z n tạo p h ứ c với d ith iz o n tạo th à n h k ẽ m -đ ith iz o n a t cỏ m à u đỏ hồng. P h ả n ứ n g

giữ a Z n v à d ith izo n x ả y ra tại p H = 5 và d u n g dịch có c h ứ a lư ợ n g d ư S<)Oị , C N d ù n g

đ ể che C d, N i, Pb. D o đ ỏ n ế u tro n g m ẫ u nư ớ c k h ô n g có c ác ion n à y h o ặc có n h ư n g với

h à m lư ợng n h ỏ h d n k ẽ m thì k h ô n g cẩn d ù n g x ia n u a . T lìiôc (II) c ầ n (ỉược oxi h ó a trướ c

thành thiếc (IV) bằng H 2 O9 và đun sôi kỹ để phân hủy hết H2 O2 CÒ11 dư. Các chất OX1
h ó a đ ư ợ c dit.hi.zon cần (lược lo ại trừ trư ổc k h i x ác đ ịn h . F c (III) c ầ n dư ợc loại trừ trước

b ằ n g cách k ế t tủ a n ó d ư ớ i d ạ n g h i đ r o x it v à lọc bỏ.

Trình lự phân tích

L ấy 100 - 200 m l n ư ớ c cần p h â n tích cho v ào p h ễ u chiết, m ẫ u nư ớ c cẩn được p h a

loăng trướ c h o ặc làm b a v hơi đ ể c h ử a k h o ả n g 0 ,0 0 5 - 0 ,0 3 m g Z n. D ù n g a x it ax etic hoặc

N a O H lo ãn g c h ỉn h p H c ủ a d u n g dịch tới 7, rồ i t h e m v ào c h ín h xác 20 m l d u n g dịch đ ệm

có p H = 5 và 20 nil d u n g dịch che. T ừ b u re t th ê m v ào c h ín h xác 10 m l d ith izo n , đ ậ y n ú t

p h ễu , lắc c ẩ n th ậ n tro n g k h o ả n g 2 p h ú t. Q u á trìn h ch iế t k ế t th ú c k h i m à u củ a dithizon

giữ n g u y ê n m à u x a n h . G ộ p tấ t cả các p h ầ n d ith izo n đư ợ c ch iế t lại, c h u y ể n vào m ộ t

p h ễu ch iết sạch k h ỏ k h á c rồi tiến h à n h rử a d ith iz o n d ư b ằ n g d u n g dịch a m o n ia c lo ãng

n h ư cỉối v ó i c h ì . K h i đó p h ứ c Z n * đ ith izo n at có m à u h ồ n g x u ấ t h iện . P h ứ c m à u n à y được

đ em so m à u tại bư ớc só n g k = 5 3 0 n m .

Lập đường chuẩn

C h u ẩ n bị 7 p h ễ u ch iế t sạch , th ê m vào lầ n lư ợt từ n g p h ễ u 0; 10; 20; 30; 40; 50;

60 m l d u n g dịch có n ồ n g độ 0 ,0 0 0 5 m g Z n /m L T h ê m nư ớc c ấ t h a i lầ n v ào dể được th e

tích là 100 m l rồi tiế n h à n h n h ư đốỉ với m ẫ u p h â n tích.

Tinh kết quả

Dựa trên việc lập thang chuẩn sẽ xác định được môi tương quan hàm sõT V = a.x +l>.
tro n g dó: y: h à m lư ợ n g Z n tro n g m ẫ u ;

x: m ậ t d ộ q u a n g .

96
 Hoa chát
D u n g dịch c h e : H òa tan 120 ịỉ N a 1 »0, 0 . 1r> ị* ( N I I . ) . j C ‘X ) . j . 2 I L , ( ) , I , ’) Ịĩ

K ( ’N (nốu rail), 2 4 g C H ;ịC ()()N íi.3 H .,(). 10 m ỉ N il Ị 2 N . 70 ml IIC l 1N tro n g nước cấl

hai lan rồi c h u y ể n v ào b ìn h (lịnh m ứ c 1 lít v à đ ịn h m ứ c (lỏn v ụ c h m ức.

D u n g dịch đ ệ m |)H = 5: L ấy 7^.1 m l C l l ;;r ( ) O I I IN và ">() m l N a O ll IN th èm

m i n e (tất ( l ỏ n 5 0 0 n i l v à lac đ ểu .

l)itlìi/o n : S ứ d ụ n g n h ư tro n g x á c (lịnh Pb.

D u n g dịch c h u ẩ n Zn: x rm p h ầ n xác đ ịn h 11« t r o n g ílả t.

7.4.6Xác d in h Hg b a n g p h ư ơ n g pháp t r ắ c q u a n g d ith i/o n

T h ủ y n g â n đôi khi có tro n g nước (‘h â y ra từ cáo m ó và Irnng n ư ớ c th ài sà n x u ấ t

cár chất m à u . được p h ấ m và (’h á t nỏ. Vi ộc x á c đ ịn h I Ig là lũl (Ịiiaiì t r ọ n g v à cần th iô t. vì

( ‘á t ' h ợ p c h ấ t c u a nó th ư ờ n g r ấ t (lộc.

D e xác đ ịn h th ủ y n g â n th ư ơ n g (.lùng p h ư ơ n g plìáp rhiôt trác q u a n g (ỉith i/n n .

P h ư ơ n g p h á p n à v rấ t đ ặc trư n g và chọn lọ c cỉôi v ớ i H g. vì nỏ (lược c h i ế t h o à n to àn từ

m ỏi trư ờ n g c ó clộ a x i t rấ t cao, tro n g m ôi trư ờ n g n à y tuyột (lại d a sô các k im loại k h ác

k h ô n g 1)Ị c h i ế t . P h ư ơ n g p h á p cho p h é p xác (lịnh từ vài p h ấ n tra m m ilig a m tối h à n g

ch ụ c m iligam tro n g ] lít nư ớ c.

N ếu d ể m ẫ u nư ớc lâu m ỏi tiến h àn h p h â n tích thì cần th ê m v ào 1 m l H N O ị đặc

cho 1 lít m ẫ u .

T ro n g m ôi trư ờ n g ax it chi vố A g t Cu c ù n g bị chiết, với Ilg. Đ ể ch o h a i n g u y ê n tố

n ày phái d ù n g C o m p le x o n 111 v ã th io x ian at (S C N ).

T ro n g m ôi trư ờ n g đ ệ m a x e ta t có ch ứ a C o m p le x o n III và th io x ia n a t (S C N ) chi có

A u (III) và cỏ th ô cả P t (II) có á n h hư ờng d ến viộc x ár định, n h ư n g h ai n g u y ê n tỏ dó

t h ư ờ n g ít k h i c ó m ặ t tro n g nước.

( ’h ấ t h ữ u cơ có m à u th ư ờ n g tách ĩiUỚc b ằ n g toluen. N ôu m à u có c h ử a n h iề u ch ất

h ữ u có t h ì c ầ n vô cơ h ó a trư ớ c khi x á c định.

Trinh tự phồn tích

C ho vào p h ễ u ch iết m ộ t th ể tích nước thích hợ p dể tro n g dó có c h ứ a 0 ,0 0 5 -

0,1 m g H g, p h a lo ă n g đ ô n 100 m l b ằ n g nư ớc c ất h ai lần. T h ỏ m v à o 20 m l d u n g dịch

đ ệm , 10 m l c o m p le x o n III, 10 m l K S C N .T ừ b u re t th ê m chính xác 10 m l dithizon, đ ậy

n ú t p h ều chiết, lắc c ẩ n th ậ n tro n g k h o ản g 2 p h ú t. Q u á trìn h ch iết k ết th ú c k h i m à u

x a n h của d ith izo n k h ô n g th a y đổi. G ộp tấ t cả các p h ầ n dithizon d ã ch iết dư ợc lại,

c h u y ển vào m ộ t p h ễ u ch iết sạch khô. D ù n g d u n g dịch am o n iac lo ãn g 5% d ể rử a

dithizon dư. T á c h bỏ p h ầ n tư ớ n g nước, khi đó p h ứ r H g -đ ith izo n at có m à u dô d a cam

xuất hiện. P h ứ c m à u n à y dược 80 m à u t ạ i h ư ớ c s ó n g /- = 4 9 0 t i m .

Lập đường chuãn

P h é p lập đ ư ò n g c h u ẩ n tư cíng tự n h ư k h i xác d ị nil cát' n g ư v ê n tô" k h á c . Đ ư ờ n g

c h u ẩ n ỏ đ â y được lậ p với các d u n g dịch ứ ng với 0; 0.05; 0,1 m g Ilg/1. T i ế n h à n h tù ố n g tự

n h ư dỏi với m ẫ u p h â n tích.

 Tính kết quả
T ư ơ n g tự n h ư (ỉỗi v ớ i c á c n g u y e n tố k h á c ta x ây d ự n g h à m tư ơ n g q u a n :

y = a.x +b

tro n g đó: y: h à m lư ợ n g H g tro n g m ẫ u ;

x: m ậ t độ q u a n g .

Hóa chất
- D u n g địch đ ệ m a x e ta t (pH = 4): H ò a ta n 57 m l C H 3C O O H đ ặc v à 82 g

C H sC O O N a.S H -ịO tro n g nư ớ c c ấ t th à n h i lít.

- C o m p lex o n III 0 ,0 5 N : H ò a ta n 9 ,3 0 6 g E D T A tro n g n ư ớ c c ấ t th à n h 1 lít.

- K S C N : P h a d u n g dịch 0 , 1M .

- D u n g dịch c h u ẩ n M g: x e m p h ầ n xác đ ịn h H g tro n g đ ất.

7.4,7Xác đ in h Fe
H à m lư ợ n g c ủ a F e có tro n g nư ớc th iên n h iê n p h ụ th u ộ c r ấ t n h iề u v ào n g u ồ n nư ớc

và n h ữ n g v ù n g m à n g u ồ n nư ớc c h ả y qua. N g o ài ra còn tù y th u ộ c v à o p H và sự cỏ m ặ t

củ a m ộ t sô" c h ấ t n h ư C O 3 , O 2, s 2' và các c h ấ t h ữ u cơ ta n tro n g nước, c h ú n g sẽ oxi hóa

h a y k h ử s ắ t v à có t h ể là m ch o F e n ằ m ở d ạ n g ta n h a y k ế t tủ a .

Đ ô xác đ ịn h F e tro n g nước, th ư ờ n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p so m à u với các th u ô c th ử

n h ư axit su n ío x alix ilic h o ặ c o -p h e n a lth ro lin .

M u ố n xác đ ịn h s ắ t n ằ m ỏ các d ạ n g k h á c n h a u , m ộ t đ iề u q u a n trọ n g c ầ n p h ả i c h ú

ý là cách lấy m ẫ u . Đ ê x ác đ ịn h tổ n g lư ợng s ắ t có tro n g m ẫ u c ầ n p h ả i x ử lý m ỗ i m ẫ u

n ự ớ cv ớ i 25 m l H N O -J đặc.

N ế u m u ô n xác đ ịn h F e tro n g m ẫ u ở các d ạ n g k h á c n h a u thì m ỗi lít n ư ớ c c ầ n phai

x ử lý b ằ n g 25 m l d u n g dịch đ ệ m C H :iO O N a IM .

a) Xác đ ịn h Fe b a n g thuốc th ử o-phenalthrolin

T h u ố c th ử o -p h e n a lth ro lin p h ả n ứ n g vói ion F e 2+ t ạ o th à n h p h ứ c c h ấ t cỏ m à u tím

đỏ. K h o ả n g p H cho q u á trìn h tạo p h ứ c k h á rộng, từ 3 - 9. M n có ả n h h ư ơ n g rất lớn d ến

q u á trìn h xác đ ịn h , n ê n k h i m ẫ u p h â n tích có m ặ t M n th ì k h ô n g đ ịn h lư ợ n g đước Fe

b ằ n g p h ư ơ n g p h á p n ày . L ư ợ n g C u > 1 0 m g/1 c ũ n g g â y ả n h h ư ở n g k h i xác đ ịn h n h ư n g

t h ể loại t r ừ ả n h h ư ở n g dó b ằ n g cách tiến h à n h p h ả n ứ n g tro n g k h o ả n g p H từ 3 - 4 .

N ế u tro n g m ẫ u có c h ứ a lư ợ n g lớn các c h ấ t h ữ u cơ th ì trư ớ c đ ó c ầ n p h ả i v ô cơ h ó a .

Trinh tự phán tích

L ấy lư ợ ng m ẫ u n ư ớ c c ầ n p h â n tích (sao cho lư ợ n g F e tro n g dó k h ô n g q u á 0,2 m g)

cho vào b ìn h đ ịn h m ứ c 50 nil. T h ê m 1 m l H C1 loãng, cô đ ế n th ể tích còn k h o ả n g 4 0 m l.

L ã m nguội, th ê m 1 m l h iđ ro x ila m in đế k h ử F e ’ * t h à n h F e 2\ rồi th ê m 1 111]

o -ph entilthro lin . N h ỏ từ n g giọt N H -J đ ế n khi giấy chỉ th ị C ô n g g ô c h u y ể n sa n g m à u x an h .

Đ ịn h m ứ c b ằ n g n ư ớ c cất, lắc đ ều . S a u đó tiến h à n h so m à u tại bư ớc só n g X - 540 n m .

 Lập (ỉưì/nịỊ chu án
L ấy lấn lượt v ào m ồ! b in h 0; 0 ,5 : 1.0; 2 . 0 ; 5 ,0 ; 1 0 .ọ. 2 0 .0 ; •»0.0: 4 0 , 0 ; 5 0 ,0 111] d u n g

đ ịch 0 ,0 0 5 m g P t ‘/ n i l , r ồ i l i ò n h à n h t.uơn^ tự n h ư dôi với m ầ u

Tính k ờ quà
D ự a v ào đ ư ờ n g c h u ấ n x:\c lập h à m tư ơ n g quail V = a.x ♦ ỉ),

y: h à m lượng Fe t r o n g m ẫ u ;
x: m ậ t (lộ q u a n g .

Hóa chát
- o -P h o n n lth ro lin : H ò a ta n 0.2 8 g o -p h e n a lth ro ỉin tro n g nước c ấ t th à n h 100 m l.

H id ro x iỉa m in 10% : I lòa ta n 10 g h iđ ro x ila m in tro n g nước cất th à n h 100 m l.

- M CI : D u n g dịch l o ã n g (1:9).

D u n g dịch N H j đặc.

O H jC O O N a IM : Ilòa ta n 68 g C H } C O O N a .3 ỈM ) tro n g 5 0 0 m l nước, th ê m

25 m l C !ỉ ịC O O IỈ ()M sa u dỏ th ê m nư ớc cât đ ế n 1 lít.

b) Xác đ ịn h Fe b a n g thuốc th ử axit su n fo xa lixilic

lon Ve,u p h à n ứ n g với th u ố c th ử ax it sunfoxalixilic tro n g m ôi trư ờ n g k iềm tạo

th à n h p h ứ c cỏ m à u vống. L ư ợ n g lớn A l, C u có tro n g m a u sè càntrỏ p h é p xác dinh.

Trinh tự phản tích

C ầ n lấy lư ợ ng m ẫ u nước th ích hợp đ ể tro n g đó có c h ứ a từ 0 ,01 - 1 ,00 m g Fe, cho

v à o cốc cỏ d ư n g tích 100 nil. T h ê m 0,5 m i H N O 3 đặc, làm bay hới đ ế n còn k h o ả n g 10 m l.

S a u cỉó p h a lo ãn g b ằ n g nư ớ c cất, lọc:, t h u to à n bộ nư ớc lọc v à nước rử a vào b ìn h đ ịn h

m ứ c 100 m l, th ê m nư ớc c ấ t đ ến k h o a n g 90 m l. T h ê m 2 m l d u n g dịch N H 4C I , 2 m l d u n g

dịch axit su n fo x alix ilic v à 2 m l d u n g dịch N H 3. T h ê m n ư ớ c tỏi v ạ c h m ứ c, lắc đ ều , sa u 5

p h ú t đo m ậ t độ q u a n g c ủ a d u n g dịch tại bư ớc s ó n g k= 430 nm .

Lập đường chuàn

L ẩ n lượt láy v ào m ỗi cốc: 0 ; ]; 2; 3; 4; 5; 6; 7;8; 9; 10 nil d u n g dịch cỏ n ồ n g độ

0,1 m g F e/nil. Rồi tiến h à n h tư ơ n g tự n h ư dôi với m ẫ u p h â n tích.

Tinh kết quả

D ự a v à o (lường c h u ẩ n lập h à m tư ơ n g q u a n y = a.x +b

y: h à m lư ợ n g F e có tro n g n ìẫ u

x: m ậ t độ q u a n g do dược

Hỏa chất
- A xil, s u n f o s a l i x i l i c 20% .

- N H 3 đặc.

- N H 4C I 2 N : H ò a ta n 107 g N H 4C I tro n g 1 lít n ư ớ c c ấ t h n i lầ n .

- H N O 3đặc.
 - D u n g dịch c h u ẩ n sát: H o à ta n 0 ,8 6 4 g N H 4F e(S 0 ,ị)9 .1 2 H 9 0 tin h k h iế t p h â n tích

tro n g nước, th ê m 2 m l H C1 đặc, đ ịn h m ứ c đ ế n 1 lít, d u n g d ị c h n à y c h ứ a 0,1 m g F e/nil.

L ấ y 50 m l d u n g dịch c h u ẩ n n ày p h a th à n h ] lít đư ợ c d ụ n g dịch o h ứ a

0 ,0 0 5 m g F e/m l.

7.4.8Xác đ ịn h Mn
T ro n g nư ớc M n th ư ờ n g n ằ m ỏ h ai d ạ n g ta n và k h ô n g tan . ơ d ạ n g ta n M n tồ n tại

dưới d ạ n g ion M n 2+, c ò n ò d ạ n g k h ô n g ta n là k ế t tủ a h iđ ro x it. H à m lư ợ n g M n có tro n g

nước tù y th u ộ c v ào n g u ồ n nước, h à m lư ợng M n cao tro n g nư ớ c th à i củ a tìhà m á y luy ộ n

k im và n h à m á y h ỏ a ch ất.

Đ ê xác đ ịn h tổ n g lư ợ n g M n có tro n g n ư ớ c người ta th ư ờ n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p trá c

q u a n g (so m àu ). K hi đó M n sẽ bị oxi hóa th à n h M n 7+ bối c h ấ t oxi h ó a m ạ n h n h ư

a m o n ip e s u n fa t ( N H 4).2S 20 ^. C h ú ý k h i lấy m ẫ u p h ả i th e m v ào m ỗ i lít nư ớ c t5 m l

H N O ;* đ ặc.

Trình tự phân tích

C h o 50 - 100 m l m ẫ u nư ớ c v à o cốc 150 m l sao cho lư ợ n g M n tr o n g đ ó là 0 ,005 - 1 m g,

th ê m 2 m l H N O ;j, n h ỏ từ n g giọt d u n g dịch A gN C >3 cho đ ế n k h i k ế t tủ a h ế t ion C1 th ê m

tiếp 1- 2 m l d u n g dịch A g N O ìy đ ế l ắ n g r ồ i l ọ c . N ế u h à m lư ợ n g clo ru a v à các c h ấ t h ừ u cơ

lớn thì p h ả i tiế n h à n h vô cơ h ó a m ẫ u , k h ô n g th ể loại trừ c n bởi A gN O ;} khi h à m lư ợ ng

c ủ a ch ú n g q u á lớn vì sẽ g ây h iệ n tư ợ n g h ấ p p h ụ M n . T h ê m 0,5 g p e s u n fa t vào n ư ớ c lọc.

Đ u n d u n g dịch tới g ầ n sôi k h o ả n g 10 p h ú t. Đ ố n g u ộ i rồi c h u y ể n v ào b ìn h đ ịn h m ứ c cỏ

d u n g tích 100 m l, th ê m n ư ớ c tới v ạ c h m úc. T iế n h à n h so m à u tại bư ớc só n g Ằ= 5 2 5 tim .

Lập đường chuẩn

C h o vào 10 cốc 150 m l ch ịu n h iệ t lần lượt th eo th ứ tự 0; 0 ,5; 1; 2 ,5; 5; 10 ; 20; 30;

40; 50 m l d u n g dịch c h u ẩ n M n có n ồ n g độ 0,01 m g /m l rồi tiến h à n h n h ư đối với m ẫ u

p h â n tích.

Tính kết quả

D ự a v ào th a n g c h u ẩ n th iế t lập m ối tư ơ n g q u a n h à m s ố y = a.x +b.

tro n g đó: y: h à m lư ợ n g M n

x: m ặ t độ q u a n g đo được

Hóa chất
- H N 0 3 đặc.

- A g N 0 3: H ò a ta n 17 g A gN O -} tro n g 5 0 0 m l nước c ấ t h ai lần .

- (N H 4) 2S 20 8 m u ố i rắn .

- D u n g dịch c h u ẩ n : H ò a ta n 0,2748 g M n S 0 4 tro n g 1 lít n ư ớ c c ấ t h a i lần đ ã được

a x it hóa b ằ n g H 9S O 4, d u n g dịch n à y có n ồ n g độ 0,1 m g /m l.P h a lo ả n g d u n g dịch n à y

10 lần ta đư ợc d u n g d ịch cỏ n ồ n g độ 0,01 m g/m l.

100
7.4.9X ác đ ịn h Cr
T ro n g m ôi trư ờ n g axit, cro m at và b íc ro m a t phiih lintf \<i) d ip h en y lcacb azit. tạo

th à n h hdp ch ất ta n m à u đỏ tím rất th u ậ n lợi c h o việc do m àu . P h a n ứ n g n à y d ù n g dể

đ ịn h lư ợ ng C r cỏ h à m lư ợ n g từ 0 ,0 0 5 - ] ,00 m g //.

C á c ion H g “+ và H ( k h i h à m lư ợng > 2 0 0 m g / 1 ) , V . M o * ì+ c ủ n g c ó k h ả n â n g tạo

p h ứ c m à u với th u ố c th ử , tu y n h iê n n h ữ n g ion n à y th ư ờ n g có rấ t ít tr o n g nước, s ắ t với

h à m lư ợ n g lớn h ơ n 1 m g /1 c ũ n g p h ả n ứ n g với th u ố c th ử tạo th à n h h ợ p c h ấ t có m à u v à n g

n âu . n h ư n g có th ể loại tr ừ F e b ằ n g cách th em v ào lư ợ ng n h ỏ 11 j P ( ) ị. N ế u tro n g m ẫ u có

c h ử a lư ợng lớn M n thì p h ả i oxi h ỏ a b ằn g p e su n fa l trò n g m ôi trư ờ n g k iể m hoặc tru n g

tín h , nó sẽ tạo th à n h k ế t tủ a M n O v v à đữỢ c lọc b ỏ b ằ n g b ỏ n g t h ủ y tinh.

N ế u m ẫ u nư ớc có tín h k iềm h ay tru n g tín h thì rất kh ó xáo đ ịn h riêng Cr"' và

C r (ỉ\ Bởi vì k h i ax it hóa, n ế u tro n g clung d ịc h cỏ c h ấ t k h ử n h ư lV ~ \ su n fit và các ch ất

hữu cơ... thì Cv sẽ bị khử xuống Cr;,\ Trong trường họ'Ị> này chỉ nôn xác định tổng
h à m lư ợng C r. M u ô n xác d in h ri õ n g ta phải tách riê n g C r' b à n g cách k ế t tủ a nó b ằ n g

M g O (pH = 10,5 * 11 ) . K h i đ ó O r ( O I I ) ;ỉ k ế t . t ủ a trê n bể m ặ t M gO , cỏn C r 6f v ẫn ta n tro n g

đ u n g dịch. L ư ợ n g lớn c h ấ t h ữ u cơ, c á c c h ấ t k h ử và i o n C1 k h ô n g cản trỏ p h é p x ác đ ịn h .

a) X ác đ ịn h Cr6+

Trình tự phân tích

L ấy lư ợ n g m ẫ u p h â n tích vào b ìn h đ ịn h m ứ c sa o cho tro n g dó có k h o ả n g 0 ,0 0 5 -

0,1 Itt g crom . M ẫ u nư ớc đư ợc cho vào bình n ó n cỡ 2 5 m l, th e m vài giọt p h e n o lp h ta le in ,

n ế u d u n g dịch có m à u h ồ n g thì th ê m từ n g g iọ t H > S O .| lN tới khi m ấ t m à u ,ghi th ê tích

cỉung dịch H 2S O 4 I N d ã d ù n g : n ế u d u n g dịch k h ô n g có m à u thì th ê m từ n g giọt

N a O ll IN . T h ê m b ằ n g ấy giọt H 9S O 4 IN hoặc N a O íỉ IN vào m ẫ u để tr u n g hòa. S a u đó

th e m 1 m l H 2S O 4, 0/2 m l axit. p h o tp h o ric và 2 m l d u n g dịch d ip h en y lcacb az it, th ê m

n ư ớ c tới v ạ c h m ứ c, lắc đ ều . S a u 5 - 10 p h ú t thì đ e m so m à u tại b ư ớ c s ó n g X= 540 n m .

Lập đưiĩìig chuẩn

C h u ẩ n bi 10 b ìn h đ ịn h m ứ c cỏ d u n g tích lO O m l. L ẩ n lượt lấy v à o m ỗ i b ìn h 0; 1; 2 ;

5; 10 ; 15; 20; 30; 40; 50 m l d u n g dịch có nồng độ 0 ,0 0 2 m g C r/m l rồi tiế n h à n h tư ơ n g tự

n h ư đôì vối m ẫ u p h â n tích.

Tính kết quả

Dựa vào đưòng chuẩn thiết lập môì tương quan hàm sô V= a.x + b.
tro n g đó: y: h à m lư ợ n g C r;

x: m ậ t độ q u a n g đo được.

b) Xác đ ịn h tổ n g h àm lượng Cr

L ấ y lư ợ ng m ẫ u nư ớ c cần p h â n tích cho v à o cốc có th ê tích 2 5 0 m l sa o cho lư ợ n g C r

tro n g đó k h o ả n g 0 ,0 0 5 - 1 m g. T ru n g hòa b ằ n g H 2S O 4 h o ặc N a O H IN . S a u đỏ th ê m

0 ,3 ml H 2S O 4 IN , 5 - 10 m l d u n g dịch am o n ip e su n fa t, đ u n sôi d u n g d ịc h 20 - 25 phút.

(để p h â n h ủ y h ế t p e s u n fa t dư). L à m bay hơi b ớ t đ ể d u n g dịch còn k h o ả n g 5 0 nil.

C h u y ê n tấ t cả vào b ìn h đ ịn h m ứ c v à tiến hành n h ư xác đ ịn h C r +.

Hóa chất dừng cho xác định các dạng Cr

- N a O H IN : H òa ta n 40 g N a O H tro n g 1 lít n ư ớ c c ấ t h a i lần .

~ H 2S 0 4 IN : C h o 28 m l H 2S 0 4đặc vào 5 0 0 m l n ư ổ c c ấ t h a i lầ n rồi đ in h m ứ c tỏi 1 lít.

- H 3P O 4 đ ặc 85% .

- D ip h e n y lc a c b a z it 0 ,5 % tro n g ax eton: H ò a ta n 0,2 5 g d ip h e n y lc a c b a z it tro n g

5 0 m l a x e ton.

- A m o n ip e s u n f a t 0 ,1% : H ò a t a n 0,1 g a m o n i p e s u n f a t t r o n g 100 m l n ư ớ c c ấ t h a i lần.

- D u n g dịch c h u ẩ n : H ò a ta n 2 ,8285 g K gC rgO y tro n g 1 lít nư ớc c ấ t hai lần đư ợc

d u n g dịch có n ồ n g độ 1 m g/m l. S ử d ụ n g d u n g dịch n à y đ ể p h a th à n h d u n g dịch có n ồ n g

độ 0,002 m g/m l.

7.4.10 Xác đ ịn h Ni b ằ n g th u ố c th ử dim ety lg lio x im

T ro n g nư ớc sin h h o ạ t v à nư ớc tự n h iê n th ư ờ n g k h ô n g có N i h o ặ c c h ỉ là lư ợ n g vết.

N i c h ỉ c ó t r o n g n ư ớ c ở m ộ t sô" h ồ h o ặ c s ô n g m à n g u ồ n nư ớc c h ả y q u a n h ữ n g v ù n g núi và

v ù n g m ỏ có N i. N i có tr o n g nư ớc th ả i của m ộ t sô' n h à m á y lu y ệ n k im và hóa c h ấ t có sử

d ụ n g N i. T r o n g nư ớc N i tồ n tại dưới d ạ n g N i2\ d ạ n g p h ứ c x ia n u a v à d ạ n g ít t a n n h ư

su n fu a , c a c b o n a t, h iđ ro x it...

Đ ể xác đ ịn h N i ngư ờ i ta th ư ờ n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p so m à u k h i h à m lư ợ n g N i n ằ m

trong khoảng 1 * 20 rag/1, nếu hàm lượng Ni lớn hơn 5 iTìg/1 thì có thể dùng phương
p h á p k h ố i lư ợng, còn k h i h à m lư ợ ng k h o ả n g 0 ,0 2 m g /1 d ù n g p h ư ờ n g p h á p cực phổ.

M ẫ u nư ớc lấy x o n g c h ư a p h â n tích n g a y thì p h ả i th ê m 2 - 5 m l H N O ;j đặc v ào 1 lít

m ẫ u nước. N ế u c ầ n đ ịn h lư ợ ng riê n g Ni ờ d ạ n g ta n và k h ổ n g ta n th ì k h i lấy m ẩ u ta

p h ả i lọc n g a y rồi m ớ i đ ó n g c h a i b ả o q u ả n và xác đ ịn h N i ở d ạ n g ta n v à tô n g lư ợ n g N i, từ

đó suy ra h à m lư ợ n g N i ở d ạ n g k h ô n g tan .

T ro n g m ôi trư ờ n g a m o n ia c y ếu , k h i có m ặ t c h ấ t oxi h ó a m ạ n h , ion N i 2f p h ả n ứ n g

với đ im ety lg lio x im tạ o th à n h p h ứ c c h ấ t có m à u đỏ.

S ắt, croni v à đ ồ n g c à n trở p h é p xác đ ịn h n ê n cần loại b ỏ trư ớ c. Đ ê loại b ỏ F e th ê m

2 m l H 9O 2 3% v ào 100 m l m ẫ u p h â n tích, đ u n sôi v à k ế t tủ a h iđ ro x it b ằ n g d u n g d ị(sK

a m o n i a c , lọc b ỏ k ế t t ủ a .

L oại bỏ C u b ằ n g cách a x it h ó a m ẫ u b ằ n g H C1 đ ế n p H = 2, s a u đó sụ c k h í H jjS , lọc

b ỏ k ế t t ủ a , n ư ớ c lọc t r ư ớ c k h i p h â n tích p h ải đ u n sôi k ỷ đ ể đ u ổ i h ế t H 2S dư.

Trinh tự phân tích

C h o vào b ìn h đ ịn h m ứ c 100 m l m ộ t th ể tích m ẫ u sa o ch o lư ợ n g N i tro n g m ẫ u là

0,01 - 0 ,2 5 m g. T h ê m v ào đó 10 m l d u n g dịch nư ớc b ro m b ão h ò a, lắc h ồ n hợp. S a u đó

th êm 12 m l d u n g d ịch a m o n ia c , 4 m l d u n g dịch đ im ety lg lio x im , th e m n ư ớ c c ấ t tới v ạ c h

m ức. S a u đó tiế n h à n h đo m ậ t độ q u a n g tại bư ớc só n g X = 540 n m .

 Lập đường chuán
C h u ẩ n bị 8 b ìn h đ ịn h m ứ c có đ u n g tích 100 m l, lầ n lư ợ t lấy v à o m ỗi binh 0; 2 ,5 ; 5;

10 ; 2 0 ; 30: 40; 50 m l d u n g dịch có n ồ n g độ 0 ,0 0 5 m g/m ì. S a u dó p h a lo ã n g th à n h 50 ml

bằn** n ư ớ c c ấ t rồ i L iến h à n h n h ư đôi với m ẫ u p h â n tích.

Tính kết quả

D ự a vào đ ư ờ n g c h u ẩ n th iế t lập m ôi tư ơ n g q u a n h à m sô y = a .x + b.

tro n g đó: y: h à m lư ợ ng N i tro n g m ẫu ;

x: m ậ t độ q u a n g đo được.

Hóa ch ất
- D u n g dịch nư ớc b ro m b ào hòa.

- A m o n ia c đặc.

- Đ im ety lg lio x im 1 ,2% : H ò a ta n 1,2 g m u ô i n a tri đ im ety lg lio x im tro n g nư ớc cất

và p h a lo ãn g th à n h 100 m l.

- D u n g dịch c h u ẩ n : H ò a ta n 1 g dây N i v ào lõ m l H N O * 35% , th ê m 5 m l II 2S O 4

(1:3), đ u n đ ế n bốc k h ó i trắ n g . H ò a ta n p h ầ n c h ấ t r ắ n và th ê m nư ớc c ấ t đ ế n 1 lít. D u n g

dịch n à y có n ồ n g độ 1 m g N i/m l. T ừ d u n g dịch n à y p h a th à n h d u n g dịch có n ồ n g độ

0 ,0 0 5 m g/m l.

7,4.11 Xác đ ịn h A sen (As) b ằ n g p h ư ơ n g p h á p tr ắ c q u a n g

T ro n g nư ớc A s th ư ờ n g n ằ m ơ d ạ n g a s e n a t. A s h ầ u n h ư k h ô n g cótro n g nước,

n g ầm , nó chỉ có tro n g các n g u ồ n nư ớc th ải củ a các n h à m á y lu y ệ n k im , côngn g h ệ h ó a

học, các n h à m á y d a v à sả n x u ấ t c h ấ t m àu .

Đ ể xác đ ịn h a s e n ngư ời ta th ư ò n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p so m à u với th u ố c th ử

A g -d iety lđ ith io cacb am at. B ằ n g p h ư ơ n g p h á p n à y có th ể x ác đ ịn h đư ợc đến 0 ,0 5 m g

a s e n tro n g 1 lít nư ớ c.

D ưới tác d ụ n g c ủ a d ò n g h iđ ro m ới sin h , a s e n a t bị k h ử th à n h a sin (A sH -j) v à sa u

đó p h ả n ứ n g với A g -đ ie ty lđ ith io c a c b a m a t tạo hợ p c h ấ t có m à u dỏ k h i có m ặ t củ a

p iriđ in .

T ro n g điểu k iện n ày , IỈ.;S c õ n g p h ả n ứ n g với th u ố c th ử tạo th à n h hợp c h ấ t cỏ

m à u tư ơ n g tự . T a p h ả i loại bỏ ả n h h ư ở n g c ủ a H 2S b ằ n g cách cho h ấ p th ụ trê n ô n g có

d ự n g giấy lọc c ó t ẩ m chì a x e ta t h o ặc b à n g cách vô cơ h ó a n ó n h ư m ộ t c h ấ t h ữ u cơ. SbH -}

c ũ n g có k h ả n ă n g p h ả n ứ n g tư ơ n g tự n h ư A s H 3 n h ư n g nỏ chỉ tạ o th à n h hợp c h ấ t m à u

h ồ n g n h ạ t k h i có h à m lư ợ ng cao hơ n 0,1 m g / 1, c h o n ê n th ự c tế có th ể bỏ q u a.

L ư ợ n g ỉớn c h ấ t h ữ u cơ tro n g nư ớc cũ n g g ây c ả n trở p h é p x ác đ ịn h n ê n c ầ n loại b ỏ

c h ú n g b ằ n g cách vô cơ h ó a m ẫ u . L ấ y lư ợ ng m ẫ u sao cho có 0 ,0 0 2 - 0 ,4 m g As, th ê m vào

2-3 m l H 2S O 4 đặc, 5 m l H N O 3 đ ặc v à 0 ,5 m l H 20 2 3% , là m b a y hơi d u n g dịch đ ế n k h i

bốc khói trắn g . Đ ề n g uội, th ê m 5 m l nư ớc cất, c h u y ể n to à n bộ v ào b ìn h cất, tr á n g n h iề u

lần b ằ n g nư ớc c ấ t v à th ê m n ư ớ c c ấ t tới th ể tíc h k h o ả n g 5 0 m l.

103
 N ế u lư ợ n g c h ấ t h ữ u cơ có tro n g n ư ở e ít th ì ta có t h ể là m g iàu a s m b ằ n g cách cộ n g

k ết nó vói sắ t h iđ ro x it. L ấ y 100 ' 1000 m l m ẫ u sao ch o lư ợ n g a s e n tro n g dó k h ô n g n h ò

hơn 0,002 m g, cho v ào p h ễ u chiết, th ê m vào cỉó 0 , 5 - 1 m l d u n g d ịch F eC la (h ò a tan

115 g F eC Ỉ 3 tro n g 1 lít nư ớc c ấ t hai lần). T r u n g h ò a b à n g N H 4O H (1:1) đ ến khi x u ấ t

h iện k ết tủ a. L ác n h ẹ p h ễ u ch iế t k h o a n g 15 p h ú t, (lê y ê n cho k ết tủ a lá n g x u ố n g , tách

lấy p h ầ n k ế t tủ a cho v ào b ìn h c ấ t c ủ a m á y cất. L ặp lại k ết tu a m ộ t lẩn n ữ a tro n g p h ề u

chiết đô tách hết k ết tủ a . N ế u còn k ết tủ a thì tách và gộp n ó c ủ n g với kết tủ a trướ c.

H ò a ta n k ế t tủ a b ằ n g m ộ t lư ợ n g v ừ a d ủ H C1 (1:4). N ế u k ế t tủ a k h ô n g ta n hết th ì lọc bỏ.

T h ê m n ư ớ c c ấ t tới k h o ả n g 5 0 m l.

Trinh tự phán tích

T rư ớ c khi tiến h à n h p h â n tích cần k iể m tra xom h à m lư ợ n g a se n có tro n g các

th u ố c thử .

L ấ v k h o ả n g 50 m l m ẫ u nư ớc cần p h á n tích cho v ào b ìn h ta m g iác sao ch o lư ợng

asen tro n g đó k h o ả n g 0 ,0 0 2 • 0,0 4 rng. T h ê m vào dó 15 m l d u n g d ịc h H C1 loàng. S a u dó

th ê m tiếp 6 m l d u n g dịch K I v à 0 ,5 m l d u n g d ịch S n C l < 2’ đ ề u h ỗ n h ợ p và đ ể v ên 15

ph ú t. N hồi giây lọc đ ã tẩ m chì a x e ta t vào ô n g th ủ y tinh. L ấ y 15 m l d u n g dịch h ấ p th ụ

A g -d iety lđ ith io ca cb am at v à o b ìn h h ấ p th ụ rồi nôì tấ t cả các bộ p h ậ n c ủ a b in h h ấ p th ụ

với n h a u . C h o v ào b ìn h ta m g iác 5 g k ẽ m h ạt h a y 2 * 3 g k ẽ m bột, đ ậ y n g a y b ìn h lại. Z n

s ê k h ứ H* g i ả i p h ỏ n g r a h i d r o . l ỉ i d r o m ớ i s i n h s ẽ k h ử a s e n t ạ o t h à n h a s i n b a y r a v à bị
dung dịch tro n g b ìn h h ấ p th ụ . P h ả n ứ n g x ảy ra tro n g 60 p h ú t. N ế u th ấ y p h ả n ứ n g xày

ra c h ậ m th ỉ cho th ê m 0 ,5 m l S 11O I 9, 5 “ 15 m l 1101 đ ặ c q u a p h ễu .

S a u khi p h ả n ứ n g xong, c h u y ể n d u n g dịch ò b ìn h h ấ p th ụ v à o ru v e t và đ e m đo

m ật độ quang tại bước sóng 560 1ÌI11.

Lập đường chuản
P h a m ộ t d ã y d u n g d ịch c h u ẩ n cỏ c h ứ a 0; 2t 5; 10; 20; 30; 40; 5 0 ml d u n g dịch

c h u ẩ n có n ồ n g đ ộ 0.001 m g /m l. T iế n h à n h n h ư đôì với m ẫ u p h â n tích.

Tính kết. quả

D ự a vào đ ư ờ n g th iế t lập m ối tư ơ n g q u a n h à m s ố y = ax + b.

tro n g đó: y: h à m lư ợ n g A s tro n g đ ất;

x: m ậ t độ q u a n g do dược.

Hoá chất
- B ạc đ ie ty lđ ith io c a c b a m a t, đ u n g dịch tro n g p ird in :

■+ D u n g dịch 1: H o à ta n 2,2 5 g n a tri đ ie ty lđ ith io c a c b a m a t tr o n g 1ò o m l n ư ớ c cất;

+ D u n g d ịc h 2: H o à ta n 1,7 g A g N O } t i n h k h iế t p h â n tích tro n g 100 m l n ư ớ c cất.

N h ỏ d ầ n d u n g dịch 1 v ào d u n g dịch 2 đ ế n k h i k ế t tủ a h ết. Lọc, rử a sạch b ằ n g

nư ớc cất, sấ y k h ô tro n g b ìn h hút. ẩ m ở á p su ấ t th ấ p , k ế t tủ a th u đư ợ c có m à u v àn g

n h ạt. H o à ta n 1£ k ế t tủ a th u đư ợc tro n g ‘2 0 0 m l piriđ in .

- KI 15% .

104
 - SnCl>: d u n g dịch 10°.. tro n g HCi đặc.
K ẽ m h ạt tin h k h ic t p h á n tích k hô n g c h ứ a asen .

G iấy tấ m d u n g d ịc h chì axotat. 10% d ã sấ y khô.

N a tri asen it* d u n g dịch c h u ẩ n :

+ D u n g (lịch c h u ẩ n gốc: H oà tan 0 ,1320 g A s ‘> O ị t i n h k h iẽ t p h â n tích v ào 10 m l

d u n g dịch N a O IÍ IN tin h k h iế t p h â n tích, lắ c m ạ n h , sa u khi ta n h ế t th ê m vào đỏ 10 m l

d u n g dịch H .nSO .i IN tin h k h iế t p h â n tích, rồi th ê m nư ớc th à n h 1 lít, đư ợc d u n g dịch

0 .1 0 0 m g A s/m l;

+ D u n g dịch c h u ẩ n sứ dụ n g : L ấy 10 m l d u n g dịch c h u a n gốc p h a lo ăn g b à n g

nư ớc cất d ế n 1 lít được d u n g dịch 0 ,001 m g A s/m l. C h ì p h a trướ c khi d ù n g .

0,8 cm ID
Chỗ nổi với ống
1,0 cm OD
làm khỏ bàng CaCl9

1,8 cm ID
2.0 cm OD

T h áp lọc khi Ông hấp thụ

Bông tẩm chì axetttt

Thuốc thử
Ổng cấp
bạc dietylclithiocacbamat
khi trơ
Lố đưa mẫu
và cảc chất phàn ứng

Bình 200 ml
Mẳu phân tích

T hanh từ

Hỉnh 7.1. Dụng cụ xác định asen

ID: đường kính trong; O D : đường kính ngoải

7.4.12 Xác đ ịn h C1 b ằ n g p h ư ơ n g p h á p c h u ẩ n độ Morh

C lo ru a có k h á n h iề u tro n g nư ớc thiên n h iên , tro n g các. n g u ồ n nư ớc th ải cr p h ụ

th u ộ c v ằo q u á tr ìn h s ả n x u ấ t cô n g nghiệp. M ộ t tro n g n h ữ n g tiêu c h u ẩ n đ ể đ á n h g iá độ

n h iễ m b ẩ n củ a n ư ớ c là h à m l ư ợ n g C1 .

K hi h à m lư ợ n g cr tro n g nước trên 2 m g thì có th ể đ ịn h lư ợ ng n ó b ằ n g p h ư ơ n g

p h á p c h u ẩ n đ ộ A g N O . 3.

105
 P h ư ơ n g p h á p n ày sử d ụ n g K 2O r O , ị làm chỉ thị, khi c r đ ã k ế t tủ a h ết dưới d ạ n g

A gC l thì m ộ t giọt A gN O ;j d ư sỏ làm xuất hiện k ế t tủ a m à u đỏ n â u Ag*>Cr(Xị. T ro n g

p h ư ơ n g p h á p n à y c ù n g vói 01 còn có B r , I c ù n g bị c h u ẩ n độ. X ia n u a c ũ n g ả n h h ư ờ n g ,

tuy v ậy a n io n n à y có th ể bị p h á h ủ y trướ c b ằ n g tro n g m ôi trư ờ n g k iểm . C á c a m o n

sunfit, s u n f u a v à th io su n fat rũ n g n g ă n cản việc x á c đ ịn h . C ả b a a n io n n à y được loại b ỏ

b ằ n g H 20 a . S uníìl. được p h á h ủ y tro n g m ỏi trư ờ n g tru n g tín h , h a i a n io n còn lại tro n g

m ôi trư ờ n g k iềm . Ion p h o tp h a t c ủ n g cản trỏ việc x á c đ ịn h n ế u h à m lư ợ n g c ủ a nó lớn

h ơ n 2 5 m g /1 . F e :H n g ă n cán việc xác đ ịn h khi h à m lư ợ n g c ủ a n ó lớn h ơ n 1 0 ing/1.

Trình tự phản tích

L ầ y 100 m l m ẫ u nước đ ã lọc. N ế u m ẫ u n ư ớ c có p h ả n ứ n g a x it h o ặc k iềm thì tru n g

hòa th eo chi th ị p h en o lp h taiein . S a u khi tru n g h ò a xong, th ê m vài giọt d u n g dịch axit

loảng đ ế d u n g d ịch m ấ t m à u h ồ n g ( n ế u có). N ế u m ẫ u n ư ớ c có p H = 7 - 1 0 thì k h ô n g cần

xử lý trước. T h ê m v ào lm l d u n g dịch K vC r ()4 rồi tiến h à n h c h u ẩ n đ ộ b ằ n g (lung dịch

A g N O ,3 c h o đ ế n k h i d u n g dịch ch u y ển sa n g m à u đ a c a m n âu .

Tính kết quả

H à m lư ợ n g c r tro n g nư ớc được tính theo công th ứ c sau:

/ m - a.N .3 5 ,4 5 .1 0 0 0
(mg C1 /1) = — ---- ~ị—-----
tro n g đó: a: th ể tích d u n g dịch c h u ẩ n A g N 0 3 (m l);

N : n ồ n g đ ộ đ ư ơ n g lư ợ n g c ủ a A g N O g í

V: th ể tích d u n g dịch m ẫ u (m l).

7,4.13 X ác đ ịn h NO3

Ion N O 3 th ư ờ n g cỏ m ặ t trò n g tấ t cả các loại nước. T u y vậy , h à m lư ờ n g N O 3

tro n g n ư ớ c m ặ t và nước n g ầ m th ư ờ n g k h ô n g đ á n g kể. M ộ t s ố lo ại nư ớc th ải có h à m

lư ợ n g N O 3 cao.

K h i h à m lư ợ n g N O 3 tro n g nước từ 0 ,5 - 50 m g/1 thì n ê n x ác đ ịn h b ằ n g p h ư ơ n g

p h á p trá c q u a n g với th u ố c th ử a x it disunfofenic.

Hàm lượng c r lỏn hơn 10 m g/1 sẽ n g ă n cản việc x ác đ ịn h . Ả n h h ư ở n g đ ó đ ư ợ c loại

trù b ằ n g cách p h a lo ả n g (lu n g dịch hoặc th ê m A g 2S 0 4vào là m kết tủ a cr.

Trinh tự phân tích
L ấ y 100 m l m ẫ u nước c h ứ a k h ô n g q u á õ m g N O 3, tr u n g h ò a đ ế n p H = 7, c h u y ể n

vảo c h én sứ v à cô c ạ n trê n b ếp cách thủy. T h è m 2 m l d u n g d ịch a x it disu n fo fen ic vào

p h ầ n c ặ n tro n g c h é n và d ù n g đ ũ a th ủ y tin h nhỏ, sạ ch h ò a ta n h o à n to àn , n ế u c ầ n vừa

k h u ấ y v ừ a đ u n cách thủy. T h ê m vào 20 m l nước cất, 6 * 7 m l N H 3 đ ặc hoặc 5 - 6 ml

K O H 12N . N ế u tro n g d u n g dịch có k ế t tủ a các h iđ ro x it k im lo ại th ì p h ả i lọc q u a phều

106
lọc th ủ y tin h xôp h oặc p h ai th o m vào d u n g dịch E D T A tro n g N II * đ ể h ò a ta n k ế t tủa.

Chuyển dung dịch trong suôt vào bình (lịnh mức cơ 50 mỉ. định I1 Ìức bằng nước cát và
n ế n h à n h đo m ậ t độ q u a n g tại bư ớ c s ó n g À = 4 1 0 nin.

Xây dựng đưiìng chu ủn

ỉ)ể xây d ự n g đ ư ờ n g c h u ẩ n lấy các th ế tích d u n g dịch c h u ẩ n (0 ,1 0 0 m g N 0 3 A): 0;

0 , 1; 0,3; 0,5; 0.7; 1: 2 ; 5; 10; 15; 20; 30 m l, th ê m nước cất đ ế n th ể tích 50 m l, rồi tiến

h à n h các q u á trìn h n h ư đối với m ẫ u p h â n tích..

Tính kết quả

D ự a v ào đ ư ờ n g c h u ẩ n th iế t lập m ôi tư ơ n g q u a n h à m sô y = a .x + b.

tro n g dỏ: y: h à m lư ợ n g N O 3 có tro n g m ẫ u ;

x: m ậ t độ q u a n g đo dược.

T ừ dó x ác đ ịn h đư ợc h à m lư ợ n g N O 3 cỏ tro n g m ẫ u nước đ e m di p h â n tích.

Hoá chất
- A xit disu nfofem ic: M oà ta n 25 g p h enol tin h k h iết p h â n tích k h ô n g m à u tro n g

150 m l H 2S 0 4 đ ặc tin h k h iế t p h â n tích. T h e m vào 75 m l H 9S O 4 bốc k h ó i (oleum ), trộ n

(lều. C h o v à o b ì n h cầu có ô n g sin h h à n hồi lư u, đ u n sôi 2 giờ t r ê n b ếp cách thuỷ.

- C o m p lex ơ n III tro n g am o n iac: H o à Lan 5 0 g com plexon III tro n g 20 m l nư ớc c ất

th u được bột n h ão , h o à ta n bột n h ã o tro n g 5 0 m l d u n g dịch N H ;ỉ đ ặ c .

D u n g dịch c h u ẩ n : Iíoà ta n 0 ,1 6 3 1 g K N O 3 tinh k h iết p h â n tích (đã sấy k h ô ỏ

10õ°C) tro n g nư ớc cất, th ê m 1 nil C H C Ị 3 và th ê m nưóc đến 1 lít. D u n g dịch ch ứ a

0,1 m g N O "//.

7.4.14 Xác đ ịn h b ạ c (Ag)

B ạc th ư ờ n g có tro n g nư ớc c h ả y ra từ m ộ t sô" m ỏ v à th ư ờ n g có tro n g nước th ả i củ a

cô n g n g h iệp ả n h . T ro n g nư ớ c b ạc tồn tại dư ới d ạ n g phứ c ta n ho ặc hợ p c h ấ t k h ô n g tan ,

c h ủ yếu là b ạc h a lo g e n u a . Đ ô x ác đ ịn h bạc tro n g nước có th ể d ù n g p h ư ơ n g p h á p trá c

q u a n g d ith izo n h o ặc ro d a n in . Đ ể b ảo q u ả n m ẫ u nước khi p h â n tích b ạc c ầ n th ê m 5 m l

H N O ;> đ ặ c v à o 1 lít nư ớc.

Ion Ag* p h ả n ứ n g với ro d a n in tạo th à n h k ết tủ a đò, khi lư ợ n g b ạc n h ỏ th ì tạo

th à n h d u n g dịch keo. Đ ể là m ổn đ ịn h d ư n g dịch k eo đó, thường: d ù n g d u n g dịch gelatin.

P h à n ứ n g n à y k h á đ ặc trư n g v à chọn lọc đôi với bạc. T rư ớ c khi xác đ ịn h cần p h á h ủ y

các v ẩ n đ ụ c b ằ n g cách vô cơ h ỏ a m ẫ u nước.

Trình tự phân tích

L ấ y 50 m ỉ d u n g đ ịch m ẫ u tro n g su ố t (đã được vô cơ hỏa), cho v à o cốc d u n g tích

100 m l, th ê m v à o 2 m l d u n g dịch k a lin a trita c tra t, 2 m l N i l ), 1 m l g elatin . S a u k h i trộ n

đ ề u h ỗ n hợp, th ê m v ào 0,5 m l ro d a n in và sa u 5 p h ú t thì tiến h à n h đo m ậ t độ q u an g .

107
 Lập đường chuẩn
Đ ư ờ n g c h u ẩ n đư ợc lậ p với d à y d u n g dịch có c h ử a 0; 0 ,5 ; 1; 8 ;1 0 m ld u n g dịch cỏ

ch ứ a 0,01 m g A g/m l. S a u đó p h a lo ãn g b ằ n g nư ớc c ấ t h a i lầ n tới th ể tích 50 m l.T iế n

h à n h n h ư đối với m ẫ u p h â n tích.

Tính kết quả

D ự a v ào đ ư ờ n g c h u ẩ n th iế t lập mối tư ơ n g q u a n h à m sô" y = a . x + b.

tro n g đó: y: h à m lư ợ n g A g có tro n g m ẫu ;

x: m ậ t độ q u a n g do dược.

T ừ đó sẽ xác d in h đư ợc h à m lư ợng A g có tro n g m ẫ u

Hóa chất
- K ali n a tri ta c tr a t 20% .

- A m o n ia c 10% .

- G e la tin 1% .
- R o d a n in 0 ,0 3 % tro n g ax eto n , d ụ n g tro n g ch ai m à u n â u , clể c h ỗ m át, d u n g dịch

b ển tro n g 2 tu ầ n .

- D u n g dịch c h u ẩ n :

+ D u n g đ ịch c h u ẩ n gốc: H o à ta n 1 ,4 4 5 0 g A g 2S 0 4 tin h k h iế t p h â n tích (dà sấ v

k h ô ở 105°C ) tro n g n ư ớ c rồi đ ịn h m ứ c đ ến 1 lít t r o n g đó c h ứ a 1 m l H 2S O , j đặc. D u n g

dịch n à y c h ứ a l,0 0 m g A g/m l.

+ D u n g dịch c h u ẩ n sử d ụ n g ch ứ a 0 ,0 1 0 m g A g/m l: L ấ y 10 m l d u n g dịch c h u ẩ n

gốc và đ ịn h m ứ c b ă n g nư ớc đ ến 1 lít.

7,4.15 Xác đ ịn h B e ri (Be)

B e ri là k im loại m à u x á m sá n g , k h ô n g g ặp tro n g th iê n n h iê n ỏ d ạ n g tin h k h iế t, tý

khôi 1,8 5 ; n h i ệ t đ ộ n ó n g c h ả y 1284°C ; n h iệ t đ ộ sôi 2 4 7 1°C; b e ri c lo ru a v à beri s u n fa t ổn

đ ịn h tro n g nước, n ồ n g độ c ủ a c h ú n g g iảm đ ế n 30 - 3 5 % so với n ồ n g đ ộ b a n d ầ u chỉ tro n g

k h o ả n g 5 giây.

H à m lư ợ n g tro n g nư ớ c th iê n n h iê n c ủ a B e d a o đ ộ n g tro n g k h o ả n g 0 ,0 0 0 0 1 -

0 ,0 0 1 2 m g/1. H à m lư ợ n g B e cao tro n g nước th iê n n h iê n th ư ờ n g g ặ p ở các nơi có v ỉa b eri

v à tro n g nư ớ c có lư ợ n g lớn các ion F~ và S 04~. B eri th ư ồ n g có tro n g nư ớc th ải củ a các

n h à m á y lu y ệ n k ìm , c h ế tạ o m áy , x ử lý d ầ u m ỏ v ả các xí n g h iệ p đ iện tử .

Đốỉ với ngư ời v à đ ộ n g v ậ t m á u nóng, k h i h à m lư ợ n g B e tro n g nước cao sẽ gây

n h iễm độc cấp tín h v à tác đ ộ n g tích luỷ. C ác m u ố i N O 3 , c r v à S O 4 c ủ a B e rất độc.

K hi h à m l ư ợ n g B e 2+ ( m g / k g t r ọ n g lư ơ n g cơ th ế) ở d ạ n g m u ố i s u n fa t là 80 thì 5 0 % ch u ộ t

bị chết; ỏ d ạ n g c lo ru a là 92. C à hai d ạ n g h ợ p c h ấ t n à y đ ể u có k h ả n ă n g tích luỹ.

Với lư ợ n g 0 ,0 0 0 0 1 m g /k g th ể trọ n g h a y 0 ,0 0 0 2 m g/1 n ư ớ c t h ì k h ô n g g â y n g u y h iểm .

108
 Đ ôi với đ ộ n g v ật so n g tro n g nướ(\ khi h à m ItíỢ n ịĩ m u ố i hí') 1r l o n m tà 1 5 m g/1 n ư ớ c

r ử n g thì làm c h ồ t cá tu ê, 0 ,0 5 m g /1 lam <hốt rậ n nước. K hỉ h ã m ỉư ợ n # m uối b e risu n fa lla

1.3 mg/1 nước m ề m th ì l à m c h é t cá ro.

K hi n ồ n g độ B e là 10 m g/1 thì làm g iảm độ tro n g n ia nưỏr, 0 .5 - 1.0 m g/1 sẽ kim

h ầ m các q u á trìn h tự là m sạch sin h học tro n g h ồ clìửn và q u á trìn h sin h sả n củ a h ệ vi

th ự c vật; n ồ n g độ 0 ,0 0 5 m g/1 thì k h ô n g có ả n h h ư ở n g đôn q u ả trìn h tự làm sạch củ a hồ

chử a.

N ồ n g độ B e từ 15 • 2 0 m g/1 s ô k ì m h ã m sự n á y m ẩ m củ a hạt ra u d iếp và cải can h .

N ồ n g d ộ giới h ạ n ch o p h é p (m g/1):

+ N ư ớ c uốn g : T u ỳ th eo L i ô u (’h u â n từ n g nước, ỏ L iên x ỏ (cù) là 0 ,0 0 0 2 ;

+ N ư ớ c sử đ ụ n g n ô n g n g hiộp và nư ớc sinh h o ạ t : L iên x ỏ (củ) là 0 ,0 0 0 2 ;

+ Nước tưới cho tất cà các loại đất (tưới láu dài): 0. 5.
Phương pháp xác định
Có th ể xác (lịn h Bo theo p h ư ơ n g p h á p q u a n g p h ổ h ấ p th ụ n g u y ê n tử, p h ư ơ n g

p h á p phô p h á t x ạ p la s m a IC P (Inductively C o u p led Plaồnia) và p h ư ớ n g p h á p trắc

q u an g . T u y n h iê n , p h ư ơ n g p h á p trắc q u a n g cho độ c h ín h xác k ém h ơ n so với h ai p h ư ơ n g

p h á p trên.

P h ư ơ n g p h á p a l u m i n o n

Nguyên lý: D u n g d ịch th u ố c th ử a lu m in o n p h ả n ứ n g vối Bo tạo th à n h h ợ p c h ấ t

m à u ciô s ẫ m , h ấ p th ụ cự c đại tại bư ớc só n g 5 1 5 n m . T h ê m m ộ t lư ợng n h ỏ c h ấ t tạo p h ứ c

E D T A sẻ n g à n c ả n ả n h h ư ở n g củ a AI, C o, C u , F e , M n , N i, T i, Z n và zirconi ởhàm lư ợ n g

v ừ a phải đ ến q u á trìn h x á c đ ịn h Bo.

T ro n g đ iểu k iệ n n h ư vậy, khi h à m lư ợ ng C u k h ô n g vượt q u á 10 m g tro n g lư ợ n g

m ẫ u p h â n tích thì k h ô n g ả n h h ư ở n g đ ến p h é p xác định. N ếu lư ợ n g cao h ơ n th ì c ầ n tà n g

lư ợ n g E D T A th ê m vào. P h ứ c củ a C u h ấ p th ụ k h ỏ n g đ á n g kể ỏ bước só n g 515 n m . c ỏ th è

loại tr ừ ả n h h ư ở n g n à y b ằ n g cách th ê m m ột lư ơ n g C u tư ơ n g d ư rtn g v à o t h a n g c h u ẩ n .

Bảo quản mẫu

A xit h ó a to à n bộ m ẫ u p h â n tích tro n g khi hào q u ả n đế giừ các k im loại tro n g

d u n g dịch v à n g ả n n g ừ a c h ú n g b á m lên th à n h bìn h . N ôu nước sạch k h ô n g c ó c á c c h ấ t, lớ

l ử n g Lhì m ỗ i l í t m ẫ u th ê m v à o 1,5 m l H N O 3 dặc d ể đ ư a pH củ a m ẫ u đ ế n 2. N ư ớc m ặ t ồ

ao hồ và nư ớc th ả i có th ể c h ứ a các trầ m tích th ì c ầ n p h ải th ê m n h iề u a x it hơn.

Dụng cụ
M á y so m à u q u a n g đ iệ n , k í n h lọc m à u x a n h lụ c, b ư ớ c s ó n g 5 1 5 n m , c u v e t d à y 5 c m .

Thuốc thử
- D u n g dịch b eri gốc: H òa ta n 0 ,9 8 3 7 g b e risu n fa t n g ậ m ‘1 p h â n tử nước, tin h

k h iế t 9 9 ,9 % tro n g 100 m l nước cất, n ế u cần thì lọc, s a u đỏ th ê m nư ớc c ấ t tỏi 5 0 0 m i,

1 m l d u n g dịch n à y c h ứ a 1 0 0 |ig B e.

109
 D u n g dịch c h u ẩ n sử dụn g : H ú t 5 m l d u n g d ịch gốc cho v ào bình đ ịn h m ứ c

100 m l rồi đ ịn h m ứ c b ằ n g n ư ớ c c ấ t tới v ạ c h m ứ c, 1 m l d u n g dịch n à y c h ứ a 5 fig B e .

- D u n g dịch E D T A : H ò a ta n 2 ,5 g E D T A tro n g 30 m l nư ớc cất., th ê m vào 1 giọt

m etyl dỏ 0 ,0 5 % p h a tro n g rư ợ u. T r u n g h ò a d ư n g dịch b ằ n g N H 4O H dặc, lạnh và th ê m

nước c ấ t đ ến 100 m l.

D u n g dịch đ ệ m a lư m in o n : C â n 500 g C H jC ()O N H 4 cho vào tro n g cốc (lu n g tich

2 lít t r o n g đ ó d ã có s ẵ n 1 lít n ư ớ c cất. T h ê m vào 80 m l a x it ax etic đ ặc v à k h u ấ y ch o đốn

khi được d u n g dịch (lồ ng n h ấ t, n ế u c ầ n th ì lọc. H ò a ta n 1 g alu m in o n (au rin tricacb o x ilic

a x it tria m n o n iu m ) tro n g Õ0 m l nư ớc cất rồi đô vào cốc c h ứ a d u n g dịch đ ệ m trên. H ò a

ta n 3 g a x it b enzoic tro n g 20 m l rư ợ u m e ty lic rồi th ê m v ào cốc đ ự n g d u n g dịch

đệm trên , đ ịn h m ứ c b ằ n g n ư ớ c c ấ t tới v ạ c h m ứ c 2 lít.

G elatin : C â n 10 g g e la tin cho vào tro n g cốc có th ê tích 4 0 0 m l đ ã có sầ n 2 5 0 m l

n ư ỏ c cất. Đ ặ t cốc trê n b ếp cách th ủ y và k h u ấ y cho đ ế n khi g e la tin ta n h o àn lo àn . Rót

g elatin n ó n g v ào tro n g b ìn h đ ịn h m ứ c 1 lít đ ã có s ẵ n 500 m l nư ớc cất. Đ ố nguội đôn

n h iệt độ p h òn g, th ê m n ư ỏ c c ất tỏi v ạch m ứ c và lắc: đ ể u . Đ ố d u n g dịch g elatin và d u n g

dịch đ ệ m trê n vào lọ th ủ y tin h tôi m à u có th ổ tích 4 lít. L ắ c đều , g iữ ở nơi lạn h và tối,

d u n g dịch b ề n t r o n g k h o ả n g ít n h ấ t 1 th án g .

Trình tự phán tích

X ứ lý m ẫ u : N ế u tro n g m ẫ u có c h ố t h ữ u cơ m à c ầ n x ác đ ịn h h à m lư ợ ng B e tô n g số

thì p hải xử lý m ẫ u b ằ n g d u n g dịch H N O 3và H 2S O 4. C òn chỉ xác đ ịn h B e hòa ta n t h i lọc

qua m àng lọc 0,45 Jim.

T ạ o p h ứ c với th u ổ c th ử aiu m in o n : D ù n g p ip et h ú t 0; 0 ,1; 0 ,5 ; 1; 2 ; 3; 4 m l d u n g

dịch Be c h u ẩ n sử d ụ n g ch o v ào các b ìn h đ ịn h m ứ c 100 m l. L â y 50 m l d u n g dịch m ầ u

hoặc lượng mẫu chứa ít hơn 200 ị.ig Be cho vào bình định mức 100 ml. Thêm VÀO mỗi
bình 2 m l E D T A rồi th ê m n ư ớ c c ấ t tới th ể tích k h o ả n g 75 m l, lắc đ ể u . T h e m 15 m l d u n g

dịch đ ệ m a ỉu m in o n , rồi th ê m nư ớc cất tới 100 m l và lắc đ ề u h ổ n hợp. G iữ y ên 2 0 phứ t

sa u k hi th ê m a lu m in o n , c h ú ý khôììg để nơi sá n g , lọc n ế u th ấ y c ầ n thiết. Đ o m ặ t độ

q u a n g tro n g c u v e t cỏ c h iề u d à y 5 cm tại b ư ớ c só n g X= 515 n m (k ín h lọc m à u x a n h lục).

D u n g dịch so s á n h là m ẫ u trắ n g .

Tinh kết quả

Dựa vào đưòng chuẩn xây dựng môi tương quan hàm số V = ax + b.
tro n g dó: v: h à m lư ợ n g Bo;

x: m ậ t độ q u a n g .

T ừ đ ó t h a y giá trị m ậ t đ ộ q u a n g đ o đư ợc c ủ a m ẫ u v à o sẽ x á c d ịn h đ ư ợ c h à m lư ợ n g Be.

Độ chính xác và độ lệch

K ết q u ả c ủ a 32 p h ò n g th í n g h iệ m khi p h â n tích m ẫ u tổ n g h ợ p c h ứ a 2 5 0 Ị.ig B e / 1 ;

40 ịi% A . s / 1 ; 2 4 0 |.ig S e / Ỉ ; 6 ịig v /l cho th ấ y B e đ ã đư ợc p h â n tích với độ lệch c h u ẩ n tư ơ n g

đốì là 7 ,1 3 % v à sa i s ố t ư ơ n g đ ố ĩ là 13% .

110
7.5 Xác định m ột sô t ính c h ất khác của nước

7.5.1 Xá(‘ đ ịn h h àm lượng oxi hòa tan tro n g nước (1)0)

Lượng 0 X1 hòa tan trong nưới: rất nhò. ihưíing khoán# s 10 mg/1. 06 bào hòa của
nxi hòn tan tro n g nư ớc ngọt, s ạ c h ò' 0 " C là 1*1 - lõ nig/l. T h ô n g th ư ờ n g lư ợ n g oxi h ò a ta n

tro n g nước chi c h iê m 70 85% lư ợ ng b ảo hòa. L ư ợ n g oxi hòa ta n tro n g nư ớ c th iê n n h iên

và nuỏc th ai p h ụ th u ộ c vào rá c h o ạ t tín h sin h hỏa. h ó a học và lý h ọ c tro n g nước. P h â n

tích D O lầ m ộ t tro n g n h ữ n g m ụ c tiêu q u a n trọ n g đ è đ á n h £Ìá m ứ c độ ô n h iễ m nước,

k iểm tra n h ữ n g h o ạ t tin h và q u á trìn h x ử lv c h ấ t th ả i.

Đ ỏ xác đ ịn h D O có th ế sử d ụ n g các p h ư ớ n g p h á p n h u : P h ư ơ n g p h á p cải tiến azid.

phường pháp điện cực màng nhạy vối oxi và máy (lo.
P h ư ơ n g p h á p cải tiế n a/icl đ ư ợ c s ừ (lụ n g c h o m ẫ u m i n e m n j r < l ặ í ’. c á r m n u n ư ớ c sông...

N g u y e n lý c ủ a p h ư ơ n g p h á p n à y n h ư sau: T ro n g m ỏ i triícinịí k i ế m M n bị oxi h ò a

la n tro n g nư ớc oxi h ó a đ ô n M n 1f dưới d ạ n g M n O /

i\1n2+ + 20H + - 0, = MnO) 4 11,0

2
K hi có m ặ t n \ M n 1' b ị [ k h ử đôn M u 2 ':

Mn()‘2 + 2r + 4H+ = Mn24 + 211./) + 12

D ù n g N a*/S »;0i c h u ẩ n lư ợng l j giải p h ó n g ra với chi thị h ồ tin h bột, từ đó x ác đ ịn h

được h à m lư ợ n g o x i h ò a tan .

Trinh tự phân tích

L ấy 3 0 0 nil m ẫ u nư ớ c cho vào chai có th ể tích lốn h ơ n 300 m l. T h ê m vào 2 m l

d u n g dịch M n S O .| và 2 m l d u n g dịch r . D ạy n ú t và dôc ngư ợc ch ai 1. 5 l ầ n để trộ n đ ểu

d u n g dịch. T h e m c á n th ậ n 2 m l H 2S O 4 đặt: vào th à n h chai rồi đ ậ y n ú t v à dốc: n g ư ợ c c h a i

vài lần. L ấy 204 m l d u n g dịch tư ơ n g ứ n g với 2 0 0 inl m ẫ u nư ớc cho v ào b ìn h la m giác,

th ê m v ào 3 - 4 giọt tin h h ộ t rồi c h u ẩ n độ b à n g d u n g dịch N aỵSyO ;* 0 , 0 2 5 N đ ến khi d u n g

dịch m ấ t m à u x a n h v à trỏ n ê n tr ắ n g ngà.

Tinh kết quả

L ư ợ n g oxi h ò a ta n dư ợc tín h th eo m g/1. C ử 1 ml d u n g dịch N a^S vO * 0 .0 2 5 N tư ơ n g

d ư ơ n g với 0.2 m g D O .

Hoa chất
- D u n g dịch M n S 0 4: H ò a ta n 480 g M n S O 4. 4 H . 2O tro n g n ư ớ c c ấ t, lọc rồ i đ ị n h m ứ c

tói 1 lít.

- D u n g dịch p tro n g k iểm : H ò a ta n 500 g N a O H (h ay 700 g K O H ) v à 135 g N a i

(h ay 150 g K I) tro n g nư ớc cất v à đ ịn h m ử c tới 1 lít. T h ê m v ào d u n g d ịch n à y N a N 3 đã

h ò a ta n tro n g 4 0 m l n ư ớ c cất.

- II>S(X ị đ ặ c .

111
 - H ồ tin h b ộ t 1% .

- D u n g dịch N a g S g O ') 0 ,0 2 5 N : H ò a ta n 6 ,2 0 5 g N a^S .jO rvS H .X ) tr o n g nước c ất m ỏi

sôi rồi l à m lạ n h b ằ n g nư ớc cất, th ê m n ư ớ c c ấ t tới 1 lít.

N goài p h ư ơ n g p h á p trê n ngư ời ta còn d ù n g p h ư ơ n g p h á p xác đ ịn h h à m lư ợ n g 0X1

h ò a tan tro n g nư ớc b ằ n g cách do tr ê n điộn cực.

D ưới đ â y là b ả n g th ể h iệ n h à m lư ợ n g oxi h ò a ta n (m g/1) tro n g nước ở á p su ấ t

760 m m llg và độ ẩ m t ư ơ n g đ ố ì là 100 % (theo E A W A G , 1973):

° c 0,0 0,1 0 ,2 0,3 0 ,4 0 ,5 0 ,6 0 ,7 0,8 0 ,9

0 14,60 14.56 14,52 14,48 14,44 14,40 14,36 14.33 14,29 14,25

1 14,21 14,17 14,13 14,09 14,05 14,02 13,98 13,94 13,90 13,87 1

2 13,83 13,79 13,75 13,72 13,68 13,64 13,61 13,0 / 13,54 13.50

3 13,46 13,46 13.39 13,36 13,32 13,29 13,25 13,22 13,18 13.15
4 13,11 13.08 13,04 13,01 12,98 12.94 12,91 12,88 12,84 12.81
5 12.78 12,74 12,71 12,68 12,64 12.61 12,58 12.55 12,52 12.48
6 12,45 12,42 12,39 12.36 1 2 »3.3 12,29 12.26 12.23 12,20 12,17

7 12.14 12,11 12,08 12.05 12,02 11.99 11*96 11,93 11,90 11,87

8 11,84 11,81 11,78 11,76 11.73 11,70 11,67 11,64 11,61 11,58

9 11,56 l l f3 5 31,50 11,47 11,44 11,42 11.39 11,36 11.34 11,31

10 11,28 11,25 11,23 11,20 11,17 11,15 11,12 11,10 11,07 11 . 0-1
11 11,02 10,99 10,97 10,94 10,91 10,89 10,86 10.84 10,81 10.79

12 10,76 10,74 10,72 10,69 10,67 10,64 10,62 10,59 10,57 10.55

13 10,52 10,50 10,47 10,45 10,43 10,40 10,38 10,36 10,34 10.31

14 10,29 10,27 10,24 10,22 10,20 10,18 10,15 10,13 10,11 10,09
15 10,07 10,04 10,02 10,00 9,98 9,96 9,94 9,92 9,98 9.87

16 9.85 9,83 9 ,81 9 ,79 9,77 9,75 9,73 9.71 9,69 9,67

17 9,65 9.63 9 ,61 9,59 9,57 9*55 9,53 9,51 9,49 9,47

18 9,45 9 ,43 9,41 9.39 9,37 9,36 9,34 9,32 9,30 9,28

19 9,26 9,24 9,23 9.21 9,19 9,17 9,15 9,13 9.12 9 J 0

20 9,08 9 ,06 9,05 9,03 9,01 8,99 8,98 8,96 8,94 8,92

21 8.91 8 ,89 8.87 8,86 8,84 8,82 8,81 8,79 8,77 8,76

22 8,74 8 ,72 8,71 8,69 8,67 8,66 8,64 8,63 8,61. 8,59

23 8,58 8 ,56 8,55 8,53 8,51 8,50 8,48 8,47 8,45 8,44

24 8,42 8 ,41 8,39 8,38 8,36 8,35 8,33 8,32 8,30 8,29

25 8,27 8,26 8,24 8,23 8,21 8,20 8,18 8,17 8.16 8,14

26 8,13 8,11 8,10 8,08 8,07 8,06 8,04 8,03 8,01 8.00
27 7,99 7,97 7,96 7,94 7,93 7,92 7,90 7,89 7,8S 7,86

28 7,85 7,84 7,82 7,81 7,80 7.78 7,77 7,76 7,74 7,73

29 7,72 7,70 7,69 7,68 7,66 7.65 7,64 7,63 7,61 7.60

30 7,59 7,57 7,56 7,55 7,54 7,52 7.51 7,50 7,49 7.47

112
 Nôu gọi V là hàm lưciiH' ọ Ị hòa tan trong mine <J một ;ip suất xác định thì ta có:
sp
y = -7 6—
0

tro n g dó: P m : á p suâi ta i th ờ i (liêm xác định;

s h à m lưỢ ĩìK Ov hòa ta n tro n " nư ớ r tại á p s u ấ t 760 m m llg

th e o b á n g tro n .

7.5.2Xác đ ịn h n h u c ầ u oxi hóa học (COI))

C h ì sỏ n à y d ù n g đố (lánh g iá h à m lư ợ n g chAÌ h ữ u C<1 r ủ a nước th ả i và sự ô n h iễ m

nước tự n h iên , r o ĩ) là lư ợ ng oxi cần th iết cho q u á trin h oxi hỏa hỏn họ c cá c c h ấ t h ữ u cơ

trong nước th à n h C()*> v à nước.

Đ ế xác d ịn h C O I) người ta ih ư ờ n g sử (lụng m ột chat oxi h ó a m ạ n h tro n g m ôi

trư ờ n g axit, c h ấ t th ư ờ n g dược sử đ ụ n g l à K ^ C ỉ v O y . K h i (ló x â v ra p h ả n ứng:

C h ấ t hữu cơ + K 2C r 20 7 + ỉ V — C 0 2 + l l 20 + 2 C r 3+ + 2 K f

L ư ợ n g d ư C.ToOj đư ợc c h u ẩ n độ b ằ n g đ u n g dịch m uối F e~ f vối chỉ th ị ax it

p h e n y l a n t h r a n i l i c , m à u chỉ thị c h u y ể n từ tí m đỏ s a n g x a n h lá c ẵ V.
Trinh tự phản tích
L ấy 20 m l m ẫ u n ư ớ c cho v ào b ìn h hồi lư u , rồi th ê in vào H gS O .f (10 m g C r thì c ầ n

0,1 g H gS O .ị). T h ê m v ào 10 m l (lung địch K X r / ) y 0 .0 2 5 N và m ộ t vài h ạ t th ủ y tinh.

L á p ố n g sin h h à n th ủ y tin h n h á m . T h ê m v ào từ từ 30 m l H*>S04 đ ặ c có c h ứ a A g 2S 0 4

q u a p h ầ n cuốỉ ố n g sin h h à n và lác đ ể u hổn hợp tro ng khi th ò m axit. D u n hồi lưu tro n g

hai giờ. Đ ê nguội v à rử a sin h h à n hồi lưu b ằ n g nirôc c ấ t. P h a lo ãn g h ỗ n h ợ p b ằ n g nước

c ấ t tới t h ê tích k h o ả n g 150 11) 1, đô nguội. C h u ẩ n lượng h ie ro m a t d ư b ằ n g m u ố i F e với

chỉ thị a x it p h e n y la n th ra n ilic . C ủ n g tiến h à n h m ộ t th í nghiệni m ẫ u tr ắ n g n h ư đối với

m ẫ u p h â n tích.

Tính kết quả

C O D (m g/1) =
20 m ỉ m ẫ u

tro n g đỏ: a: th ể tích F e c h u ẩ n độ m ẫ u t r ắ n g (m l)

b: th ổ tích Fe~* c h u ẩ n dộ m ẫ u (m l)

N: n ồ n g độ đ ư ơ n g lư ợ n g c ủ a d u n g dịch VcJi
Hóa chất
K<>Cr >Oy 0 . 0 2 5 N : H ò a ta n 12,2 5 9 g K .jC r.jO y (d ã sây k h ô h a i giò ỏ 105°C) tro n g

n ư ỏ c c à t và th ê m n ư ớ c tới v ạ c h m ức.

H 9S O 4 đ ặ c có Lhẻm 2 2 g À g .> S 0 4cho m ộ t c h a i 9 lít .

113
 - D ung dịch Vc2' (), 1 N : Hòa tan 39 g Fc?(NH4)v S O jfiH >0 tinh kh iế t trong nước
cất, thêm 2‘ 0 ml H.,S0.J độc. dể nguội rồi định mức tỏi 1 lít.
- Ag*,S().t tinh khiết bón học.

- HgSO,j tinh khiết hỏa học.

- C h ỉ thị 1 %: Hòa tan 0 , 2 g axit phenylant.hrani.lic trong: 10 0 ml Na<>C( ) 3 0 ,2 %.

7.5.3Xác đ ịn h n h u cầu oxi sin h hóa (BOD)

Nhu cầu oxi sinh hóa là lượng oxi dã sử dụng trong quá trình oxi hóa các c h ấ t
hữu cơ bởi các vi sinh vật. Trong IUÍỚC, khi xả y ra quá trình oxi hóa sinh học thì các vi
sinh vật sử dụng oxi hòa tan. Vì vậy, việc xác (lịnh tồng lượng oxi hòa tan cần thiết cho
quá trình phân h ủ y sinh học là r ấ t quan trọng để đánh giá ảnh hương của dòng c h à y
đôi với nguồn nưóc.
T ro n g thực tế, người ta không thể xác định dược lượng oxi cần thiết đê phân h ủ y
h o à n t o à n c h ấ t h ữ u cơ. m à c h ì c ầ n x á c đ ịn h lư ợ n g oxi c ầ n th iế t c h o 5 n g à y đ ầ u với n h i ệ t

độ ủ 2 0 ° c trong phòng tôi dế tránh quá trình quang hợp, chi tiêu n ày kí hiệu là B O D 5 .

Ph.ư<fng pháp xác định

C h u ẩ n bị dung dịch pha loãng: Nưốc pha loăng được ch uẩn bị ỏchai to,rộ n g
m iệng b ằ n g cách thổi không kh í sạch ỏ 2 0 ° c vào nước cất và lắc nhiểu lần cho đến khi
bão hòa oxi, s a u đó thêm 1 mỉ dung dịch đệm photphat, lm l du ng dịch MgSO,ị, 1 ml
C a C l ‘2 và 1 ml FeCl'*, rồi dịnh mức tối 1 lít bằng nước cất. T ru n g hòa mẫu nước p hân
tích đến pH = 7 b ằ n g M iSO.ị IN h a y bằng NaOH IN. Pha loãng m ẫu nước trước khi x á c
định bằng nước hiếu khí đã chuẩn bị trước theo các mức sau:
+ 0,1 - 1% dôi với những mẫu nước có dòng chảv mạnh
+ 1 - 5% đôi với những mẫu nước công chưa hoặc đã ciể láng
+ 5 • 25% dối với nước đã bị oxi hóa
+ 25 * 100% đối với nước sông đã bị ỏ nhiễm
K h i p h a l o ã n g c ẩ n h ế t sứ c t r á n h k h ô n g đ ể oxi c u ố n th e o . S a u k h i p h a l o ả n g x o n g
cho mẫu vào tron g hai chai để xác định BOD (thường là chai có thể tích 300 ml), đóng
kín nút ch ai, m ột chai dùng đô ủ 5 ngày ở nơi tôi tại nhiệt độ 2 0 ° c , một chai dù ng dc
xác định DO ban đầu trong mẫu pha loãng.
Tinh kết quả
Lượng B O D được tính theo 111 g O JÌ

HOD- = P-Ị-líl2-
P
trong đỏ:
Dị : lượng oxi hòa tan (mg/1) của dung dịch mẫu dá pha loãng sau 15 phút;
 I) , : lượng oxi hòn tan (mg/l) trong mẫu sau f> ngày ù;

l} : hệ sô pha loãng thíỢc tính như sau.

p_ Thể Iích mầu nước đe-m đi phản tích

The tích mẫu nước + thể tích nước pha loãng

H ỏa c h ấ t

D u n g dịch đệm photphat: Hòa tan 8,5 g K H 2 P 0 4, 2 1 , 7 5 K 2 H P 0 4, 3 3,4 £

Na , Ỉ I P 0 4 .7H , 0 và 1 . 7 g NH.jCl trong khoảng 500 ml nước cất rồi định mức tới 1 lít.

D ung dịch M g S 0 4: Hòa tan 2 2,5 g MgSO.j.THvO trong nước rồi định mức tới
1 lít.
- CaCl«>: Hòa tan 2 7 ,f> g trong 1 lít nước cất.

- F 0 C I 3 : Hòa tan 0 ,2 5 g F e C l:ỉ.6H20 trong 1 lít nước cất.

- H2 S 0 4 IN v à N a O íỉ IN ,

7.5.4Xác đ ịn h m àu sắc
Nói ch u n g nước thiên nhiên sạch không có màu. T rong thực tể nưóc thường có
màu do sự có m ặ t của một sô c h ả i màu hữu cơ và các hợp chất của F e +. Nước thải có
thể có sắc thái khác nhau. T ro n g nhiêu trường hợp màu của nước còn do các vi sinh vật,
các hạt bùn, các thực v ậ t sống trong nước, các sunfua, các ch ất lờ lửng g â y nèn. Trước
khi xác định m àu cần lọc m ẫu nước. Đối vói nước có chứa nhiều c h ấ t lơ lửng, cần để
làn g rồi xác định m àu của phần nước trong. Việc xác định chính x á c v à hoàn toàn
khách quan m à u cùa nưốc là việc tương đối khó, nhiều khi phải mô tả về sắc thái và
cường dộ m àu b ằ n g lời chứ không phải bằng con sô" định lưựng.

Có thể x á c định m àu sá c của nước bằng mát dựa trên sự so sánh với một loạt mẫu
chuẩn hoặc b ằ n g cách ghi phô hấp thụ của mẫu nước trong miổn khả kiến. Cách thử
nhất rỏ rà n g kh ông được chính xác, chi cho ta biết sác thái và cường độ g ầ n đú ng của
màu (độ đậm nhạt). Cách thứ hai chính xác, khách quan, nhưng đòi hỏi p h ải cỏ thiết bị
dát tiền và kh ô n g thực hiện được trong những điểu kiện phân tích tại chỗ.

Dưới đ â y là phương pháp xác định màu sắc của nước theo cách so sánh với dãy
dung dịch ch u ẩ n cỏ m àu sắc tương tự và việc so sánh được thực hiện b à n g cách đo trôn
m áy so m àu q u a n g điộn. T ro n g thực tế nước thương có màu sắc gần với m à u của dung
dịch hỗn hợp K .,C r 2 0 7 và CoSO.ị, nên người ta thường (lủng dây du ng dịch của hỗn hợp
(Ịỏ làm d ãy ch u ẩ n đê so sán h xác định màu của nước.
T rin h tự tiế n hành

Đường ch uẩn: C h u ẩ n bị 1 0 ống đo Nessler, dùng pipet lấy lần lượt và o mỗi ống 1 ,
2, 3, A, 5, 6 , 8 , 10, 1 2 , 14 ml d u n g dịch 1 và them dung dịch II đến thê tích 10 0 ml. Độ
m àu rủa d ây du ng dịch chuẩn (ỉó (lược biểu diễn trên th ang màu theo h ả n g sau:

115
 T h ể tích d u n g dịch 1
0 1 2 3 4 5 6 8 1 0 1 2
(ml)

Thể tích d u n g dịch 11

1 0 0 99 98 97 96 95 94 92 90 84
(ml)
-
Độ m à u 0 5 1 0 15 2 0 25 30 40 50 80
__ J
Đo m ậ t độ quang của dung dịch chuẩn trên m áy so m àu, sử dụ ng cuvet có chiều
dày 1 - 1 0 mm. Để xác định độ m àu của mẫu nước, cho nước vào cu v et v à tiến hành đo
màu như đã là m đối với mẫu.
Hóa chất ưà dụng cụ
- M á y so m àu q u a n g điện.
- Ống đo Nessler, th ể tích 100 ml.
- D u n g dịch I: Hòa tan 0,0876 g K 2 C r 2 0 7, 2 g C 0 S O 4 .7 H 9 O và 1 ml d u n g dịch
H 2 S 0 4 đặc trong nước cất th à n h 1 lít.

- D u n g dịch II: D un g dịch H 2 S O 4 loãng (1:10 0 0 ).

7.5.5X á c đ i n h đ ộ d ẩ n đ i ệ n r i ê n g

Nước tinh kh iết hầu như không dẫn điện, vì nước p hân ly r ấ t ít. Nhưng các châ't
tan trong nưốc phân ly thành các cation v à anion nèn các loại nước thiên nhiên cũng
như nưốc th ả i lại có tính dẫn điện. Độ dẫn điện riêng theo định n gh ĩa là giá trị nghịch
đảo của điộn trỏ riêng (là diện trờ của dung dịch nằm giữa hai cực có bể m ặt 1 cm 2 và
cách nhau 1 cm) của dung dịch. T ạ i một nhiệt độ xác định, độ dần điện riêng phụ thuộc
vào nồng độ các cation và anion, tức là vào thành phán của d u n g dịch.
Để x ác định độ dẫn diện riê n g của dung dịch người ta d ù n g m ảy đo độ dẫn (có thê
đo điện trở tron g kh oản g 5 0 - 100.000 íì), dù ng các cực p latin v à bình đựng d u n g địch
nghiên cửu kèm theo máy.
M ẫ u nước xác định độ dẫn điện thì không được xử lý v à nên xác định n g a y sau
khi lấ y m ẫu.
Để đo độ dẫn điện của đung dịch, người ta cho d u ng dịch vào bình đo, n h ú n g vào
đó hai cực p latin, nối hai cực với m á y do. Độ dần điện riêng được tính theo công thức:

trong đó: x: độ dẫn điện riêng;

R: điện trở đo được;
K: h ằ n g sỏ' tỷ lệ thường được gọi là h ằ n g s ố bình đo hoặc h ằ n g số hộ
cực.
K phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước c ủ a hệ cực và hình d ạ n g cùa bình đo. Trước
khi xác định độ dẫn điện riên g của dung dịch nghiên cứu phải x ác định K, hoặc thường

116
nói là chuẩn hóa hệ cực. ỉ)e ehuAn hóa hộ cực* người ta do (tiện t rở của d u n g dịch KC 1 có
nồng clộ xác định. K dược tính theo công thức:

K = 12 7 8 .R .10 6

trong dó: R: giá trị tru n g bình cùa .điện trở dung dịch do được;
12 7 8 : độ (lẫn điện riêng của du ng dịch KOI 0,01 M ỏ 2 0 ° c ,

Trình tự tiến hành

C h u à n hóa hộ cực: T rá n g binh đo 3 lần, mỗi lần bằng vài ml du ng dịch KC 1
0 ,0 IM, trán g hệ cực củn g bằng dung dịch đó. N gâm dung dịch và hệ cực trong m áy điều
nhiệt cỉé cỏ n h iệt độ 2 0 ° c (kiếm tra bằng nhiệt k ế có độ chính xác 0 ,1°C ) . Đo điện trở
cùa dung dịch trên m áy do độ dẫn và xác định K dựa vào công thức trôn. Cho dung dịch
(•huân vào õ - 1 0 bình và t iến hành do như v ậ y, lấy kết quả tru n g bình đê tính K.
Đố nước vào hai binh ilã được trán g trước 3 lán mỗi lần b à n g v à i ml nước cần xác
(lịnh độ dần. ngâm các bình vào bể nước của m áy điểu nhiệt dã điểu chỉnh sẵn ỏ 2 0 °c
cho đến khi nước trong bình có được nhiệt độ dó. N h ú n g hệ cực vào bình thứ nhất nhiều
lán để rửa hệ cực. N h ú n g hệ cực vào bình thứ h ai và đo điện trỏ. Ghi kết qu ả R đo được.
Nếu phải đo nhiều m ẫu có độ dẫn khác nhau thì mỗi mẫu dù ng 3 bình, h ai bình để rửa
hệ cực, bình th ứ 3 để đo độ dẫn.
Có thể đo ớ nhiệt độ khác nhau, nhưng phải xác định chính x ác nh iệt độ đo của
nước rồi dù ng b à n g hiệu chỉnh để đưa về độ d ẫn ở 2 0 ° c . Độ dẫn ỏ 2 0 ° c được tính theo
cõng thức:

X = K.f. 106/R
trong đó: K: h ằ n g sỏ hệ cực;
f: hệ sỏ hiộu chỉnh nhiệt độ;

R: điện trỏ đo dược.

Hóa chất và dung cụ
- D ung dịch K C 1 0 , 0 1 M: Hòa tan 0,7456 g KC1 tinh kh iết hóa học (đã được sấ y
khô ở 1 0 0 ° c v à để nguội trong bình hút ẩm) trong nước c ấ t hai lần th à n h 1 lít dung
dịch ỏ 20°c.
~ M á y đo độ dẫn (dùng dòng xoay chiều), có thể đo được điện trở từ 5 0 -100.000 ũ .
- M á y điều nhiệt.

117
C hương 8

Phân tích khí

8.1 Lây mẩu không khí

TsinR thấp n h ất c ủ a khí quyển đến độ cao 11 km (lược gọi là tầ n g dối lưu. Các khí
trộn lẫn tron# tần g đôi lưu có thành phần tương (lôi 011 định và cỏ ý nghĩa lớn dốì vối
dời sòng sinh vạt. 0 đ â y , sự vận chuyển không khí xảy ra m ạnh và hình thành CÁC đám
m ây (lược xom như là n h ữ n g yếu tô thời tiết có ảnh hường tới các hộ sin h thái rủ a sinh
quyến
Bitntf viộr sứ (lụng các dụ ng cụ đặc biệt, người la có thể xác định (lưực các tính
( lìỉVt khíir nliau r u a k h ô n g khí. Những phương pháp sau dây đă dược sử dụng đổ lấv
mẫu không khí. c ỏ 2 nhóm phương pháp chính:
Phươm* pháp tiếp cận lấy mẫu ướt
Nữ dụng chai hoặc ông lây mau (hình 8 .1) dược làitì (láy h àn g ch ất lỏng có kha
nan<j hòa tan lì các c h ấ t khí. T ro n g nhiêu trường hợp h ay sứ dụng nước cỉã (lược axit
hỏa. Khi lìiiVỉr được th áo di. không khí sẽ xâm nhập vào th a y thế. T ro n g phòng thí
nghiệm, mầu khỏng khí có thê được chuyển sang dụng cụ phân tích bàng cách cho chất
lổng tương tự vào hình lấy mầu.

«» II

V —

ế \
'■ J
Hinh 8.1. Ổng lấy mẫu khi

Nhược (liếm của phương pháp n à y là một sỏ chất k lì í cỏ thế hòa tan vào ch ất lỏng
Ngược lại* chất long c ũ n g có thể bay hơi vào trong mẫu khí. Hơn nữa, khi lấy m ẫu khí
củng như khi chuyển c h ấ t kh í vào dụng cụ phân tích cẩn phải sử d ụ n g một lượng khá
lớn rác chất lỏng.

119
 Phương pháp lấy mẫu khò
Trong phương pháp này, khí được lấy vào trong bình lấy mẫu nhờ hệ thông bơm
hoặc máy hút cho đến khi thế tích của bình được trao đổi với không khí ít nhất là 6 lần.
Trong phòng thí nghiệm, không khí trong bình lấy mẫu dược chuyển trực tiếp tới dụng
cụ phân tích b ằ n g ch ất lỏng (thích hợp nhất là dùng th ủ v ngân).
Thông thường, để kiểm tr a những hợp phần đặc biệt như hơi cồn, hơi chất độc
trong không khí của v ù n g công nghiệp, mẫu khí có thể được đưa trực tiêp vào tron g các
dụng cụ đo tại vị trí cần xác định. Bản chất của phép đo là khác nhau từ đơn giản như
ống hấp phụ với những chất đặc biệt để cho vùng màu sắc tương ứng với hàm lượng rủa
chúng, đến các dụ ng cụ đ ắ t tiền đế đo c o và SO«2 - K h ô n g kh í cần phân tích (tược bờm
qua "bình phản ứng”, ndi đã có sẵn các chất hóa học cần thiết, Sản phẩm được hình
thành có thể dược xác định bằng phương pháp so màu hoặc một sỏ* kỹ thuật khác.
Để Lấy một lượng nhỏ mẫu khí, có thể sử dụng bơm hút bằng nhựa có nắp đậy rất.
thuận tiện để lấy m ẫu v à ch uyển m ẫu khí s a n g dụng cụ do.
Một s ố dụng cụ k h á c để lấ y m ẫu khí là một bình có thổ bơm khí vào ở áp s u ấ t lỏn
hơn ỏ khí quyển (như quả bỏng c h ẳn g hạn). Do được nén ở á p s u ấ t lớn nên ch ú n g dễ
dàng chuyển sa n g d ụ n g cụ do. T u y nhiên, do bị nén ở áp s u ấ t cao nên các khí có thế
khuéch tán qua vỏ bình vổi các tốc độ khác nhau. Vì vậy, không nên đô mẫu quá lâu sẽ
anh hưởng đến thành p h ầ n của chúng.
Đôi với một c h ất kh í nào đó có khả n ằng hòa tan tốt tro n g nước, có thể d ù n g nước
để hấp thụ làm tăng hàm lượng của chúng cho quá trình phân Lích. Thường sử dụng
nưỏc có thêm những chất, thích hợp đổ tăng khả năng hấp thự của chúng.
K h í dược phân tích được lọc q u a m àng lọc clể x ác định các phần tử ran b ằ n g kính
hiển vi h a y phương p háp hóa học.

Đ ể qu an trắc khói xả từ n h à m áy hoặc xe cộ v à o trong không khí, việc phân tích

cần phải tiến hành ờ cả dòng đốt kiột và tại ống xả của xe.
. Sơ đồ dụng cụ lấy mẫu khí ngoài khí quyển:

o
D ồng hồ do
lưu lượng
D ầu hút và nhiệt k ế

8.2 Xác đ ị n h m ộ t sô t í n h c h ấ t v ậ t lý c ủ a k h ô n g k h í

Cường độ gió: G ió dược xem là yếu tô' sinh th ái q u a n trọng vì nó có khả n ăng
làm thay dối không k h í v à các yếu tô> môi trường như n h iệ t độ, ánh sáng, cân bằng
nước... Gió củng là yếu tô ảnh hương đến đòi sống của thực v ạ t cũng như dộng vật.

120
 Bawl o n (lưa r a 12 c;Vị ><l:mh Ịíin (lựa vào tỏv iln IHÕ nh u SÍIU í bring 8.1).

Bang 8.1. Phan loại gio

C a p g ió L o ạ i g ió T ố c đ ộ g i ó (km /h)

0 L ặn g gió (Calm) < 1

1 K h í ch uycn dộng nhọ (Light air) 1 • 5(3)

2 Gió rất nhọ (Ligh t breeze) 6 - 1 1 (9)
3 G ió nhọ (Gentle breeze) 1 2 - 19 (16 )

4 G ió m át (Fresh breeze) 2 0 - 28 (2 1 )

5 Cĩió tr u n g bình (Moderate breeze) 29 - 3 8 ( 3 4 )

6 G ió mạnh (Strong breeze) 3 9 - 4 9 (4 4 )

7 G ầ n lô(* (N ear ga lo) 50 - 61 (55)

8 Lỏe ((ĩale) 62 - 74 (6 8 )
ỉ) Lốc mạnh ( S t r o n g g;ilo) 75 - 8 8 (8 2 )

1 0 Bào (Storm) 89 * 1 0 2 (9(5)

11 B ã o mạnh (Violent storm) 10 3- 117 (110 )
1 2 B ão r ấ t m ạnh (lỉu rri ca ne) > 117

* Sô trong ngoặc chỉ già trị trung bình

Cổ nhiều d ụ n g cụ k h á c nhau dùng để đo tôc độ ị(\ó (được gọi ch un g là m áy đo gió

Anemometer).
- Loại qu ay vòng: Có hình dọng như ờ hình 8 . 2 gồm ba nùa hình cầu hướng gió và
làm quay đồng hồ đo gắn ỏ trục xu n g quanh. Loại này (lược sừ dụ ng r á t phố biến ở các
trạm kh í tượng. Tốc (lộ gió đưực tính bằng m/s hoặc km/h.

Hình 8.2. Thiết bị đo gió kiêu hình chén Hình 8.3. Thiết bi đo g ió kiếu côi xay

Một d ạn g k h á c như ở hình 8 .3 có một vòng tròn (lọt và một chong chóng qu ay, có
thổ m ang vác và di ch uyển dỗ dàng.
 - Loại đo gió d ạ n g (!ĩn áp lực: Đìa áp lực cỏ dường kính khỉing 30 em. Khi gìỏ liic
dộng viio dĩa n à y sổ dược chuyến thành sự chuyển dộng của tý Ịệ chin trôn bàng chia (lộ.
H ư ớ n g g ió : Hướng gió được xác định dựa vào địa
bàn từ tính. C á c hướng được chia làm 16 tý lệ theo hướng
(lịa lý (hình 8.4).
A p s u ấ t k h í q u y ể n : K hi lên cao áp su ấ t sẽ giảm ,
t rung bình sẽ g iâ m di 1/30 khi lên cao 275 ra. T u y nhiôn, tỷ
lộ và thành p h ầ n của k h í quyển thì hầu như không th ay
đôi tí tầ n g gán m ặ t đất. Ap su ấ t không kh í không chỉ th a y
đối theo độ cao m à còn th a y đối theo nhiệt độ. T ạ i độ cao 0
111 (so với m ặ t biến tru n g bình) thì áp su ấ t không kh í là
1 0 1 3 , 2 5 m ilib a rs (760 mraHg). Do sự biên động của áp suất Hình 8.4. Địa bản từ tinh

kh í quyển giữa cáo v ù n g k h á c nhau nên hình th àn h sự

chuyên động của kh ô n g k h í trên bể m ặt đất. áp s u ấ t k h í quyển có liên quan tới lìlìiều
yếu tô v ậ t ]ý như thòi tiết v à kh í hậu. Ap su ấ t k h í quyến cũng là một chi tiêu mói
trường.
Đe do á p su ấ t, người ta sử dụng m á y đo (B arom eter) dựa trên nguyên tac n âng
cao hay hạ th ấp của cột th ủ y ngân bẽn trong ông thủy tinh. K ế t quá được biếu diễn
bằng m m lỉg hoặc m ìlibars.
N h iệ t d ỏ : N h iệ t độ là yêu lo ’ sinh thái dược đê cộp tới r ấ t nhiều vì tác dộng qu an
trọng của nó tới qu á trình tổng hợp v ậ t chất, sinh trưởng và p h á t triển của sinh vật.
C ác sinh v ậ t có kha n ă n g thích ứng với biôn độ dao dộng rộng của nliiệt dộ đước
gọi là Kurythermal và dao động hẹp được gọi là Stenothermal.
N hiệt độ biến động m ạnh trong môi trường kh ông k h í nưổc v à có ảnh hương tới
môi trường, n h ấ t là độ ám và gió. T u y nhiên, sự dao động n h iệt theo n g à y đêm, m ùa có
ý nghĩa quan trọng hổn trong sinh thái học so với các số liệu đơn lẻ.
N hiệt k ế đo n h iệ t độ tổĩ đa và tối thiểu có d ạ n g như hình 8.5.

C ấu tạo gồm 1 ống hình th ủy tinh có d ạn g chừ u , bình chứa ỏ nhánh hôn trái có
dạng ông hình th ẳn g , còn ỏ bên phải có dạng hình quà lê. P h ầ n dưới của ống hình chữ
Ư dược chửa d ẩ y th ủ y ngân v à phần còn lại là Creosote. Bình chứa ở phía trái được làm
dẩy một cách liên tục b ằ n g Cresote, còn ở bình chứa d ạ n g quả lô ở hôn phải là n g ắ t
quãng. Thước n h iệ t đệ đã được c h ế tạo cố định ỏ từng nhánh trái v à phải c ủa ỏng chừ
u , phía trá i là n h iệ t độ lổĩ thiểu, còn nhánh phài là nhiệt, độ lôi da. S ê xuất hiện một
lớp mỏng trên bổ m ặ t lớp th ủ y ngân, nếu như có s ắ t ò tron g mao quân, lớp này sẽ di
chuyển theo mực th ủ y ngân.

Buổi sán g , người ta dù ng một nam châm từ tính hình m óng ngựa để d ặt mức
thủy ngân ơ h ai n h án h . Đế nhiệt k ế trong bóng râm 24 giờ, n h iệt độ sỗ (lược ghi lại ở 2

nhánh của n h iệt kế. N h iệt độ tối thiểu được ghi n h ận ỏ n h án h bên trái và nhiệt độ tỏi
(la được ghi n h ậ n ỏ n h ánh bên phải.

122
 _nn

Hỉnh 8.5. Sơ đố nhiệt kẻ Hinh 8.6. Sơ đố ẩm kè

D ô ả m tư ơ n g d ô i ( R ỉ ỉ ) : l)ộ am biêu thị hàm lượng lìõi nước có trong không khí,
th òn g thường (lao độn# trong khoáng 0 , 0 2 * 'i% khôi lượng. 1)6 atn phụ thuộc rấ t nhiểu
vào (tỏ cao và nhiệt ỉlộ. I)ộ am sè giam (lan khi lôn cao và gần như b ằ n g không ở dộ cao
8 1 0 km. I)ộ âm tu yệt dối là lượng hơi nước có mặt trong không khí (biểu thị bang tý lộ
vế khôi lượng) và dược biểu thị ỉà ltíỢng hời nước bào hòa có trong không k h í ơ nhiệt độ
và á p suất nào đó. Biên độ ấm có ánh hường dồn quá trinh bay hơi nước. Nỏ có ảnh
hương đến nhiột (lộ, á n h s á n g và cỏ vai trò quan trọng nham diổu chỉnh sự phân bố và
hoạt dộngcủn sinh vật.
Để đo độ ẩ m tương đốì người ta đùng m áy đo độ ẩm loại q u a y SỂ> (Dial type
hydrometer), loại ghi dồ thị (Hydrographs), h a y bộ cảm ứng diện tử (Blectrical sensing
đevicr). T u y nhiên, loại do độ âm (Psych 1*0 meter) dược sứ (lụng nhiều nhốt,
M áy do ấm (Psychrom elcr) pồm 2 bầu nhiệt k ế (hình 8 .6 ), một bên khô (O) v à một
hôn ướt (W). Hầu nhiột kẽ ướt đước duy trì độ am tuyệt (lối hằng cách bọc quanh nó một
lớp vài mỏng dược n h ú n g vào trong nước.

8.3 Một sô tính chát hóa học của không khi

Hỗn hợp của nhiều loại khí với các hạt nhỏ rắn Vỉi lòng tạo thành 1 lớp vỏ khí
quyến bao quanh T rá i Đ ấ t cỉên độ Cĩ\0 trôn dưới 10.000 km. 'Prong đó, kh o án g 9 5% vậ t
chất cưa kh í C|uvển tập tru n g ờ lỉộ cao dưới 19 kin.

123
 B ản g 8.2. Thảnh phấn của không khí khò, sạch ỏ độ cao của m ặt nước biển

C hất khí Hàm lượng *

n 2 78,085 %
02 ‘20,916%
co2 320 ppm
co 0,1 ppm
N20 (Đinitơ oxit) 0,5 ppm
N0 ‘2 (Nitơ đioxit) 0,02 ppm
so 2 1 ppm
He (Heli) 5,24 ppm
Ne (Neon) 18,18 ppm
Ar (Argon) 9340 ppm (0,934%)
Kr (Kripton) 1,14 pprn
Xe (Xenon) 0,087 ppm
NH-ị (Amoniac) 0 đến vết
H2 (Hiđro) 0,5 ppm
CH4 (Metan) 2 ppm
03 (Ozon) 0,02 *0,07 ppm
(th ay đổi theo mùa)

* : % theo thế tích

B â n g 8.2 cho th ấ y, th àn h phần của không k h í sạch và khô ở độ cao ngay trên m ặt
biển, thành phần chính là N*> và o 2 và tương đôì ổn định theo thòi gian. Mặc dù một
lượng lớn các loại nhiên liệu hóa thạch đả được dốt cháy trong thế kỷ này, hàm lượng
0*2 trong khí q u yển v ẫ n kh ô n g th a y đôi kể từ khi đo dạc các s ố liệu chính xác đầu tiên.
0<2 sử dụng cho các quá trình đốt ch áy, hô hấp v à p hân h ủy c h ất hữu cơ lại được bù lại
nhờ quá trình quang hợp,
Các loại oxit của nitơ, lưu huỳnh, cacbon và ozon được xem là những chất gây ô
nhiễm quan trọng. Có sự biến đổi chậm về sự tích tụ C 0 2 và điều n à y có thể đã có ảnh
hưởng đến k h í h ậ u T rá i Đất.
Hơi nước có m ặ t trong kh í quyển có nồng độ th a y đổi thường x u y ên . Bụi và các sol
kh í (aerosol) có m ặ t trong kh ô n g kh í và nhiều lúc, nhiều nơi là c h ấ t ô nhiễm nghiêm
trọng.
Những ch ất riêng biệt: Nhừng chất riêng biệt trong không khí có thể gặp ỏ
dạng rắn hoặc lỏng. C ác d ạ n g rắn như khói, bụi, còn d ạ n g lỏng như sương mù, sương
muối. C h ú n g là những p h ầ n tử có kích thước lớn hơn p hân tử nh ư ng lại đủ nhỏ dể tồn
tại trong không k h í v à được gọi là sol khí.

124
 Hàm lượng của các chái đặc biệt này trong không khí thay đổi m ạnh . Nỏ có nguồn
góc từ các quá trình t ự nhiên như £ 1 0 , núi lửa, plìAn hoa, bào từ, các p h ầ n phân h ủy của
các d i a l hữu cơ,... và có thẻ do hoạt (lộng của con người như công nghiệp khai khoáng,
dốt nhiên liệu,...
C ác chất lơ lửng trong không khí có thể g ã y nhiều bệnh như dị ứ ng: hen x u y ễn ,
viêm phối, viêm cuông phổi. T rong tự nhiên có một sô loại cây có khả n ă n g hút thu bụi
làm sạch không khí.
Những phương pháp sau d ã y được sử dụ ng để đánh giá các c h ấ t đặc biệt trong
không khí:
1 . Phương p h á p trọng lực: D ù n g để đánh giá các cấp hạt bụi > 1 ịim ờ các v ù n g
công nghiệp hoặc th à n h phô". Phương pháp này dùng một hình th ủ y tinh rộng m iệng,
sạch dể ỏ nơi cần x á c định. S a u một thời gian nhất định (vài giờ hoặc v à i ngày), bụi
lắ n g dược thu gom v à dem cân. K ế t quả được biểu diễn bằng g am (khối lượng bụi trên
một dơn vị diện tích trong một đơn vị thòi gian).
2. Phương-pháp va đập: Phương pháp n ày sử dụng dụng cụ va đập như ở hình 8.7.
Nguyên lý ch u n g của phương pháp này là các phần tử bụi rắn sẽ không có khả n ă n g bị
thổi di khi có sự th a y đổi nhanh chóng hướng thổi, chúng bị cản lại và rơi xuống tại các
bể m ật Con (Collecting surface). T u y nhiên, phương pháp này không có khả n ă n g thu
dược các h ạ t bụi có kích thước rất nhỏ.

Dầu vào ►

Đầu ra

Hình 8.7. Thiết bị va đặp

Dựa vào công s u ấ t của m áy hút (hay m áy bờm) mà biết được lương không k h í thổi
qua dụng cụ va đập n à y. T ừ đỏ có thể tính được khôi lượng bụi trên m ột đơn vị th ể tích
không khí (như m g/m‘Y
3. Phương p háp kết tủa tình điện: Phương pháp này sử dụ ng d ụ n g cụ tĩnh diện có
chứa một cột ion tích diện âm rấ t cao (15.000 - 30.000 V.D.C) và m ột d ụ n g cụ h ú t thu
được tích điện dương từ m áy biến th ế (hoặc m áy chỉnh lưu).
T rong phương pháp này. một thể tích kh í n h ấ t định được dưa qu a dụng cụ kêt tủa
tĩnh điện. C ác phần tử rắn được tích diện âm ỏ cột ion âm sẽ được kết tủ a v à thu n h ậ n ỏ

125
ống tích diện dương. C á c phầrt tủ rắn được tập tru n g đom cân khôi lượng và cỏ thẻ đcm
đếm sô lượng dưới kính hiến vi.
4. Phương p háp lọc: T ro n g phương pháp n à y một thế tích lớn không khí được cho
qua một m àng lọc (hoặc g iâ y lọc đã biết trước khối lượng). S a u đỏ đem cân lại khỏi
lượng và tính toán lượng bụi (khôi lượng bụi/thế tích khí). Phương p háp này có thê t ách
được các h ạt bụi có kích thước cở 0,05 um.
I i ụ i và c á c h tá c h b u i t r o n g k h ỏ rtg k h í: C ác thể lơ lửng trong không khí làm
ảnh hương đến án h sáng. Nó có th ể bám bụi g â y b ẩ n qu ần áo, đồ dùng, làm m ất màu
các cóng trình x â y dựng và đôi khi x u ấ t hiện các p hản ứng hỏa học.
Kích thước của c h ú n g có thê th a y đổi, thông thường trên 90% có dưòng kính trên
30 ^m, và lán nhất là 1000 Jj.ni. Những hạt lớn hơn dễ dàng bị láng đọng (lo trọng lực.
Những hạt nhỏ (< 1 0 0 (im) cỏ th ể tồn tại lơ lửng trong kh ông kh í trong những thời gian
khác nhau.
Những h ạt có kích thước 5 - 7 Ị.im ít khi x âm n h ập vào phôi, m à chủ yếu là h ạt
kích thước 0 ,2 5 - 5 Jim.
M ật độ các h ạ t m ù được do b ằ n g dụng cụ đo độ dục (N ephelalom eter) dựa trên
ành hường của các h ạ t bụi mù đến sự truyền ánh sán g . K h ô ng kh í với tốc độ cố định
(0 , 0 1 mVphút) được cho qua một kính quang học tói 1 buồng chiếu s á n g bằng 1 chùm
tia sáng. Một số tia s á n g bị phân tán đo các h ạ t nhỏ (< 20 Jim) và cường độ củỉỉ bửc xạ
này sẽ dược đo bằng dụ ng cụ do.
Dụng cụ đo n à y chi cho độ chính xác cao khi kích thưóc của h ạ t bụi là tương Lự
nhau.
Một dụng cụ k h á c là cho một lượng không kh í n h ấ t định đi qu a m ột môi trường
lọc trắng, môi trường sẽ bị làm "tôi" di khi có các ch ất bụi kh í được giừ lại. Từ kết quả
n ày cỏ thể xác định được lượng ch ất bụi trong không khí.

C ác c h ấ t đ ộ c b iệ t: Q uá trình sả n xu ất công nghiệp cỏ thể th ải ra nhiều phần tứ

mịn như hơn a xit, bụi silic\ vôi, hớp phần kim loại,... thậm chí rất nhỏ như chì hình
thành do dốt x ă n g d ầ u (< H àm lượng chì thường r ấ t nhỏ (< 1 ng/m: ) ờ vù n g
không ô nhiễm, đến 3 |ig/m 3 ở (lường phố, hoặc 50 - 70 Mg/nv ở dưòng giao thông có m ật
dộ xe cộ lớn. C ác p h ầ n tử n à y r ấ t dỗ xâm nhập vào phôi.

Đô phân tích các ch ất đặc biệt trong không khí, cỏ thể lọc một th ể tích lớn không
khí trong một thòi g ia n dài. Một phần chất thu được (khoảng 1 0 %) được hòa tan trong
axit, lọc rồi đom x ác định các nguyên tô cần thiết b ằ n g các phương pháp phân tích vi
lượng (như hấp thụ n g u y ên tứ). Hàm lượng chì, kẽm , sắ t trong các ch ất bụi khí ỏ thành
phố dao dộng trong k h o ả n g 0 ,1 - (> ng/m:ĩ.

a) CO (c a c b o n o x it )

CO là khí độc phô biến ỏ trong khí quyển. Khi xe ô tô ch ạy, k h í thài ch áy kiệt
thường chửa ít hơn 1 % c o , nh ư ng khi tảng ga có thổ chứa 5% hoặc cao hơn.

126
 Hàm lượng c o trong khỏnp khí phu thuộc nhiồu v:n» mật độ xe c h ạy và mức độ
dừng và khới động.
Ví dụ, hàm ỉượng c o Íí dường giao thông (luộc 11 'inh lí.iv (ỉ bàng 8.3.

Bàng 8.3. Sự biên động hàm lượng co trong khòng khi ờ đư ờng giao thó n g theo thời gian

Hàm lượng c o (ppm)

Thời gian
N gày 1 N gày 2 N g à y íỉ

1 0 giờ sáng 9.3 8 . 0 -

1 1 giờ sắn g 9,0 1 1 ,8 3,6
1 2 giờ trưa 10,-1 1 0 ,1 6,3
1 giờ chiểu 8,7 8 . 2 1 1 ,1

3 giờ chiểu 7,9 10,5 5,2

5 giờ chiểu 12,4 - 7,4

CO khá độc hại đỏi với cơn người. Nó phản ứng với hemoglobin n h anh g ấ p 300 lần
so với ()./ để hình thành cacboxy hemoglobin, hạn chê quá trình v ặ n chuyển 0» trong
máu. ỏ mức độ thấp, c o g â y triệu chứng đau đầu, chóng mặt* mệt mỏi, ảnh hương đến
thần kinh. Cao hơn, có thô dẫn đến buồn nôn, tim dập nhanh, khó thỏ thâm chí tử
vong.
Việc quan trắc nồng độ c o trong không khí cần được tiên h ành đều ctặn và liên
tục đỏ đánh giá mức độ ô nhiễm.
Một phương pháp được áp dụng rộng rãi để phân tích c o là dựa vào khá năn g
hấp thụ chọn lọc dải bức xạ hồng ngoại.

ĐẨU lấy mẫu

Bộ định cổ

Bộ phận
làm lạnh

Nguồn IR

Hinh 8.8. Sơ dố phát hiện c o

 M ẫu khí được đưa qu a một bộ phận lọc thô (nhờ hệ thông bơm) trong điếu kiện
nhiột độ thấp đê làm đóng b ă n g hơi nước. S a u dó đưa vào t ế bào đo (hình 8 .8 ). Một tế
bào tương tự (đôĩ chứng) được n ạp đầy nitơ và cả hai được chiếu b ằ n g ánh s á n g đỏ.
Năng lượng đi qua tới hệ thông đo từ hai tế bào sẽ không b ằ n g n h au nếu mẫu chứa c o
(vì sự hấp thụ phân tủ). Sự k h á c nhau này sẽ được x ác định và ch uyển đến bộ ghi.
Vối các m áy đo tạ i hiện trường, sai sô' khi đo ở nồng độ 1 0 ppm có thể là ± 1 ,5 ppm.
Những m á y p hân tích kh í hồng ngoại hiện đại được c h ế tạo đỏ xác định nhũng
khí riẽng biệt r ấ t thích hợp để đo c o trong không khí. T u y nhiên củng có thỏ bị ảnh
hương bởi một số loại k h í k h á c cũng có bước sóng tương tự.
Phương pháp kh ác để xác định c o là chuyến c o thành C H 4 nhờ các p hản ứng
hóa học thích hợp. S a u đó, xác định lượng C H 4 tạo thành.

b) C 0 2 ( k h í c a c b o n ic )

C 0 2 là khí rất q u a n trọn g trong quá trình qu an g hợp của c â y xanh. Quá trình
quang hợp ở nhiều loại c áy x a n h sẽ táng khi hàm lượng C 0 2 tăn g lên. T u y nhiên, khi
hàm lượng C O 2‘ trong kh ô n g kh í qu á cao thì sẽ kìm hãm qu á trình hô hấp của các cơ thể
sống.
Theo các nhà n g h iên cứu v ề kh í h ậu thì khi có sự th a y đổi h àm lượng C 0 2 trong
khí quyến, dù chỉ rấ t nhỏ, cũn g có th ể có ảnh hưỏng lỏn đến kh í hậu. Do vậy, theo dõi
sự biến đổi hàm lượng C 0 2 trong khí quyển sẽ có ý nghĩa thực tiễn hơn so vối sự biến
động của 0 2 về mặt sinh thái học.
Lượng CO 9 tích lu ỹ trong đại dương là rấ t lỏn v à nó thường có sự trao đổi với khí
quyển. T rên lục địa, q u á trình hô hấp của sinh v ậ t cùng với qu á trình dốt c h á y sinh
khôi, nhiên liệu và các hoạt động trong sản x u ấ t nông nghiệp c ũ n g dóng góp d á n g kế
vào nguồn CO‘2 trong khí quyển.
X á c định CO*; b ằ n g dụ ng cụ Zecondroff (hình 8.9).

(1 )J Bơm

Hinh 8.9. Dụng cụ lấy mẫu C 02

128
 Hòa tan 0 .5 3 g Na>('() ir o n p 100 ml nước cất CỈA (lưor liun sôi và đô nguội. Thêm
0 .1 ị* phonolphtalein. làc ílốu LỉYy ]ml dung dịch này plia loăng h ằ n g nước cất đến
ì0 0 ml (lược du ng dịch |>h;m Iín<ĩ.

( ’ ho 1 0 ml du ng dịch phân ứng rủ a Níì.ịCOị vào trong; (lụng cụ Zecondroff (hình

XA)), nỏ (lụng cụ trong môi trường trong sạch, bơm khí bang quà i)ỏp cao su. lắc nhẹ sau
mỗi lãn Infill khí. L ặp lại cho (lỏn khi vừa xuất hiộn m àu hồng trong du ng dịch Na->0Ov
(thi sô lần bơm kh í (X). Rữa s:»rh dụng cụ. rồi cho 10 ml dung dịch phàn ứng vỏi
\ a ,CO I mới vào và đặt dụ ng cụ Zecondroff vào nơi cẩn xác (lịnh c o ? .

Lập lại động tác bơm khí như trên đến khi dung dịch Na^CO;j x u ấ t hiện màu
hồng. (ĩhi sô lần bơm kh í (8 ).
Kết quả được tính nluí sau:

trong (16: X: sô lần bơm khí ỏ môi trường sạch;

S: sô lần bơm khí ờ môi trường cần đo.

c) ;VOv ( c á c o x i t n i tơ)

Các khí N O x thải ra ở các động cơ xe mà nhiên liệu đà dược đốt cháy, ỏ diều kiện
khôn# L;ii là < 3 0 ppm và tă n g lên đôn > 1 0 0 0 ppm trong lúc c h ạy hoặc tăn g tốc. Các
kh i NOs cỏ thể g â y hiộn tượng sương mù mặc đù hàm lượng của ch ú n g th ấp ở trong khí
quyển (giới hạn được dưa ra là 0,05 ppm/nảm theo US).
NOo (nitơ đíoxit) trong k h í quyển có thể bị khử thành NO (nitơ oxit) dưới tác
đ ụ n g cưa các tia cực tím.

NOo phan ứng quang hoá NJO + o

khư

0, 4- 0 ~> o,

Oxi nguy ên tử có m ặ t cũng có thể phản ứng với các hiđrocacbon ( C I Ỉ4, C.;H,ị,
toluen,...) hình th à n h các ch ất ô nhiễm thứ sinh như fomandehit, peo xiaxety l nitrat
(PAN).

NO v à N O 9 có th ể được x ác (lịnh dựa trên N guy ên lý của việc sử dụ ng các tia

hổng ngoại.

ỉ)ể xác định N 0 2 thường dù ng một m áy lọc hơi (Scrubbing). M ột du ng dịch có khả
n ă n g chuyển c h ú n g th àn h hợp c h ất màu. P h ản ứng tạo thành m àu thường bao gồm a x it
suníuric v à m ột a m in thơm (N -l-(naphtyl) - etylen điam in đ ih iđ ro clorua). Một chùm
s á n g dược chiếu q u a tế bào chứa m ẫu, cường độ m àu sẽ dược xác định nhò m áy so màu
q u a n g điện.

129
 Đế xác định N 0 X, trước net cẩn oxi hóa chúng (lẽn MO2 b à n g cách cho qua dun^
dịch kali p e m a n g a n a l (đã axit hóa). Mmi khí sẽ có lẩn với ozon dược hình thành:

NO + 0 2 > NO./ + O 3
Q uá trình biến đôi NO > (hoạt tính) sang N().> se giải phóng n à n g lượng dưới d ạn g
bức xạ:

NO.J > NOọ + hy (ánh sáng)

Cường clộ p h át sá n g được đo bằng tế bào nhạy.

d) S 0 2 ( s u n fu a đ ỉo x it)

Lượng S 0 2 được phát thài vào khí quvổn từ quá trình sả n x u ấ t công nghiệp (nhà
máy sản xuất axit, n h à m áy điện), £iao thông...

Hinh 8.10. Giá trị trung bỉnh của S 0 2 tạì một điểm quan trắc tro n g 3 tuẩn

C ũ n g như c o , việc quan trắc cần phải được tiến h ành theo thời gian trung bình
(ví dụ như 0 , 0 2 ppm/năm, 0 , 1 0 ppm / 2 £ÌỜ). Những thông tin đưa ra cũng cần chỉ rõ thòi
gian quan trác và đơn vị đo đạc.

S 0 2 cũng là k h í gây ô nhiễm phổ biến. Nguồn phát thải chính là do dôt cháy
nhiên liệu hóa thạch. Nó có thể gây ảnh hương dến mắt, hệ th ốn g hô hấp, đau đầu hoặc
thơ gấp. T ro n g k h í quyển, S O 2 có thế kết hợp với nước hình th à n h a x it tạo nên mưa
a x ìt gây ảnh hưởng đến sức khổo con người, đòi sống của động, thực v ậ t và phá hủy các
công trình x â y dựng.
Phương pháp Castle mới (New Castle Method)
Hình 8 . 1 1 giới thiệu sơ đồ một loại dụng cụ đế xác định S 0 2.

K hông khí được đưa qua một dụng cụ (khoảng 0,01 m'V h), qua hệ thống lọc để
tách bụi, sau đó q u a sợi dây bạc nóng để loại trừ các ch ất như h iđrosu níua, ozon,

130
rlorin. . K h í s a u khi lọc dược chuvón qua dung dịch brom. Một phan brom sẽ bị so,
khư rối được dưa đến điộn rực. rư ơ n g độ đòng điện sinh ra sò tương quan với hàm
lượng SOự trong không khi. Đo (tôi chứng bằng rách cho không khí qua cột loe bằng
than hoạt tính đô loại SOo Nếu tiên hành phân tích cản thận, lượng bụi v à lượng SO->
bị hấp phụ được giám đến lối thiổu thi tlộ sai sỏ ỏ lĩìửc dưới ♦_ 15% .

Bộ p h ận
phản ửng

Hình 8.11. Sơ đổ phát hiện S 0 2

Phương p h á p đo độ ciẫn đ iệ n (C oỉìducỉi m etric method)

Cho một thể tích k h í đã biết qua mội dung dịch H >SOj và II•;().>. SƠ 2 có m ặt trong
không khí bị oxi hóa đến HvSƠ ! vì v ậ y làm tă n g độ dẫn điện của du ng địch. Từ kết quả
đo dộ dẫn điện có thể tính được lượng S O 2 trong không khí.
Phương p h á p điện hóa (K ỉectrornetric method.)
Mẫu không khí được cho qu a một dung dịch diện ly K B r 0 , IM trong H.>SO,| 2N.
Lượng SO >2 trong kh ô ng khí sô hòa ian và làm giám nồng (lộ brom ua. Do đó, nồng độ
thay dổi được dơ b ằ n g diện cựcĩ, từ đó tính ra so., trong khỏng khí. Phương pháp này
thích hợp đế do liên tục m ẫu khí.
Phương p h á p West - Gacke (P a ra ro sa n ilin method)
Một thể tích khí đà biết dược cho qua dung dịch natri tetraclo m ecurat 0,LN. D ung
dịch này sau đó được cho phản ứng với íbmanđehit và p araro san ilin sẽ tạo thành màu
(16 tím.
Sử d ụ n g phương pháp so m àu quang điện từ đỏ tính ra dược lượng S 0 2 trong
không khí. Phương pháp n ày cho phép xác định s o 2 trong p hạm vi dao dộng từ 0 , 0 0 2

đến 5 ppm.
Phương p h á p p h á t xạ ngọn lử a (Flam e emission method)
Phương p háp n à y đo long lượng ]ưu huỳnh (SO 9 , S O 3 , H 9 S v à m ecaptan) trong
không khí. M ẫ u không khí dược cho qua hỗn hợp dư hidro và dốt c h áy trong một quang
kê ngọn lứa (F la m e photometer). A nh sán g phát ra dược do ỏ bước só ng 3‘ 94 nm v à tống
hàm lượng lưu huỳnh có thế dược xác định.

131
 * Hidrocacbon sau khi đốt nhiên liệu: C ác hiđrocacbon còn lại sa u khi đốt nhiên
• •> <* , * ■»
liệu ờ các động c ơ chủ yêu là các ankan , các hợp c h ất thơm cùng với các sá n p hẩm ôxi
hóa từng phần của chúng (ỉbmanđehit, axetanđehit,...). C á c hiđrocacbon sẽ có hàm
lượng cao n h ất vào các giò có m ậ t độ giao thông cao và o các buổi sáng. 0 M ỹ, h à m lượng
trung bình trong 3 giò (từ 6 - 9 giò) là 0,24 ppm. N h ữ ng giờ sa u đó, dưới ánh s á n g m ột
tròi, sẽ x ả y ra p hản ứng q u a n g hóa và hình thành các ch ất ô nhiễm kh ác như: NO.,, 0 :],
anđehit, xeton, p eroxicaxyl n itra t (PAN, như C H 3 C O O 2 N O 2 ) v à a n k y l nitrat. C á c sản
phẩm thứ sinh n ày sẽ làm tà n g lượng sương mù q u a n g hóa.
Với cơ c h ế phức tạp như vậ y , hàm lượng của từng hợp phần đớn lè sẽ có sự dao
động rất rộng trong n g à y (bảng 8.4).

Bảng 8.4. Hàm lượng các chất ô nhiễm gảy sương mù quang hóa

C h ấ t ô n h iễ m K hoảng dao dộng

* Cacbon oxit 2 0 0 *2 . 0 0 0

- T ô n g hiđrocacbon 20 • 50
- C h ấ t thđnì 1 0 - 30
* A n đ eh it 5 - 25
- A nken 2 -6
- Nitơ oxit 1 - 15
* Nitơ đioxit 5 - 20
• P e ro x ia x y l n itra t 1 -4
• Ozon 2 - 2 0

Nguồn thải hiđrocacbon (m etan, etan, toluen,...) chủ yếu là từ q u á trình đôt nhiên
liệu hóa thạch v à công nghiệp hóa chất. C ác hiđrocacbon tron g không k h í có thể kết hợp
vối các hóa chất k h á c như nitơ để hình thành chất ô nhiễm thứ sinh v à tạo ra sương mù
quang hóa, gảy độc h ại cho người và các sinh vật.
Việc p hân ch ia v à xác định các loại hiđrocacbon thường dựa trên phương pháp sắc
ký hoặc phương p h á p đo phổ.

+ Phương p h á p sắc k í: Hỗn hợp kh í được bơm từ bình chửa k h í (nitổ hoặc ho)ị)
qua một ông đẫn d à i phía trong đã được phủ b ằ n g dầu kh ô n g b ay hơi. Mỗi hợp phan
của hổn hợp sẽ dược thôi tro n g ống vối các tốc độ k h á c n h au do phản ứ ng của c h ú n g với
lớp vò ống dẫn. Detectơ g ắn ỏ đầu ra của ống sỏ cho biết kết quà của mỗi hợp p hần thôi
qua. Do điểu chình chính xác tốc độ thổi kh í và nhiệt độ, mỗi hợp phần k h í sẽ được xác
định dựa trên cơ sở thời g ia n thổi qua ống.

+ Phương p h á p đo p h ổ : Dòng kh í được đi qua dụng cụ đo phổ. C á c loại p h â n từ sẽ

được phân biệt nhờ các vạch phổ khác nhau. T ro n g quá trìn h ion hóa, các c h ất hữu cờ
sẽ biến ttoành các ion hoặc các hợp phần riêng rẽ. T ấ t cả các hợp phẩn đã được tích diện

132
sẽ dược chuyên qua dụ ng cụ (lo (iiện tich và miền từ tinh, ('hung (lược phân tán dựa
trẽn cơ sỏ tỳ lệ khố) lượng/đÌỊM) tích.

8.4 Một sô p h ư ơ n g p h á p p h â n Lích đ ị n h tính khí

nể phân tích định tính các khí có trong mẫu phân tích, cán tiên hành các phép
thử cơ bản sau:

a) D ung d ịc h nước có p h ả n ứng kiêm

Hấp thụ khí băng

ỉ lấp t hụ kh í b ằ n g H >S() Ị và khảo sát dưng dịch
KOH

M ẫu thử với thuốc thừ M ẫu thử vói

Phàn ứng vối natri nitro pruxit
N e ssle r B a(O IỈ),

Kết tủa Kết tủa Và axeton V à axetand ch it Kết tủa tráng: C O -2

t r ắ n g hay
màu vàng: Màu dỏ tím: M à u xanh lơ:
vàng:
m etylam in đi m ety lamm.
N il, m ctyla m in ,
K h ô n g phán
đ im ety la m in
ứng N H 7 và
trim e ty la m in

b) D ung dịch nước có p h ả n ứng a x it

H ấp thụ kh í bằng KOH v à khảo sá t dung dịch

M ẫ u nước với A g N O .1 Mảu thử với Phán ừììg vồi Phản

thuôe thử nátri nil.ro p ru xit ứng với
K ế t tủa tráng: K ế t tủ a trắn g
Lunghe ‘ Ilosvai và kẽm su n fa t cađrni
HC1 C l 2 hơi vàng: H B r a x eta t

L ắ c với nước clo và chiết bàn g M àu hồng: Màu hồng: S O 2‘ Kết tủa
cloroform vàng:
các khí nitd
h 2s
M àu n â u hơi vàng:

H B r có m ặ t HG1

* Thuốc thử L u n g h e - Ilosvai:

Trộn khi nguội một dung dịch của 2 g a x it sunfanilic trong hỗn hợp của 400 ml
nước và 1 0 0 ml a x it a xetic kết tinh (cần tiến hành hòa tan với điểu kiện không có mặt
không khí) và d u ng dịch của 0,5 g a -n a p h tyla m in trong 100 ml axit a xetic k ế t tinh pha
loãng bới 400ml nước.

133
c) Khảo sát k h í ban đầu
T ạo ra m àu xanh M ẫu thử với palađi
P h ả n ứng với hari
Phản ửng với anilin Beclan h h ay sá t đim ety] glioxim at
hiđroxit.
suníbxian ua v à niken clorua
Kết tủa không màu của H C N và (CN)2; K ế t tủ a đỏ: K ế t tủa trắng:
điphenyl ure: có mặt (C N ) 2 có m ặt H C N v à (C N ) 2 co 2
photphen; HC1 không H CN
cản trở phản ứng

Muốn phát hiện nhanh và n h ạ y một số cấu tù trong hỗn hợp kh í có thê dùng giấy
lọc thấm các dung dịch khác nhau. V í dụ:
* Lưu huỳnh đioxit - T inh bột, k a li íođua, k a li iođat
- Hiđro a sen u a * T h ủ y ngân (II) clorua
• Hiđro x ia n u a ' Cônggô đỏ? bạc n itr a t
* Photgen - Đ iphenyỉam in, và p* d im etvlam ino-benzanđ(‘hit
- C ác oxit ni tơ - Thuỏc thử Lunghe- Ilosvai
• Clo - Ortoliđin
- Cacbon su n fu a - Đ ietylam ino, đồng a x e ta t
• Cacbon oxit - Palađi (II) clorua
* Hiđro su nfua - C h ì a x eta t
Nhiều h ã n g (ví dụ h ã n g D ra g e r Werk) đã c h ế tạo ra những d ụ n g cụ dùng đỏ xác
định vết khí, trong đó dặt những ống chứa các thuốc thử cho phép xác định định tính và
bán định lượng một sô" khí và hơi (tính ra mg/ 1 ).
Am oniac 0,05 - 5
Benzen *50
Metyl bromua 3 . 50
Hơi nước i - 100
Lưu huỳnh đioxit 0,05 * 10,0
C ác hiđrocacbon của phân đoạn xáng v à benzen õ- 1 0 0

Clo 0,002 - 0,5

Hiđro x ia n u a 0,001 - 0,15
Rượu etylíc 2,50
Các kh í nitro 0,02 - 1,0
Cacbon oxit (theo %) 0,01 *0,5
T h ủ y ngân 5 . 1 Ọ' 4
Hiđro su n fua 0,05 - 2,0
Cacbon su n fu a 0,04 - 50,0

134
 P hát hiện cacbon o x ii: (lung (lịch paladi (II) d o ru a đồ (lãng ỉ)ị khử bởi cacbon oxit.,
dồng thòi tạo ra palađi kim loại.
Cho kh í kh ảo s á t với tor độ - ĩ //giờ đi qua bôn bình rửa khí nhỏ, trong đó bình
thử nhất và bình thứ ba nạp (lung dịch KOH «33%, bỉnh thử hai • oleum , bình thứ tư -
iixit sunfuric dặc. C ác binh này dùng đê tinh chế khi khỏi etylen. axetvlen , các hơi
bonzon. am oniac và h iđrosunlua, những chất này cùng phân ứng vói p alađi (II) clorua.
S a u đó kh í đả tinh c h ế di vào bình rửa nhỏ chứa dung dịch Pđ(Cl ) 2 0 .005N , bình n à y có
cấu tạo đảm bào cho cacbon oxit hấp thụ m ạnh. Nếu sau vài phút có những tinh thể
nhò màu đen của Pd lắ n g xu ổng thì thừa nhận nồng độ cacbon oxit b ằ n g 0 ,1% . Sự x u ấ t
hiện nhanh vẩn đục (sau 3 phút) và sự hỉnh thành kết tủa nhỏ của Pd sa u 1 5 phút
chứng tỏ nồng dộ cacbon oxit b ằng 0,03%, còn vẩn dục x u ấ t hiện sa u 1 5 phút và kết tủa
lạo thành sau 1 giò xác n h ận hàm lượng cacbon oxit bàng 0 ,0 15 % .
Mầu thử với g iấ y lọc tấm dung dịch palađi (ỈI) clorua kém n h ạ y hớn.

Một phương pháp rấ t n h ạ y đò phát hiện cacbon oxit dă được Viện Tiêu chuẩn
Quốc gia M ỹ x â y dựng. T ro n g đố silicagen được tẩm b ằng dung dịch am oni molipđat và
palađi su n fa t giữ vai trò chất xúc tác. Phức silico-moiipdat tạo ra sẽ khử cacbon oxit tới
xanh molipclen.

P hát hiện axetylen: Thuốc thử Ilosvai tương tác với axet.ylen Lạo ra một kết tủa
màu đỏ sảm , còn với butađien (điaxetylen) cho kết tủa màu đỏ gạch. C ác kết tủa màu
và n g se thu được khi tương tác với propin; vinyl a x ety le n và b u tin - 1 , b u tin - 2 , cũng như
các diolefin khỏng tạo ra k ế t tủa.

8.5 Phương pháp định lượng một số chỉ tiêu trong không khí

8.5.1. Xác đ ịn h h à m lượng bụi

a) P h ư ơ n g p h á p k h ố i lư ợ n g x á c đ ịn h b ụ i lổ n g

Nguyên lý

Phương p háp dựa trên sự cân dụng cụ hứng m ẫu có phản ứng ch ất bắt dính trước
và sau khi lấy mẫu để xác định nhanh lượng bụi lán g trong thòi gian kh ô n g mưa. Kết
quả được biểu thị b à n g g/m2.n g ày hoặc mg/m2. ngày.

D ụn g cụ

K h a y hứng m ẫu: b ằ n g nhôm hoặc bằng thủy tinh - k h a y hứng cỏ chiều dày 1 ram,
chiểu cao 1 1 mm, đường kính trong 85 mm, diện tích hứng 5 7 c m 2 được bôi một lốp
vazơlin với khôi lượng trong khoảng từ 50 m g * 60 mg; đã sấ y trong tủ s ấ y từ 5 - 10
phút ở n h iệ t độ 4 0 ° c để tạo mặt bằng đều trên khay.

K h a y được đ ậ y nắp, cho vào túi P E , xếp trong hộp bảo quản.

135
 L ấ y m ầu
K h a v lấy m ẫu bụi lảnp khô được đặt trên các giá ở độ cao đồng n h ấ t cách m ặ t đất
l,5 m hoặc 3,5m .
Điểm lấy mẫu phải bô trí ỏ nơi thoáng gió từ mọi phía, k h o ản g cách giữa cấc điếm
lấ y mẫu vỏi các v ậ t cản (nhà cao tầng, c ây cao...) phải đảm bảo sao cho góc tạo thành
giữa đỉnh của v ậ t cản với điểm đo và m ặt nằm n g a n g không lớn hơn 30°.

Sỏ' lượng m ẫu, sự p hân bố các điểm lấ y m ẫu trong kh u vực q u an Lảm được xác
định theo các yêu cầu cụ thể nhưng không ít hơn 4 m ẫu cho mỗi điểm đo.
Thòi gian hứng mỗi m ẫu bụi láng khô ỏ khu công nghiệp, dân cư tập tru n g kh ông
ít hơn 24 giò nhưng không qu á 7 ngày.
X ứ lý m ẫu
D ùng kh ăn sạch lau cẩn thận bên ngoài kh ay, sa u đó đ ặ t vào tủ sấy, sấ y ỏ nhiệt
độ 40°c trong 2 giờ.
S a u khi sấy, c ả n k h a y hửng trên cân phân tích vối độ chính x á c ± 0 ,1 mg.
T ín h toán kết quả

__ . - ' m 0 - n i l
Bui lắng =
s.t
trong đó: m lt m 2* kết qu ả cân kh ay trước v à sau khi hứng m ẫu (g, mg);

S: điện tích hứng mẫu (m“);

t: thời gian hứng mẫu, n gày (24 giò).

b) P hương p h á p xác đ ịn h lượng bụi lắ n g tổng cộng

Nguyên lý
Phương pháp dựa trên việc cân lượng bụi thu được trong bình hứng mẫu bao gồm
dạng hòa tan trong nước. Sử dụ ng để xác dịnh lượng bụi lắ n g tổng cộng tháng, kết quả
được biểu thị b ằng g/m 2 hoặc tấn/km 2.

D ụ n g cụ
D ụng cụ lấ y m ẫu: B ìn h hứng mẫu có hình trụ, đ á y phảng, dường kính không nhỏ
hơn 1 2 cm, chiều đ à y k h o ản g nhỏ hơn 2 ỉần dường kính miệng. C h iểu dày của thành
bình không quá 3 mm.
Cỏ thể làm b à n g thủy tinh, nhựa hoặc kim loại không gỉ.
Hóa chất
- Hóa ch ất chông tảo, nấm... clorofom hoặc hiđro peoxit, benzen clorua... loại tinh
khiết phân tích.
- Nước c ấ t hai lần.
L u ỳ m ẫu
Vị trí đặt điểm hứng m ẫu như phương pháp trên.

136
 T h ờ i g i a n l â y m ẩ u là \y) ngí',v h o ặ c :U) n g n y .

Trước khi lấy mau (lược* rưa sạch, t ráng nước r;Vt. (iậv nap.

Trước khi dặt lây mẫu cho vào hỉnh hứng 2 5 0 mì nơrỉe cất. 2 '1 ml hỏa chất chông
ỉ í.io, nâm.

Trong thíỉi ịĩian lâ y mẫu. cẩn 1)0 sung nước ciit dỏ ịỊ\ù mẫu, trán h bình hứng bị
khô. T rong qua trinh hửng mau, ìiốu lượng nước mtĩ;i h iiììg (tược tru n g hình dạt 2/3 cỉộ
t ao của binh hửng. thay bình hửng khác (lò hứng m/iu hep. rác mau này tại mỗi điếm
trong củng khoáng thời gian lấy mầu (10 hoặc 30 ngày) có the xử lý riêng biệt rồi cộng
£Ộp kết quả.
C á c h tiế n h à n h

• Xác định các chất không hòa tan trong nước m Ị:

- Bó các vật ngoại lai không m ang tính ch ất bụi: rõ thể (lùng panh dể gap các v ậ t
ngoại lai có kich thước lớn hơn 1 mm, trước khi bò các vật này di cần tr á n g qua nước
cAt., nước cất thu dược nhập vào m ẫu chung. Hoặc cỏ thể lọc qua râ y 1 min, dùng nước
cat (tể trán g rửa bình hứng cho qua rây và nhập nước này vào mẫu chung.
- Lọc toàn hộ m ẫu qua phồu lọc thủy tinh xỏp, sạch, khỏ đã biết trước khỏi lượng.
- D ùng nước cât rửa cặn trên phễu, nước n ày nhập vào mẫu chung.
- S ấ y khỏ phễu lọc th úy tinh xốp với cặn ở 1 0 5 ° 0 trong 2 giờ làm nguội trong bình
hút ẩm, cân với độ chính x á c i 0 ,1 mg,

Hiệu của hai lần cân phều ih ủ y tinh xốp trưỏc và sau khi lọc làlượng chất không
tan trong nước, mj.

• Xác định lượng c h ấ t hòa tan trong nước nu :

• Xác định toàn bộ thế tích của m ẫu sau khi lọc* hằng ỏng đong: V nil.

- L à y đại diện 2 5 0 ml dung dịch mẫu lọc cho vào cốc dốt, cho bốc hơi hết trên bếp
cách thủy, sau đó s â y khô ở 105°O trong 2 giò, dô cho nguội trong bình hút am rồi cân
trên cán phân tích với độ chính xác ± 0 .1 mg.
- S ấ y đến khôi lượng không đổi.

- Tông lương ch ất hòa tan trong nước: m 2 = — — (g Hoác mg).

250

Lượng bụi lắ n g tổng cộng th a n g tính bằng g/m 2 h ay mg/m“ :

trong đó:
S: là diện tích m iệng bình hứng, nv .

Trong trường hợp lấ y mẫu 1 0 ngày, lượng hụi lắn g tháng là tổng của 3 k ế t quả
bụi lắng ( 1 0 ngày) trong th án g đó.
8.5,2Xác đ ịn h n itơ o x it và n itơ đioxit
Nitớ oxit và nitơ đioxit được x ác định bằng phương pháp g ián tiếp như sau. D ù n g
dung dịch p e m a n g a n a t xử lí hỗn hợp khí chứa các oxit nitơ. K h i đó nitờ oxit và nitơ
đioxit được oxi hóa đến n itrat:

5N O +3 M n O ; + 4H* -> 5 NO3 + 3 M n 2+ + 2 H 20

10N O 2 + 5 H 20 -> 5H N 02 + 5H N 0.3

5NOã +2 M n 0 4 + 6 H + -> 5 NO 3 + 2 M n 2+ + 3 H 20

Lượng n itra t tạo ra tương ứng với hàm lượng toàn phần của nitd ox.it v à nitờ
đioxit.

Lượng p e m a n g a n a t dã (lùng để oxi hóa các nitờ o xit đến n itra t được xác định
bàng cách thêm một lượng dư du ng dịch sắ t (II) su n fa t, sa u đó ch u ẩ n lượng dư đó b ằ n g
dung dịch kali p e m a n g a n a t, còn hàm lượng n itra t thì ch u ẩ n tiếp theo hằng d u n g dịch
s ắ t (II) su n fa t trong môi trường a x it sunfuric đặc. X á c định điểm tương đương theo
phản ứng tạo thành s ả n phẩm k ế t hợp F e 2 (S 0 4 ) 3 . 2 N 0 làm cho d u n g dịch có m àu hồng.
Tiến h à n h xác đ ịn h
Việc xác định được tiến h ành trong pipet đã được ch uẩn hóa và có câu trúc đặc
biệt. R ú t chân không trong pipet trước, rồi đưa qua phễu vào đó 2 5 ml dung dịch kali
p em an g an at 0 ,5 N và t r á n g phễu b ằ n g một lượng nước đo trước. S a u đó cho hỗn hợp khí
khảo s á t vào pipet qua một khóa 3 nhánh, cân bằng nhiệt độ và áp su ấ t, lác m ạnh pipet
trong vòng 1 0 phút. S a u khi làm lạnh pipet trong nước lẫn đá (để tạo ra áp su ấ t thấp)
cho vào đó 2 5 ml du ng dịch s á t (II) su n fat 0 ,5N v à một ít nước (để t r á n g phễu) và lác
pipet trong một lúc. H ú t c h ất lỏng đã bị m ấ t m ầu ra khỏi pipet qua khóa 3 n h ánh vào
bình hình nón và tr á n g ki pipet b ằ n g nước cất. C h u ẩ n độ lượng dư s ắ t (II) s u n fa t b ằng
dung dịch kali p e m a n g a n a t 0,5N . Như v ặ y xác định được lượng dung dịch kali
p em a n g an at tiêu tốn để oxi hóa NO v à N 0 2.

Muốn xác định h à m lượng toàn phần của nitớ (đã ch uyển th àn h nitrat) người ta
chuyển toàn bộ d u n g dịch cần ch uẩn độ vào bình dinh mức d u n g tích 500 ml, trá n g
bàng một lượng nhỏ nước cất. Rồi vừa cẩn th ận thêm nhừng lượng nhỏ axit su n fu ric
đặc, vừa liên tục làm lạn h bình b ằ n g hỗn hợp nước v à nước đá, d ù n g a x it su nfuric đưa
thể tích dung dịch đến vạch mức. D ùng pipet h ú t 2 m ẫu, mỗi m ẫu 1 0 0 ml d u n g d ịrh
thu được vào một bình nón có dung tích 500 ml. T h êm v à i tinh th ể k a li bicrom at (lie
đuổi oxi hòa tan) và vừ a liên tục xoay bình vừa ch uẩn b ằ n g d u n g dịch sắt (II) su n fa t
0,5N. Đầu tiên d u n g dịch kh ông m àu, rồi có m àu lục hơi v à n g n h ạ t v à tại điểm tương
đương có màu hồng. Lượng dư của sắt (II) su n fa t tạo cho d u n g dịch m àu đỏ tía đậm.
T ín h kết quả
Theo những phương trình phản ứng trình b ày ỏ trên, lượng ch un g của các kh í NO
v à NO., tương đương với lượng ni tra t tạo thành. Dựa theo nh ữ ng p h ả n ứng ơ trên dế
xác định thể tích c ủ a nitơ oxit v à nitơ đioxit ta có phương trình sau:

138
 F V p
m l NO = — —— . .m l N O , =-
0,1786 2 2 0,1786
trong dó: N: lượng chuntf của các khí NO và N O . (ml);
P: lượng dung dịch kali p em a n g an at 0,5N (lùng để oxi hóa (ml).
Trong chuẩn độ lượng nil r a t b ằng phép chuẩn tiôp t.hoo với s á t (II) sunfat, 1 ml
sắt (11) su n fa t 0,5N tương ứng với 5 , 6 ml khí trêiV

8.5.3Xác đ ịn h h à m lượng lưu h u ỳ n h đ io x ỉt

Xác d in h lư u h uỳnh theo phư ơng pháp trắ c qu an g th o rin

Phương pháp n à y được d ù n g đố xác định nồng độ của lưu h uỳn h đioxit trong
không khi xun g quanh ỏ kh o án g nồng độ từ 3 ,5 - 1 5 0 (ig/m:ỉ với thể tích m ẫu lấy là 2 m:'
và (hé tích d u n g dịch m ẫu là 50 ml. Với những nồng độ cao hơn, phải pha loãng trước
khi xác định.
Nguyên lý

Cho m ẫu không kh í di qua (lung dịch hiđro peoxit (đà được a x it hóa) trong một
thòi gian quy định. Lượng SO) có trong mẫu sẽ dược hấp thụ và oxi hóa thành S O 4 " .

Kết tủa lường S O 4 cỉưới d ạn g BaSO.ị 1)ằng một lượng BatCIO.t)^ dư. B a r i dư được xác

(lịnh hằng cách cho tạo phức màu với thorin v à đo ỏ bước sóng 520 nin.
Hóa chát

- Hiđro peoxit (H 2 O 2 ) 27 - 30%.

Dung dịch hấp thụ: Pha loãng 10 rnl dung dịch hidro peoxit 2 7 % với nước thành
1000 ml. Điều chinh pH dung dịch vể khoảng 4 * 4,5 b à n g clung dịch a x it pecloric, dùng
cliộn cực p ỉỉ dê kiểm tra.

- A x it pecloric nồng độ 0 ,1 mol/1: Cho 4,3 ml du ng dịch a x it pecloric 72% vào bình
định mức, thêm nước c ấ t đôn vạ c h mức và trộn đểu.

- Dung địch bari peclorat: Hòa tan 0 ,2 52 g B a ( C ] 0 4 ) 2 trong một lượng nhỏ a x it
pecloric 0,1 mol/1 trong bình định mức 250 ml rồi định mức đến vạch mức b ằ n g a x it
pecloric 0 , 0 1 mol/ 1 .

~ B a ri pecloraưđioxan: Cho 1 0 ml dung dịch bari peclorat v à 40 ml nước vào bình

(lịnh mức 1 0 0 0 ml, thêm dioxan đôn vạch mức v à trộn đều.

Dung dịch H 2 S O 4 0,5M : T ừ ỏng nghiệm tiêu ch uẩn pha ra thành 1 / dung dịch.

~ T h orin 0,25% : Hòa tan 0 ,2 5 g thorin trong 40 ml du ng dịch s u n fa t tiêu chuẩn và

thêm nước cất đến thể tích clung dịch 1 0 0 ml.

Quy tr in h xác đ ịn h
Từ bình hấp th ụ lả y ra 5 ml dung dịch, trộn đểu với 1 0 ml d u n g d»>h bari
peclorat/đioxan và 0 ,2 5 ml thorin. Khi đó cường độ màu của du ng dịch tỷ lệ với lượng
bari dư v à tỷ lệ nghịch vói lượng ion S O 4 có trong m ẫu. Dựa theo dường chuẩn cỉc tính
hàm lượng S O *2 có trong mẫu.
T ro ng khi tiến h àn h , thorin có thê tạo phức với nhiểu ion kim loại làm càn trỏ
phép xác định, do dỏ việc lọc bụi ỏ giai đoạn thu m ẫ u có th ể loại bỏ dược ảnh hương
này. Sự có m ặ t cửa P O 4 "* sẽ tạo thành kết tủa B a j ( P 0 4).; làm cản trờ phép xác d i n h .

K hi hàm lượng S 0 2 lớn, đặc biệt ỏ những nguồn thải tĩnh, có the dùng phương
pháp hiđro peoxit/bari peclorat/thorin thay cho phương p háp trác q u a n g thorin. T rong
phương p h áp n à y người ta ch uẩn độ mẫu b ằ n g d u n g dịch ba ri poclorat với chi thị
thorin. T ạ i điểm cuối của quá trình chuẩn độ, du ng dịch x u ấ t hiộn m àu hồng.

8.5.4Xác đ ịn h c o b ằ n g p h ư ơ n g p h á p sắc ki
N guyên lý
Cho một thể tích m ẫu không khi đi qua cột sắ c kí để tách c o ra khỏi các thành
phần kh í khác. Khử c o vừa tách ra thành m etan b ằ n g dòng khi hiđro với xúc tác n ik rn
nóng (có thê d ù n g các ch ất xúc tác v à chất hỗ trợ khác).

CO + 3 H 2 = CH| + H20
T ín hiệu sác kí nhận được tỷ ]ộ với lượng c o có tron g mẫu.
Hóa chất th iế t hị
- C á c khí:
+ Hiđro dược sử d ụ n g làm khí m ang tron g tách sắc kí khí, làm ch ất khử r o
th àn h m etan và cù n g cần cho hoạt động của đetectơ ngọn lửa ion hóa.
+ Nitơ, hôli: Đốì với một sô" đầu đốt, kh í ni tơ họặc heli hoặc hổn hợp cà hai
kh í n à y dược thêm vào khí đốt để tán g độ n h ạ y v à độ ổn định.

+ C á c kh í inetan và c o chuẩn.
- Cột sắc kí: D ùn g cột sắc kí để tách c o ra khỏi cảc th àn h phần khác có trong
mẫu. Điều qu an trọng là các nguyên liệu nhồi cột không thường xuyên giữ
nước vì cột sẽ được rửa ngược giữa các lần phun m ẫu.
Quy trin h tiến hành
T ro ng khi tiến hành c ầ n chú ý những điểm sau :
- K h o ả n g nh ữ ng nồng độ dự kiến;
- T ín hiệu đo sắ c kí và nồng độ tối thiểu có th ể p h át hiện so với tín hiệu nhiễm;
- Sô" m ẫ u gián đoạn được đo trong một đơn vị thòi gian;
- Độ trôi của "điểm kh ô n g" và thỏi gian trôi;

- Dộ lặp lại của các p hép đo;

- Hiệu s u ấ t ch uyển hóa;

- K h o ả n g n h iệ t cỉộ ỏ đó các m ẫu sẽ được lấy.

140
 1. C h u ẩ n bị xúc tác: Bíio hòa niken nitrat hecxahiđrnt (N i(N O >,).?.6 H >0) trong 2 5
nil nuúí' cất, lọc bỏ phần không tan. Ngâm 10 V điatomit rô kirh cỏ từ 0 , 1 2 5 • 0 , 1 5 mm
(ro n g(lu n g địch này. lọc chĩìn không và làm khó qua (têm ờ nhiệt, cỉộ 1 1 0 ° c . N ung trong
không khí 5 giò ỏ nhiệt độ 5 ()0 "<\

2 . C h u â n bi õng chuyển hóa: Nhồi diatom it (ỉa xử lí với m ken n itra t vào một ông
thép không gí.
3. Lò ch uyển hỏa: L ắ p ráp hệ thống lấy m ảu, ông chuyến hóa và o m á y sắc kí khí.
Điều chính hệ thông sao cho 11 Ó cổ th ể hoạt động theo cách thức đường vòng. T rong giai
đoạn này nút điểu k h iể n tự động và bộ ghi đều kh ông cho hoạt dộng. B ậ t m áy sá c kí và
điếu chình theo các chì dẫn của nhà sản xuất.
Điểu chỉnh nhiệt độ lù chuyển hóa đên 3 5 0 ° c và vận hành hệ thông trong 1 0 giò
(lê khử các tìiken oxit th àn h niken kim loại.
■1 . Xác định: D ù n g bơm lấy m ẫu hút liên tục khí qua vòng m ẫu và dường vòng của
nỏ. Lưu lượng của dòng kh í mẫu (khoảng 10 0 cm Vgiây) ílù dể là m sạch và làm đầy
vòng mẫu. V ào nhữ ng thời diem thích hợp trong chương trinh lấy m ẫu, k h í chứa trong
vòng mẫu se được phun tự động vào hệ thông sắc kí để đo hâm lượng c o .
K ết q u ả

Nồng độ CO được xác định băng cách so sánh các diện tích pic thu được từ các hỗn
hợp khí chuẩn v à m ẫu.
Nồng độ CO được tính chuyển từ mg/m '3 thành ppm như sau:

- ờ n h iệ t độ 2 5 ° c v à áp s u ấ t 1 0 1 , 3 k P a :

1 ppm > 1 , 1 4 mg/m;*

- 0 các nhiệt độ kh ác và áp su ấ t 1 0 1 , 3 kPa:

1 ppm > 1 , 1 4 * ( 3 7 3 ,1 + t)/298,l nig/nì '

trong đó: t: n h iệt độ (tính bằng °C).

8 * 5 . 5 X á c đ ị n h OZOn

Nguyên lý
Tác động của ozon lên dung dịch kali iođua sẽ giải phóng iot tự do:

2KI + 0 3 + H20 2KOH + I2 + 0 2

S a u khi a x it hóa, người ta chuẩn độ iot thoát ra bằng dung dịch n a tri thiosunfat
có m ật hồ tinh bột. Phương pháp n à y có thể x á c định một lượng nhỏ ozon.
Hóa ch ấ t
- Na^S'^O} 0 ,1 N : Hòa tan 6 ,2 0 5 g N a 2 Sợ 0 3 .5 Ho() trong nước c ấ t nóng, thêm nưốc
cất đến 1 1.
- Chỉ thị hồ tinh bột: cân 1 g hồ tinh bột hòa tan trong 100 ml nước, them vào đó
vài giọt íbm anđehit.
 Tiến hành phán tích
L ấ y một thể tích k h í đo được của kh í chứa ozon vào một pipet đà chuẩn hóa có
dung tích 1 , 5 / chứa 20 ml d u n g dịch kali iođua 0 ,1 % , thêm vào 2 ml du ng dịch tinh bột
1 % và 2 0 0 ml nước. S a u 5 p hú t lắc m ạnh, iot từ tron g du ng dịch tru n g tính sẻ giải
phóng ra một lượng tương đương với hàm lương ozon trong khí. S a u khi lắc pipet, dung
dịch phản ứng được a x it hóa b ằ n g a x it su nfuric loãng. C h u ẩ n độ lượng I 2 tự do bằng
natri th io sun fat với chỉ thị hồ tinh bột cho đến khi d u n g dịch m ấ t m àu và trỏ nên trắng
ngà. Cứ 1 ml dung dịch n a tri th io su n fat 0 , 1 N dù ng để ch u ẩ n độ tương ứng với 0,24 mg
ozon có trong mẫu.
Sự có m ặt của clo và nitơ oxit g â y cản trở cho phép xác định.

8.5.6 P h ư ơ n g p h á p i n đ o p h e n o l x á c đ ị n h h à m l ư ợ n g a m o n i a c

N guyên lý
Phương pháp dựa trên cơ sở tác dụng của am on iac vỏi hipoclorit v à phenol có sự
tham gia của ch ất ổn định phản ứng là n a tri nitro p ru xit, tạo ra hợp c h ất m àu xanh,
hấp phụ cực đại tại bước sóng 6 2 5 nm.
Phương pháp được sử d ụ ng để xác định hàm lượng am on iac trong không khí từng
lần và tru n g bình n g à y đêm trong khoảng từ 0 , 1 đến 1 , 0 mg/m3.
C ác am in thơm v à fom andehit g ây cản trở phép xác định.
D ụ n g cụ
- M áy hút khí có lưu lượng k ế có vạch chia đến 0,005 lít/phút; nhiệt kế, áp kế, ẩm kế.
- Bình hấp thụ R icte có vạch đo 6 ml hoặc d ụ n g cụ h ấ p thụ khác.
- M á y so m àu có kính lọc m àu 6 2 5 nm, hoặc q u a n g phổ kế, cu v et có bể dày 1 0 mm.
- Ống nghiệm có nú t m ài d u n g tíchlOml.
- Ph ễu Bucne.
H óa ch ấ t và thuốc th ử
- Sử d ụ n g loại tinh kh iết hóa học h a y tinh kh iết để p hân tích.
- N a tri h i đ r o x i t : NaO H
- K a li iođua: K I - du ng dịch 10 %
- Am oni clorua N H 4 C1
- N a tri nitro p ru x it N a 2 [Fe(CN )5] NO
- N a tri cacbonat N a 2 C 0 3
- A x it su n fu ric H 2 S 0 4 (d = 1 ,1 8 ) du ng dịch 10 % theo thể tích
- N a tri clorua: N a C l
- A x i t salixilic: [HO(C 6 H 4 )COOH]
- N a tri t h i o s u n f a t : N a 2 S 2 0 3 .5 H 2 0 d u n g dịch 0,05mol/l.

142
 - A x it oxalic H^CwO.j
- Phenol CgHftOH
- Clorua vôi CaOCl2
- Nước cất hai lần đã khử amoniac.
C huẩn bị hóa chất
- D ụng cụ h ấp thụ: pha loãng 0,5 nil axit su n íu ric (d ~ 1.84) trong 1 lít nước. B ả o
quàn du ng dịch trong bình hình ông được đậy kín b ằ n g nút có ống th ủ y tinh chứa đầy
tinh thể a x it oxalic.
Thuốe thử phenol: Hòa tan 5 g phenol mối chưng cất, 25 m g n a tri nitro p ru xit
trong 10 0 ml nước. Bảo qu ản thuốc thử không quá 6 th an g ỏ 4 °c .

Hồ tinh bột, du ng dịch 0,5%: trộn đểu 0,25 g tinh bột với 1 0 ml nước, cho thêm
40ml nước nóng 6 0 '7 0 ° c đun đến sôi. để dung dịch sau 1 phút thì làm lạnh.

- Thuốc thử hipoclorit: Hòa tan 1 0 g NaO H và 1 1 , 7 g N aC l trong 1 0 0 ml nước đã

bão hòa d o (với nồng độ từ 0,6 - 0,8 g đo). Thuốc thử được bảo quản không quá 6 tháng.
Thuốc thử phải chứa đủ lượng clo từ 0,6 đến 0,8 g clo trong 10 0 ml.
T iến hành xác định hàm lương clo hoạt tính: L ấ y 20 ml clung dịch thuốc thử cho
vào binh cầu có n ú t m ài, thêm 1 0 ml H 2 S O 4 1 0 %, 1 0 ml KI 10%. Đ ậ y kín bình cầu v à để
trong bóng tối k h o ản g 1 0 phút., sau đó chuẩn dộ I 2 giải phóng ra b ằ n g N a 2 S 2 0 ^
0,05 niol/1 đốn màu v à n g nhạt. Thêm một vài giọt hồ tinh bột, chuẩn tiếp b ằn g N a 2 S 2 ()'}
đến khi du ng dịch m ấ t m àu; 1 ml dung dịch natri thiosunfat 0,05 mol/1 tương ứng vói
0,00354 g đo.
Có thể dù ng clorua vôi để chuẩn bị thuốc thử.
- Dung dịch ch u ẩn a m.oniac gốic: 100 Ị.ig am oniac trong 1 ml: hòa tan 0 , 3 1 4 1 g
N I I 4 CI trong 1 lít nước. Bảo quản dung dịch không quá hai tháng.

- Dung dịch ch u ẩn am oniac sử dụng có hàm lượng ] |.tg am oniac trong 1 ml. D ung
dịch này dược ch uẩn bị b ằ n g cách pha loăng dung dịch chuẩn gốc 1 0 0 lẳn bằng d u n g
dịch hấp phụ.
C h ỉ pha d u ng dịch n ày trước khi dùng.
L ấ y m ẫu
- í)ể xác định hàm lượng từng lần amoniac, cho không khí cần nghiên cứu đi qua
hai ông hấp thụ m ắc nôi tiếp với nhau, mỗi ông có chứa có 5 ml d u n g dịch hấp thụ với
lưu lượng 0,5 l/phút, liên tục trong thời gian từ 1 0 đến 30 phút.
- Đề xác định hàm lượng amoniac trung bình ngày đêm có thế lâ y m ẫu theo hai cách:

+ L ấ y m ẫu như xác định hàm lượng từng lần N H 3 vói sô" lần không ít hơn 6 ,
cách n h au đều trong một ngày đêm.
+ Cho không kh í (trong mẫu) cần nghiên cứu đi qua d u n g dịch hấp th ụ có
chứa 5 0m l du ng dịch hấp thụ với lưu lượng 0,2 lít/phút liên tục trong ?4 giờ.
P h ả i theo dõi quá trình lấy mẫu, nếu đung dịch bị cạn thì cần bổ su n g nước cất.

143
 Tiến hành phàn tích
- D ùng nước cất h a i lần thêni vào dung dịch trong bình hấp thụ đến 1 0 ml.
- H út 2 ml dung dịch m ẫu thử cho vào ống nghiệm n ú t mài, thêm 3 ml dưng cỉịch
hấp thụ, 1 ml thuốc thử phenol. S a u đó vừa lắc cẩn th ận ố n g ngh iệm vừa cho thêm 0,5
ml thuổíc thử hipoclorit.
- Sau 2 giò tiến h à n h đo m ật độ qu an g của du ng dịch, sử dụ ng cuvet 1 cm, bước
sóng 6 25 nm, du ng dịch so s á n h là nước cất.
Thời gian cho thuốc thử cuốĩ cùng đến lúc đo m ật độ q u a n g của dung dịch đối với
tất cả các m ẫu phải như nhau.
- C h u ẩ n bị m ẫu tr á n g từ (lung dịch hấp thụ; đo m ậ t q u a n g cùa 5 nil dung dịch
thuốc thử đã điểu c h ế th àn h “ m ẫu trán g ” ; giá trị đo m ậ t độ q u a n g c ủ a m ẫu tr á n g không
được vượt quá 0,02. N ếu quá phải kiểm tra độ sạch của nước, d ụ n g cụ, cuvet và chất
lượng dung dịch.

- Lượng N H 3 trong m ẫu thử được xác định b à n g phường p háp đường chuẩn theo
hiệu sô" giữa m ậ t độ q u a n g của mẫu đem đi phân tích và m ậ t dộ q u a n g của m ầu trắng.
Đường chuẩn được lập như sau:
Dùng 6 bình định mức 50m l rồi thêm vào các lượng d u n g dịch như sau:

T ên d u n g d ịch 1 2 3 4 5 6

Dung dịch chuẩn sử dụ ng 2 4 6 8 1 0

Dung dịch hấp thụ

Hàm lượng N H ;3 tương ứng trong

0 , 1 0 , 2 0,4 0 , 6 0 . 8 1 .0
5ml dung dịch m ẫu thử (mg)

L ấ y 5 ml du ng dịch từ mỗi bình trên cho ông nghiệm nút m ài rồi tiến hành làm
như dung dịch thí nghiệm .
T in h kết q u ả:
Hàm lượng am on iac (C) trong không kh í dược tính b à n g mg/m’ theo công thức.

a .B
c=
Ba.v0
trong đó: a: lượng N H 3 trong dung dịch m ẫu lấ y để p h â n tích, mg;

B: tổ ng lượng dung dịch m ẫu thử, ml;

B a: th ể tích dung dịch m ẫu thử lấ y để p h â n tích, ml;

V • th ể tích m ẫu không kh í đă đưa về điều kiện tiêu chuẩn, m

K hi xác định nồng độ tru n g bình n g à y dêm thì thể tích không kh í không cần đưa
vể điều kiên chuẩn.

144
Chương 9

Phân tích đâ't

9.1 P h â n tíc h m ộ t sô tín h c h â t lí h ó a học c ơ b ả n c ủ a đ ấ t

9.1.1 T h à n h p h ầ n cơ giới đất

Đất là một hệ thông dị thể gồm những phần từ khoáng, k h o án g - hữu cơ và hữu
cơ có kích thước kh ác n h a u , từ phân tử đến những nguyên tỏ cơ học có kích thước lớn
như sét, limôn, cát. và giăm cuội. Trong nghiên cứu đất, nhiều khi cần phải xác định
kích thước của những hợp phần n à y VC m ặt số lượng và chất lượng.
T h àn h phần cơ giới có ý nghía quan trọng, nó đặc trưng cho nguồn gốc p h á t sinh
của đất, các tính c h ấ t đ ấ t và độ phì của đất. Việc p h â n loại đ ấ t về cơ bản cũn g dựa vào
thành p hần cơ giới của đất. Ví dụ, đát cát, c á t pha, đâ't thịt, đ ất sét... Đôi với dinh
dưỡng của c â y trồng thì thành phần cơ giới đ ấ t lại càng có v a i trò to lớn, đ ất có thành
phần cơ giói n ặ n g giữ được nhiều chất dinh dưỡng hơn. Nhiều tính ch ất vậ t lí của đất
như độ xốp, độ trữ ẩm , tính thấm , khả n ả n g giữ khí, £Ìừ nhiệt... đểu phụ thuộc vào
thành phần cơ giới.

a) P h á n lo a i n h ù n g n g u v ẻ n tô cơ hoc tr o n g đ ấ t

N guyên tô cơ học của đất tồn tại ờ 3 dạng: khoáng, hữu cơ v à hữu cơ kh o án g (còn
gọ 1 là hum at). T ro n g thố nhưỡng học có nhiều bảng phân loại n g u y ên tô" cơ học theo độ
lớn của ch ún g và b ả n g p hân loại của K a trin sk i được thừa n h ậ n rộng rãi n h ất. T ro ng
bảng phân loại n à y tác giá đà chia thành: đá vụn, sỏi, cuội, cát, lim ôn và sét.

Bảng 9.1. Phân loạỉ những nguyên tô cơ học của đất (theo K atrinski)

Đường kính (mm) Ten gọi

>3 P h ần đá vụn của đ ất
3-1 Sỏi, cuội
1 - 0,5 C á t thô
0,5 - 0,25 C á t trung bình
0,25 - 0,05 C á t mịn

145
 0,0 5 - 0,01 Li môn thô
0 ,0 1 - 0,005 Li môn trung bình
0,0 0 5 - 0.001 Li môn mịn
< 0,001 Sé t
>0,01 C á t v ậ t lí
< 0,01 Sé t v ậ t lí

T ấ t cả nh ữ ng phần tử có kích thước lớn hơn 1 mm gọi là "p h ần xương" của đất,
nhửng p h ầ n tử nhỏ hơn 1 mm gọi là "phần m ịn” của đất. N.M . X ibicxep (1899) phân
chia những phần tủ của dất thành "cát. vật lí” - tức là những cấp h ạ t lớn hơn 0 , 0 1 mm
và "sét v ậ t lí" - nh ữ ng cấp hạt nhỏ hơn 0,01 mm. Nhữ ng kh ái niệm n à y hiện n a y dược
sử dụng rộng r ã i trong phân loại đ ấ t theo thành p h ầ n cơ giới.

b) Chuản ò ị đất đê phán tích thành phần cơ giới đổi với những đất chửa cacbonat
Đối vối nhóm đất này việc ch uẩn bị phân tích thành p hần cơ giới rất phức tạp,
người ta thường sử dụng các dung dịch muối khác nhau như. n atrio x a la t (N a 2 c.> 04);
pirophotphat (N a 4 P 2 0 7 ) và hecxam etaphotphat (NagPgOiịị). T ù y thuộc vào hàm lượng
cacbonat và d u n g tích hấp phụ của đ ất mà sử dụ ng N a 2 C 2 0 4 0 ,5 N vỏi lượng khác nhau.
Việc sử dụ ng các du ng dịch muôi natri để xử lí m ẫ u đ ấ t là dể đ ẩ y nhữ ng cacbonat của
đấ t dưới d ạ n g các muôi không tan, do đó trong đ ấ t sẽ được hình thành những nguyên tố*
cơ học mới. N h ữ n g hợp ch ất mới n à y là (C a,M g)C 2 0 4; (C a 2 ,M g 2 ) P 2 0 7; (C a 3 ,Mg 3 ) P 6 0 18;
N a 2 C a 2 (P 0 3 )6. T ro n g thực tế việc xử lí đ ât b ằ n g những piuốí kiềm trên đây thương
được kết hợp vói những phương pháp cơ học, ngh ĩa là nghiền, tá n đất.
P .F . M enhicốp (19 5 2 ) đề nghị phường pháp piroph otph ai như sa u : Cho từ từ đung
dịch p irophotphat 5% vào mẫu đ ất phân tích đến trạn g thái sền sệt. Đối vối đất m ặn và
đâ't cacbonat có thành phần cơ giới nặn g thì sử dụng từ 20 - 2 5 ml cho 10 g đất, còn đối
với đất c á t p h a v à đ ất cát thi sử dụng 1 5 ml cho 1 5 g đất. Đôì với đ ấ t không mặn và
không chứa cacbonat có thành phần cơ giới n ặ n g thì sử dụ ng 5 mi; đ ấ t thịt, c á t pha và
cát thì sử dụ ng 3 ml cho 10 g đất. M ẫ u được nhào trộn trong 20 phút, sau dó dùng chày
sứ có bịt đầu cao su để nghiền, tán trong 5 phút và dô vào cốc. Vừa nghiền tán vừa gạn
cho đến kh i x u ấ t hiện nước trong khi đất lắng. Cho đất qu a r â y kích thước 0 ,1 hoặc
0,25 miĩi vào ông đong có dung tích 1 lít. T hêm nưỏc vào ống đong cho đến 1 lít v à phân
tích th àn h p h ầ n cơ giới theo phương pháp pipet của K a trin sk i.
Phương p h áp hecxa-m etaphotphat để xử lí m ẫu đất: lấ y k h o ả n g 3 0 0 g đất, nếu là
đ ấ t mặn thì trước hết phải loại clo b ằ n g cách rửa đ ất qua giâ y lọc trên phễu, dù ng nước
cât rửa nhiều lầ n cho đến khi hết ion c r (dùng AgNO'j 5% trong môi trường được axit
hóa b ằ n g H N O 3 10 % để thử phan ứng cỉo). Đất sau khi rửa sạch đem phơi ỏ trong
phòng đến tr ạ n g th ái khô không khí, râ y qua r â y 1 mm và lâ y 2 0 g để phân tích.
D u n g dịch dù ng cỉể xử lí mẫu đ ấ t được chuẩn bị nhơ sau : lấy 3,7 g N a 6 P g 0 1 8 +
7,94 g NaọCO;} hòa tan trong 1 lít nước. N a tri cacbonat thúc đ ẩ y sự thủy phân của

146
hecxa-m etaphotphat thành octophotplmt. L ấ y 20 ml dung dịch này th êm vào m ầ u đất
dã dược rửa (nêu là đất mặn) và 1 0 ml đói với đất không mạn, đù ng đ ũ a th ủ y tinh đầu
ró gàn cao su k h u ấy cẩn th ận v à sau khoảng 1 5 ' 20 phút dù ng nước c ấ t chuyển dổn
đất sang bình tam giác dung tích 250 ml.
Đun dung dịch huyôn phù này trong 1 giò, sau (ỉó chuyển đất và o ống dong có
dung tích 1 lít qua r â y cờ 0 .1 mm, cần cọ nhẹ và rửa đế không cho các p h ầ n từ sé t bám
vào. Dung dịch đất trong ống đong ờ trạn g thái huycn phù và x ả y ra hiện tượng tụ keo.
Nếu quá trình tụ keo x ả y ra ch ậm thì có thế thêm một ít dung dịch xử lí và o d u n g dịch
huyền phù. Trường hớp quá trình tụ keo x ả y ra nhanh thì cẩn thận gạn đố phần nước
trong và đổ thêm nước c ấ t cùng với một phần dung dịch xử lí.

c) N g u y ê n tắ c và k ỹ t h u ậ t p h â n tíc h th à n h p h ấ n cơ g iớ i đ ấ t

C ác phương p háp phân tích thành phần cd giới (lất bao gồm: phương pháp ngoài
đồng ruộng, phương pháp rây, phương pháp trong môi trường nước (phương p háp lắ n g
gạn, phương pháp tỉ trọng kế, phương pháp pipet).
- Phương pháp ngoài đồng ruộng (xác định nhanh, không có (lụng cụ):
Phương p h á p ướt: T ẩ m ướt m ẫu đất rồi dùng hai lòng bàn ta y vê thành sợi dài độ
5 - 6 cm. K ỹ th u ậ t tẩm ướt dất cần chú ý vừa dú, không khô quá, kh ô n g nh ão quá,
nghĩa là độ ẩ m lúc n à y tương ứng với "giới hạn ch ảy dưới". S a u khi vê thành sợi, tiôp
tục uốn th àn h vòng tròn. Sự th ể hiện hình d ạn g của vòng tròn tương ứng với thành
phần cơ giỏi đ ất được minh họa ở b ảng 9.2.

Bảng 9.2. Xác định thảnh phần cơ giới theo phương pháp ngoài đ ổng ru ộ ng

Thành phẩn cơ giới

Cát

Vẽ th àn h phần, đoạn rời rạc • cát pha

Bị đứt quãng khi vê tròn - th ịt nhẹ

<5538823 B888& fg&B EES BS598B»

Có th ể vê tròn nhưng khi khoanh

tròn bị đứt quảng • th ịt trung bình

Có thể vê tròn nhưng khi khoanh

tròn có nhừng khe n ứ t - thịt nủng

Vê tròn, khi khoanh tròn không

bị n ứ t * sét

147
 Phương pháp n à y nếu được thực hiện cân th ậ n cùng cho nhữ ng k ế t quả tốt, gần
đú ng với kết quả p hân tích trong phòng.
- Phương pháp phân tích th ành phần cơ giới trong môi trường nước đứng yên tĩn h

(phương pháp pipet của K a tr in s k i - Gluskop).

Phương pháp n à y do G lu sk o p dể x u ấ t năm 1 9 1 2 . Đến năm 1 9 2 2 , Robison đề nghị
dù ng ông hút với th ể tích 2 5 ml để lấy dung dịch h u yền phù, cho nên còn được gọi là
ông hút Robinson h a y pipet.
Năm 19 3 0 , tại Hội nghị Quốc t ế T hổ nhưõng, phương pháp n à y đă được công
n h ận là phương pháp tiêu ch uẩn để x ác định th a n h p hần cơ giổi đất v à đươc sử dụng
rộng rãi ở nhiều HƯỚC trên t h ế giới.
Trình tự phân tích: m ẫu đ ất phân tích s a u khi phơi trong p hòng đến trạ n g thái
"khô khỏng khí", dù ng cổi c h à y sứ giă đất. v à r â y qu a r â y cở lm m . Trộn đểu, lấ y 3 mẫu
để phản tích theo các yêu cầu:

Đ ấ t th ịt v à th ịt Đất cát và
n ặ n g (g) c á t p h a (g)

- Để xác định độ h ú t ẩm kh ô n g kh í (1) 4 -5 1 0

- Đ ể xác đinh lượng tiêu h ao khi xử lí bằn g HC1 (2) 10 - 1 5 20 - 30

* Đ ể chuẩn bị du ng dịch h u yề n phù (3) 10 -15 20 • 30

Lượng đ ất lấ y để phân tích nhiểu h a y ít tu ỳ thuộc vào đặc tính của đất, đ ất có
th àn h phần cơ giới c à n g n h ẹ thì lượng đất lấ y đ ể p h â n tích cà n g nhiêu v à ngược lại.
M ẫu đất số 2 và 3 cho vào bát sứ và kiểm tr a mức độ chứa cacbonat của đất bằng
cách cho nhỏ giọt H C 1 1 0 % v à o m ẫu. Nếu đ ấ t có cacb on at thì x u ấ t hiện bọt kh í CƠ 2 hay
ra v à lúc n à y cần tiếp tục xử lí b ằ n g dung dịch H C1 0 ,2 N cho đến khi không th â y x u ấ t
hiện bọt C O 9 . Việc phá h ủ v cacbonat khi phân tích th à n h p hần cơ giới là cần thiết vi Ca
v à M g trong đ ấ t có vai trò ch ất kết dính, c h ú n g liên kết các nguy ên tố cơ học lại với
n h au tạo thành những đoàn lạp có kích thước lớn hơn.
Tiếp tục đổ HC1 0 ,2 N vào m ẫu đâ't, d ù n g đ ũ a th ủ y tinh k h u ấ y , để lắng một thòi
g ia n rồi g ạn phần nước tron g ở bát sứ theo đ ũ a th ủ y tinh qu a phễu lọc. Hai m ẫu đất
được xử lí song song cho đến khi nhỏ HC1 0 ,2 N kh ông th ấ y x u ấ t hiện bọt kh í thì
dừng lại.
S a u khi phá h ủ y cacbonat, dùng dung dịch H C 1 0 ,0 5 N ch uyển dần mẫu đ ấ t ở bát
sứ lên giấ y lọc đặt trong phễu. M âu đ ất dù ng để x ác định lương tiêu hao khi xử ỉí HC1
cần chuyển lên g iấ y lọc đ ặ t trong phễu nhưng đã cân trước khối lượng của giấ y lọc. Đ ất
trên phễu tiếp tục được rửa b ằ n g HC1 0,05N cho đến khi hết phản ứng vối C a 2+. Để thử
phản ứng, dù ng ống nghiệm hứng một ít dịch lọc, thêm h ai giọt chỉ thị phenolphtalein
v à dùng N H 4OH 10 % để tru n g hòa theo từng giọt cho đến kh i x u ấ t hiện màu hồng,

148
phan ĨU‘Í h i r n;i,v hơi kii-m Tln-m \M* Ị.Ĩ1ỌI C l i .( ( M) ị | )()’'<• i\(' a xi t h ó a cl un g dị ch, t h ê m
vái ịíioi (NI *>(). 4% và (lun rỊt*tI >ni Nòu <‘ó till M* xuát hiện tinh thể ( ' a ( ‘>()ị
rai ru. Nêu hiĩi Ca (klinmj cu kri. Iiuì) 1‘huven hôt (lát ỉ n phễu b ằ n g (lung dịch MCI
U.nrA. Tú*p lực run nuui il. 1 t Wt’i\ phễu lọc hÀn£ huúc r;Yi cho đẻn kh i hêt phân ứng vối
r|(Ị Ị)i• t h u p h ;ìn ứ n g , (lùniĩ órILC njihu/m h ứ n g I1ÌÓ1 ũ l ỉ u n ^ dị ch U.K.’, d ù n g v à i giọt H N ( ) >
ìd"i. tie a.xit hoa d u n g địrh, >;m lió thcỉin vai ẹriọt AtfNO •*"‘nK nêu còn d o sõ x u ấ t hiện
két tim màu trá n g AgOl,
Bôi VỚI những m ầu (.làt khontf có cMi honal thì tiùiìK ngay a x it HC1 0,05 N đô xử lí,
sau (ló cùiig chuyến qu a phi'll lục. rứa cho đến khi hót c a n XI và clo như trình tự trên.
Mẫu clât dùng đe tính liíọng tiêu hao khi xú lí HCl. sau khi đã rửa, đất và g ià y lọc
ihíọv cho vào trong cóc sứ hoar nhôm đã cân Iriirir khôi lượng, sấ y khô ở 1 0 5 ° c đến khói
hùíng không (lôì rồi cân. C àn cử vào hiệu sỏ khôi lư<Ịng. xác định lượng tiêu hao khi xử
l i W C l

Mầu (ỉiVt (lùng đỏ phần lích thành phần cơ giới, sau khi (là rửa sạch C a 2 4 và d o ,
<!ùng ílùa thúy tinh chọc tilling gi Ay lọc. dùng nước cát cọ rữa trực tiếp vào bình cỏ d u n g
tích khoang 750 1*111 *. T h êm ÌUÍỚC cất vào bình đến thổ tích k h o ản g 2 5 0 em' và thêm
NaOỈI lN thi‘o d u n g tích hấp phụ của đất. Cử ] ml NaOH I N tương ứng với lOmgđl
cua dung tích hấp phụ. Việc thèm N a O IỈ IN với mục đích tlổ phá vỡ hoàn toàn các vi
(l o à n l ạ p v à c h u y ê n s a n g c á c ngu y< )n t ô C ơ h ọ c .

Vi (‘ác mầu đất d ù n g do phan tích thành phần cơ giỏi nhiều khi chưa xác định
đung lích hấp phụ trưốc, cho nòn đổ thuận tiện người ta quy định lượng NaOH IN (ml)
thêm vào các: loại đất ờ b ả n g sau.

Bàng 9.3. Lượng NaOH 1N dùng cho các loại đất khác nhau

Loại đất Lượng N aO H I N (ml)

]) Đất fora lit: T ầ n g 0 - 50 cm 1 -2

C ác ta n g (lưới 1 - 1,5
2) Đất foralit trên sả n phàm đá vôi: T ầ n g 0 - 50 cm 1,5 -3
C á c tầ n g í lưới 2 - 3,0
3) Dất m acgalit: T ầ n g 0 * 50 cm 2 -5
C á c tầ n g dưới 2 -3
4) Đài. phù sa: 0 , 5 - 1 ,5
Đ ấ t phù sa có tầ n g rửa trôi, bạc màu 0 , 5 - 1 ,5
C á c loại phù sa k h á c 1 -3

S a u đỏ đem đun sôi thể huyền phù 1 £ 1 Ờ, thòi gian tính từ lúc b ắ t đầu sôi. L à m
nguội dung dịch v à ch uyển toàn hộ d u n g dịch vào ỏng (long có d u n g tích 1 lít qua r â y cỡ
0,2 5 )
11 1 1 1 . IX m g nước c ấ t rửa phần chứa trẽn râ y và sau dó them nước cất đến 1 lít. Như

149
vậy, phần còn lại trên râ y gồm những cấp h ạt có kích thước từ 0 ,2 5 • 1,0 mm, phần
chứa trong ống đong là những cấp h ạ t có kích thước < 0 ,2 5 mm. P h ầ n chứa trên râ y cho
vào chén sứ dã biết khốỉ lượng, s ấ y ỏ 105°c đến khối lượng kh ông đổi, Nếu cần tách cấp
h ạ t cát khô 1 - 0,5 mm thì dù ng thêm rây 0,5 mm và sẽ thu được 2 cấp hạt cát thô:
1 * 0,5 mm v à cát tru n g bình 0,5 - 0 ,2 5 inm.
Tiên hành phân tích các cấp h ạ t phần trong ỏng đong dựa vào vận tốc lắ n g của
phương trình Stockes. Tương qu an giữa kích thước cấp h ạ t và dộ sâ u ông hút (pipet)
trong dung dịch như sau :

+ Đối với cấp h ạ t < 0,050 mni thì độsâu ống h ú t là 2 5 cm

+ Đối với cấp h ạ t < 0 , 0 1 0 mm thì độ sâu ông h ú t là 1 0 cm
+ Đôi với cấp h ạ t < 0,005 mm thì độ sâ u ông h ú t là 10 cm
+ Đôì với cạp h ạ t < 0 ,0 0 1 mrn thì độsâ u ống h ú t là 7 cm
Thời hạn lấy m ẫu từ nhữ ng độ sâu khác nhau được tính từ khi ngừng k h u ấ y đục
dung dịch, thòi hạn n à y th a y đổi phụ thuộc vào nhiệt độ v à tỉ trọng thể rắn của đất.
Trong khi phân tích cần giữ ỏ điều kiện n h iệt độ cô' định. V í dụ, n h ữ n g ông dong chứa
mẫu có đ ặt trong một bể nước làm bang mica trong suốt, nước trong bổ dược điều hòa
nhiệt độ nhò hai vòi nước nóng và lạnh, hoặc ông dong dược đ ậ y n ấp dể giữ nhiệt, hạn
c h ế không cho nhiệt độ dao động g â y ảnh hưởng đến v ậ n tốc chìm lắng.
Để theo dõi nhiệt độ, đ ặ t nhiệt kê vào ống dong chứa nước v à giừ nhiệt dộ như
điều kiện của những ống du ng địch đất. Bởi vì k h o ản g thòi g ian giữa những lần lắc •
hút đối với những cấp h ạt < 0,05; < 0 ,0 1 v à < 0,005 mm không lâu lắm nên nhiệt độ cỏ
thể chì đo một lần. K h i cần lấ y cấp h ạ t < 0,001 mm nên đo n h iệt độ ba lần: sau khi lác
dung dịch, trước khi h ú t v à 1 lần vào giửa hai thời điểm trên. L ấ y nhiệt, độ trung bình
sa u 3 lần đo, dỏì chiếu với tốc độ láng tương ứng chọn đổ phân tích.
V ề tỉ trọng thể rắ n , nên lấ v giá trị chính xác của từng loại đ ất nghiên cứu. T u y
nhiên, trong p h â n tích có th ể dù ng những trị s ố tương đối gần đú ng cho một số'
trường hợp.

B àng 9.4. Tỉ trọ n g th ể rắn của m ột số nhỏm đất chỉnh ở V iệt Nam

Độ sâu (cm) Nhóm đ ấ t feralit (đất đỏ vàng) Nhóm đ ấ t phù sa trồng lúa
0 - 2 0 2 ,5 5 -2 ,6 5 2 ,6 5 (chung cho cả các tầng dưới)
20-50 2 ,60-2.65
5 0 -10 0 2,65
100-150 2 ,7 0
150 -2 0 0 2,70

ở b ả n g chỉ dẫn thòi h ạ n lấy m ẫu du ng dịch huyền phù trong ống đong ở các độ
sâu khác nhau tương ứng vỏi v ậ n tốc lắng của các cấp hạt theo phương trình Stòckes
trong điều kiện n h iệt độ và tỉ trọng thể rắn của đất k h á c nhau.

150
 Vận tôc chìm lá n g của CÁC cáp hiìt (V) tính thi u phưring t rì n h Stockes:

V (cm/s) L _ „ (1
9 n
trong đó: ì1: bán kinlì của cấp hạt (mm);
d }: tỉ t r ọ n g t h ể r á n c ủ a đ ấ t:

(I: ti t r ọ n g c h ấ t l ỏ n g k h i (K ing p h á n tí c h :
g: gia tốc trọng trường khi vặt rơi tự do (bằng 9 8 1 cm/s);
}Ỵ. độ nhớt của chất, lông (poazd).
Dụng cụ í!ô phân tích thành phần cơ giới đ ấ l bằng pipet theo K a tr in s k i được trình
bày ớ hình 9 .1.

Kỷ thuật lấy m ẫu du ng dịch —»

huyền phù b àng dụ ng cụ nàv như sau;
khuấy dung dịch huyên phù trong ỏng
(long b ằng que kh u ấv. Que k h u ấ y gồm
một ông cao su hình tròn gắn với đũa
thủy tinh hoặc quo kim loại không gi.
Tấm cao su hình tròn được dục thành
nhiều lỗ, dường kính mỗi lỗ khoảng 3
mm. Que k h u ấ y cho chuyển dộng từ
trên xuống dưới và ngược lại 1 0 lần
trong 20 giây. Theo thòi hạn đà tính
sẵn (xem phụ lục 8 ) n h ú ng ông hút
xuống đến dộ sâ u q u y định hút lấy
thành phần cấp h ạ t cần tìm, du ng dịch
(lược hút vào pipot một cách từ từ. Ì/Sy
2 5 ml dung dịch h uyền phù khi xác
định thành phần cấp h ạt < 0,005 mm
trong thòi hạn 3 0 giây, đối với cấp hạt
< 0,01 mm trong thời hạn 2 5 g iâ y và
cấp hạt < 0,05 mm trong thời hạn 20
giây. M ẫu lấ y xong cho bốc hơi trên
bếp cách cát hoặc trên nồi cách thủy,
sau dó sấ y ỏ n h iệt độ 105°c đến nhiệt
dộ không đổi. Khối lượng côc dã được
Hỉnh 9.1. Dụng cụ pipet để lấy mẫu
cán sẵn. S a u khi cân xong tính kết khi xảc định thành phẩn cơ giớ i
quả.

Hàm lượng các cấp h ạ t được tính ra phần trăm theo công thức:

a. 1 0 0 0 . 1 0 0
X
b.m

151
I r o n i ' dó: x: t h à n h phfin cần tìm tính ra t h à n h p h ẩ n n à y nh ó lirin kích thước cấp
hạt nào dỏ, VI dụ < 0,05 (lim: < 0.01 mm...
a: khôi liíriníĩ cùn thành phẩn nhò hrtn kích thước cãp hạt can lim (ịĩ):
b: thể tích íluníỊ (lịch huyền phù (ml);
m: khối lượng (lất khô tuyệt đối lấy khi phán tích (g).
T ro n g thực tê phân Lích không nên tính theo đất “ khô tu y ệt dôi", mà nên tính
theo đất “khô không khí", làm như v ậ y sẽ có nhiều th u ậ n lợi trong việc tinh kêt quá.
Muôn vậv, nhân công thức trôn với hộ sô khô kiệt (k). Hệ số k được xác định theo công I hức:

k =
100

Theo công thức này W|,v lã độ hút am không k h í (độ ẩm hydroscopic).

Khôi lượng thành phán ró kích thước xác định (0,05 - 0 ,0 1 ; 0 ,0 1 - 0,005 mra;
0,005 - 0,001 mm v à < 0,001 mtn) được tính l)àng cách trừ khôi lượng hoặc hàm lượng
phần trăm của th ành phần tièp theo.
Ví dụ cụ thê về cách tinh:
1 ) Khôi lượng đất khò không khí lấy khi phân tích là 10 r ;
2) Khôi lượng thành phần có kích thước 1 - 0 ,2 5 mill là 0 ,8 1 g;
3) Lượng liêu hao khi xử li háng HOI là 0 ,2 3 2 g;
4) Khôi lượng thành phần trong 2 5 em :' d u n g dịch:
K í c h th ư ớ c c ấ p h ạ t (m m ) K h ố i lư ợ n g t h à n h p h ầ n câ"p h ạ t (g)

< 0,05 0,11 (i

< 0,01 0 .0 7 5
< 0,005 0 ,0 15
< 0,001 0,009

5) T h à n h phần cấp hạt tính ra % so với khôi lượng đ ấ t khô:

Khối lượng c ấ p h ạ t (m m ) T h à n h p h ầ n (%)
1 ■ 0 ,25 _ 0 , 8 1 .10 0 .k _ 3 1 8

10
< 0,05 0 , 1 1 6 .10 0 .10 0 0 .k
- = - 16,8
10 .2 5
< 0,01 0 , 0 7 5 . 1 0 0 . 1 0 00.k _
= 30 .3
To’2 5
< 0,005 0 , 0 1 5 . 1 0 0 . lOOO.k
—--------- —------—— = = b.utj
n.Un
10 .2 5
<0.001 0 ,009 .1 Of) ìn n n k

152
 Khi them vào dung (lịch huyền phù 2 ml NaOỈI lN . tương ứng 0,08 g, nếu tính
với lượng đất dù ng phân tích 1()£ thi chiôni tỷ lệ 0,8%. Nhơ vẠv thực t ế hàm lượng Cííp
hạt nhỏ hơn 0 ,0 0 1 mm chi b a n " ;ỉf6 ‘l - 0,8 = 2,84%.

6 ) Khôi lượng ihành phan (%) so vói khối lượng (lất:

K í c h th ư ớ c c â p h ạ t (m m ) T h à n h p h ầ n (%)

= 8 ,1 8

0 ,05 - 0 ,0 1 = 46,8 - 30 ,3 = 16 ,5

0,01 * 0,005 = 3 0 ,3 -6 ,0 6 -2 4 ,2 4

0 .0 0 5 - 0 ,0 0 1 = 6,06 - 3 . 6 1 --- 2 . 1 2

< 0 , 0 0 i = 3,64 • 0,8 = 2,8 1

7) Lượng tiêu hao khi xứ lí bằng HCl:

0 ,2 3 2 .10 0 .1,0 1 0

8) T h à n h p hần cấỊ) h ạ t cỏ kích thước 0 ,25 - 0,05 mm 8 0 với khối lượng đất
khổ là:

10 0 - ( 8 ,1 8 + 16 ,5 + 24,24 + 2,42 + 2,84 + 2,34) = 43,4 8%

Dôi với những đất có th ành phần cơ giới nhẹ, dùng râ y khi phân tích có thế phân
chia thêm nh ữ ng thành p h ầ n chi tiết hơn. V í dụ, có thê dùng râ y cỡ 0 ,1 mra. Như vậy,
cùng với cõ r â y có kích thước 0,5 và 0,25 mm có thể chia (lược 1 - 0,5; 0,5 - 0 ,2 5 và
0 ,2 5 - 0 , 1 mill. I là m lượng của ch ú n g trong đất được tính b àng %. T ổn g lượng của chúng
cùng với nhữ ng th àn h p h ầ n thu đượe khi hút b à n g ông hút công gộp lại, lấy 10 0 % trừ
cho toàn ỉ)ộ các thành p h ầ n trên sỏ thu được th àn h phần cấp hạt 0 ,1 - 0,05 mm, như
v ậ y có thể thu được một dặc trưng chi tiết hơn đối với các thành phần c á t của đ ấ t nhẹ.
Đôì với nhữ ng đất chửa cacbonat, lượng “ tiêu hao1’ khi xử li b àng HC1 nên phán chia
thành cột riên g gọi là “ th à n h phần tổng hợp” củng gộp vào trong 1 0 0 % của thành phần
cơ gi (li đất.

d) Các p h ư ơ n g p h á p th ê h iên hét quả p h á n tích th à n h p h ầ n cơ g iớ i dát

Kết q u ả phân tích thành phần cơ giói thường ghi thành bảng. T ro n g bảng sô' liệu
này, bên cạn h những thành phần cấp hạt còn ghi thêm cột “ (lộ ẩm không k h f và “ lượng
tiêu hao” khi xử lí b ằ n g HC1. T rị sô" vổ “ lượng tiêu hao” đặc trưng cho sự có m ặt đất
những cacbonat và những muối dỗ hòa tan trong đất.

Đế dễ hình du ng nhữ ng kết quả phân tích thu dược, ngưòi ta thường thể hiện
dưới dạng đồ thị.
Ví dụ, phương pháp phẫu diện, phiiơng p háp hình tròn (hình 9.2; 9.3).

153
 Hình 9.2. Phương pháp đổ thị biểu diễn thành phẩn cơ giới đất theo độ sâu phẫu diện đất
1 - Lương liêu hao khi xử lí HCI 0.05N; 2 - Cát thô; 3 * Cát mịn;
4 - Limon thỏ. 5 - Limon trung binh; 6 - Limon mịn; 7 - Sét

Việc thể hiện trên đổ thị theo phương pháp phẫu diện hiện n ay được sử dụng rộng
rãi trong thố nhưỡng bởi vì nó cỏ thê biểu thị được nhữ ng dẫn liệu phân tích theo độ
sâu các tầ n g phát sinh khác nhau.
T r ụ c t u n g g h i đ ộ s â u , t r ụ c h o à n h g h i h à m l ư ợ n g % t h à n h c ấ p h ạ t . K h i vồ n h ớ t í n h
trị sô" sau cộng tiếp theo trị sô trước ò trục hoành.

Hình 9.3. Phương pháp hình tròn biểu diền thành phẩn cơ giới đất
(Diện tích hinh tròn = 100%)

e) ứ n g d ụ n g th ự c tiễ n c ủ a p h á n tíc h th à n h p h ầ n cơ g iớ i

Cỏ nhiều bảng phán loại thành phần cơ giới đất, như ng b ả n g phân loại củe
K a trin sk i hiện n a y được đùng rộng rãi trong thổ nhưỡng học. Theo b ảng phân loại n ày
thì viẹc xác định tên gọi và phân chia các nhỏm đất đểu dựa vào kết quả phân tích
thành phần cơ giới. Đ ấ t gọi theo thành phần cớ £Ìới căn cứ vào hàm lượng cát v ậ t lí và

154
se! vật lì và t h e o ư u t h ố t rộ i rúíi (’ác* t h à n h p h á n ; SOI, s;m 1 • 3 m m , c á t 1 - 0 ,0 5 m m ,
hmon thô 0,01 • 0 ,0 5 mm. li mon 0 , 0 1 - 0,001 mm và SÕI < 0,001 ỉn nì.

B ảng 9.5. Phân loại đất theo thành phấn cơ giơi cúa K atrinski

1 làm lượng sét vật lí Hàm lượng rát vậ t lí

(cấp hạt < 0 , 0 1 mill) (cấp hat > 0 ,0 1 nirn)
■
Đát dược KỌ1
Đất theo thành
.
K iêu đ à t Kiêu đất phần cri giới
Kiẻu ỉ)ất Kiểu Đất
đồng cỏ; đất đồng có; đất
pôt/òn mận |)ôtzôn mặn
đó; đất v à n g dỏ; đất vàng
■
0-5 0-5 0-5 100-95 100-95 100-95 C á t XỐỊ)

5 -10 5-10 5- ] 0 95-90 95-90 95-90 C á t dính

1 0 - 2 0 1 0 - 2 0 10 1 5 90-80 90-80 90-85 C á t pha

20 30 2 0-30 15 -2 0 80-70 80-70 85-80 T h ịt nhẹ

30 -10 3 0 -4 5 20-30 70-60 70-55 80-70 T h ịt tr. bình

40-50 45-60 30-40 60-50 55-40 70-60 T h ịt nặn g

50-65 6 0 -7 5 40-50 50-35 40-25 60-50 S é t nhẹ

65-80 7 5-8 5 50-65 35-20 25-15 50 -35 Sét tr. bình

> 80 > 85 > 65 < 2 0 < 15 < 35 S é t nặng

g) X á c đ ịn h t h à n h p h ẩ n c ơ g iớ i (T h e o F A O - U N E S C O )

Nguyên lý
Tách p hần k h o án g của đất thành những cấp h ạt có kích thước k h á c nhau và xác
định tỷ lệ của ch úng. Q uá trình phân tích áp dụ ng cho toàn bộ vật liệu đâ't, nghía là
gồm vật liệu thô v à đá. N h ư n g phương pháp này chí áp đụng đối vối những đất mịn
(< 2 mm).
Ph ần qu an trọng trong phân tích là xứ lí sờ bộ mau dế làm p hân tán toàn bộ các
cấp hạt nguyên sin h. Do đó, cấc vật liệu có tính dính kết (thường có nguồn gốc thú
sinh), ví dụ: c h ấ t hữu cơ, CaC();t cần phải loại, trong một số trường hợp, setquioxit cùng
cần phải loại trừ. T u y nhiên cần nhấn mạnh, dối với mục đích sả n x u ấ t nông nghiệp thì
việc loại trừ n à y về cơ bản klìỏng cần thiết. Vì vậy, tùy theo mục đích nghiên cứu, việc
xử lí sơ bộ là kh ô n g b ắ t buộc. Với mục đích đánh giá các đặc trưng hóa học đất, cần tiến
h ành tách cha't hữu cd bời và CaCO.Ị bồi một dung dịch đệm có tính 9 \ it yếu
pH = 5.

155
 D ụ n g cụ
~ B ếp cách thủy Hệ thông râ y cỏ đáy (đường kính kh o ản g 20 cm)
- B ế p điện Phễu nang b ằng đồng (đường kính khoảng 2 3 em)
- M á y lắc Rảv nhỏ cờ 50 Ị.IĨ11 (dường kính k h o ản g 8 cm)
- M á y râ y ông đong thủy tinh dung tích 1 lít
- Đồng hồ bấm Tu sấy
- Cốc xác định độ ẩm
H ỏa chất
- H 20 2 30%.
- Dung dịch đệm a x e ta t nồng lỉộ IM : hòa tan 680 g CH 5 C O O N a .3 H >0 trong
khoảng 4 lít nước, chỉnh tới pH = 5,0 bằng 250 ml C I Ỉ 3 COOH, thêm nước c ấ t đến 5 lít.

- Thuốc thử làm phân tán: Dung dịch pirophotphat 5%: hòa tan 50 g
N a l1 P>O 7 . l 0 H 2O trong chai có dung tích 1 lít, sau đó thêm nước cất đến v ạ c h 1 lít.

- Có thể th ay thô bằng dung dịch natri hexa-m etaphotphat 3%: hòa tan 30 g
(N aP O 3 ) 6 trong nước chửa trong chai có dung tích 1 lít, sau dó thêm nước cất đôn vạch
mức.
- D u n g d ị c h N a C l b ã o h ò a : h ỏ a t a n 3 5 0 ự N a C l t r o n g 1 lít n ư ớ c n ó n g , l à m n g u ộ i .

T r in h tự p h á n tích
Đối vói đ ấ t có chứa cacbonat ( pH 1-1 , 0 > 6 ,8 ) thì tiến hành loại cacbonat b ằ n g xử lí

bởi du ng dịch đệm a x it yếu. Nếu dất không chứa cacbonat (pHị-ị o < 6 ,8 ) thì tiến hành

oxi hóa ch ất hữu cơ.

1 ) Loại cacbonat: Cản khoảng 20 g đất mịn, cho vào cốc ciung tích 1 lít (nếu hàm
lượng cacbonat nhiều hơn 10 % thì có thể cân nhiều hơn 20 g đất). T h ê m k h o ản g 10 0 ml
dung dịch đệm v à đun nóng trên bếp cách thủy (100°C). Đ ậy cốc b ằ n g m iến g kính. Sa u
khi ngừng sủi bọt, thêm khoảng 2 5 ml dung dịch đệm đến khi sự sủi bọt không tái diễn
sa u khi thêm tiếp dung dịch đệm mới. Trong trường hợp hàm lượng cacbonat rấ t nhiều,
có thể thêm 5 ml axit axetic băng thay cho dung dịch đệm. Trong trường hợp này thể
dùng g iâ y quỳ để thử pH.
L i tâm và gạn hoặc đê qua dêm rồi dùng xiphông hút dung dịch bên trên.
Trường hợp bị tụ keo (peptit hóa), thêm một vài mililit clung dịch N a C l bào hòa.
C h ú ý: Phương pháp rửa này nhàm loại canxi a x eta t từ dung dịch lơ lửng vì nó cỏ
thể ch uyển sa n g dạng canxi o xalat không tan.

2) Oxi hóa chất hữu cơ: C ân khoảng 20 g đất mịn, cho vào cốc du ng tích 1 lít.
Thêm 1 5 ml nước và 1 5 ml H 2 0*> 30% (trong trường hợp xử lý sơ bộ thì không cần thỏm
H 20 hoặc thêm ít), đậy cốc bằng miếng kính. Trường hợp sủi bọt m ạnh, đặt cốc vào
trong bể nước lạnh. Cũng có thể ngàn sự sủi bọt bàng cách thêm vài giọt cồn. Đổ qua

156
đêm. hôm sa u đ ặt lên bếp cách thủy (khoáng 80°C) và thêm đều (lặn 5 - 1 0 ml I !.>()■>
30% cho đến khi phân hủy chất hừu C(1 xay ra hoàn toàn (thòng thường du ng dịch bên
trên trỏ nên trong).
Thêm H 20 đến thể tích kh oản g 300 ml. Dặt lên bẽp nóng và đu n sôi cẩn thận
trong 1 giờ để loại toàn bộ H còn dư. Lấy cốc ra vã để nguội. Li tâm hoặc gạn để các
vặt liệu lắ n g trong bình và dùng xiphông hút. Thòm khoảng 300 rnl H.>0 và làm phân
tán lại kết tủa. N h ắ c lại 8 * 9 lẩn cho đến khi xuất hiện popt.it. hóa. Muôn v ậ y phải rửa
nhiểu lần (hơn '1 lần), sa u đỏ thêm một vài ml dung dịch N a C l bão hòa để xúc tiến
peptit hóa.
C hú ỷ : Đối vói những đất có chửa t hạch cao cần rửa nhiều đê hòa ta n chúng.
3) T ách hợp ch ất sắt: Thao tác này thường thực hiện sau những xử lí sơ bộ, trưỏc
khi làm p h â n tán đất.
Thuốc th ừ
- D u n g địch đệm natri xitrat 0,3M và natri đicacbonat 0 ,1 M : hòa tan 8 8 g
N a -x itra t. 2 H 2 0 và 8,4g NaHCO-ị trong nước và thêm nước tới vạch 1 lít.
- N a tri đithionit
T rin h tự p h á n tích

T h èm k h o ản g 2 0 0 ml dung dịch đệm vào 20 g đất mịn chữa trong cốc d u n g tích
1 lít. Đun nóng trên bếp cách th ủy tới khoảng 7 5 ° c (không được vượt quá 8 0 ° c vì s
nguyên tố sẽ k ế t tủa). D ù n g thìa thêm khoảng 1 g natri đithionit và k h u ấ y liên tục
khoảng 1 phút, sau dỏ k h u ấ y ngắt qu àn g trong 5 phút. Nhác lại 3 * 4 lần. L i tâm và gạn
lọc hoặc để cho lắ n g rồi dù ng xiphông hút.
Đôi với nhữ ng m ẫ u chứa nhiều hơn 5% Fe.2 Ơ3 có dạng chiết dề rú t, cần nhắc lại
trình tự thêm 1 • 2 lần: màu nâu hoặc màu đỏ của m ẫu chứng tỏ chưa loại Fe hoàn
toàn. R ửa thêm 1 lầ n nữa với khoảng 250 ml hoặc 500 ml NaCI IM. T iế p tục làm như
kh âu cuôì cùn g của phần oxi hóa ch ất hữu cơ.
4) L à m phản tán đất: C h uyển hết dịch lơ lửng vào chai nhựa d u n g tích 1 lít (nếu
không xử lí sd bộ, cân khoảng 20 g vào chai). Thêm 2 5 ml thuốc thử p h â n tán, dùng
nước đưa thể tích đến khoảng 400 ml rồi nút chai, lắc để qua đêm ( 1 6 giò).
5) T á ch riê n g các cấp hạt: R â y dung dịch lơ lửng qua râ y cỡ 50 um qua phễu đặt
trên ông đong. D ùng nước đưa thể tích trong ống tới 1 lít. Rửa cấp h ạ t c á t trên r â y và
chuyển vào cốc, cho b a y hơi trên bếp cách thủy, sấy ớ 1 0 5 ° c khoảng 1 giờ.

6 ) X á c định cấp h ạ t cát: C h u yể n cát vừa sây khô ỏ trên vào r â y ỏtrên cùn g của
một chồng rây th eo th ứ tự 1000 Jim%500 jim, 250 Ị.im, 100 ịiĩĩì, 50 ịiììì và đáy.
R ây khoảng 1 0 phút trên m áy râ y , được thiết đặt biên độ: độ rộng 7 ,0 và kh o ản g
cách 4 (ỏ vị trí lắp đặt n à y các râ y sẽ rung với tần sô 3000 dao động/phút và biên độ
khoang 2 mm). R ử a sạch các cấp h ạt ờ từng r â y vào các cốc đã cân trước, s ả y , cân. Khỏi
lượng A qu a E là cấp h ạ t cát.

157
 Nếu có v ậ t liệu tụ lại ở râ y đ á y (< 50 |.im) thì chuyển nó s a n g d ạ n g lơ lửng trong
ổng dong để lắn g đọng như cách làm ở phần tách riê n g các cấp hạt.
7) Xác định lim on (slit) v à sét (clay):
Cấp h ạ t < 5 0 /ơ n : V ậ t liệu < 50 um có thể đọng lại tron g quá trình râ v (xem: xác
định cấp h ạt cát), do v ậ y cần đ ậy ống đong b ằng nú t cao su v à lắc đều. Đ ặt ông dong
trên bàn, mở nút và dù ng pipet h ú t 2 0 ml ở giữa tâm ống đong. C h u y ể n dung dịch vào
cốc đã cân trước, cho b a y hơi trên bếp cách thủy v à s â y qu a đêm ở 105°c. L ấ y cổc ra và
làm nguội trong bình h ú t ẩ m rồi cân (khối lượng khô F cho cấp h ạ t < 50 Ịim).
Cấp h ạ t < 20 /.ơn: Đ ậ y n ắp ống đong v à lắc đều. Đ ặ t ố ng đong lên bàn dưới ổng
h út pipet. S a u đúng 5 phút, dù ng pipet h ú t 2 0 ml ở độ sâu như b ả n g 1 . C h u yển dịch lơ
lửng vừa lấ y vào cốc đã cân trước, cho bay hơi trên bếp cách th ủy , s ấ y khô ỏ 105°c, cán.

Khối lượng m ẫu G là cấp h ạ t < 2 0 ịim .

Cấp h ạ t < 2 lơ n : S a u õ giờ 30 phút dùng pipet h ú t 20 ml ỏ độ s â u của bảng 9.6.
Chuyển dung dịch mới lấ y vào cốc đã cân trưóc, cho b ay hơi trên bếp cách thủy, sấ y khô
ở 105°c và cân.
Khối lượng H là câ'p h ạ t < 2 J.im.
C hú ỷ : S a u mỗi lần lấ y m ẫu b ằng pipet, đo n h iệt độ của d u n g dịch lơ lửng.

Bảng 9.6. Độ sâu (cm) lảy mẫu cấp hạt phụ thuộc vào nhỉệỉ độ (°C )

Nhiệt độ 5 phút 5h30' N hiệt độ ỗphút 5h30'

<°C) (< 0,02 mm) (< 0,002 mm) (°C) (< 0,02 mm) (< 0,002 mm)
19 10,5 6,9 28 13 8,6
20 10,8 7,1 29 13,3 8,8
21 11,0 7,2 30 13,6 9,0
22 11,3 7,4 31 13,9 9,1
23 11,6 7,6 32 14,2 9,3
24 11,9 7,8 33 14,4 9,0

25 12,1 8,0 34 14,8 9,7

26 12,4 8,2 35 15,1 9,9
27 12,7 8,4 36 15,4 10,1
K ế t quả tính theo khổi lượng sau khi s ấ y khô. Đó là tổng của tất cả các cấp h ạ t
riêng biệt.
Cách tín h
S é t (clay) (< 2 n.m) = (H X 50) - 0 ,7 5 g (khỏi lượng K)

Lim on (silt) (2-20 Jim) = (G X 50) - 0,75 ■ K (khỏi lượng L)

 Lim on (20-50 fim) - (F X 50) - 0,75 - K \j (khối lượng M)
C á t ( > 50 UI1 1 ) = A + B + C + D + E (khôi lượng N)
Khồì lượng m ẫu = K -* L + M +N (tính theo gam)

Khôi lượng các cấp hạt theo % tính như sau:

K
% S é t (< 2 Ị.im) =
khối lượng mẫu

L
% L im on (2 * 2 0 ụm) xioo
khôi lượng m ẩu

M
% L im o n (20*50 Ịim) — xioo
kh(Vi lượng m ẫu

A
% C á t (2 0 0 0 - 10 0 0 ịim )
khối lượng mẫu

______ JB _______
% C á t (1000*500 fim) xioo
khối lượng m ẫu

_______ c _ _____
% C á t (250*500 mm)
khối lượng mẫu

_______ D_______
% C á t (10 0 -2 5 0 Ịim) xioo
khối lượng m ẫu

E
% C á t (50 -10 0 ram) xioo
khối lương mẫu

Chú ý: Với cách tính như trên thì các cấp h ạ t sét, limon và cát tính ra % là của
đất mịn (trừ cacbonat v à ch ất hữu c,ơ đã bị loại trước). C ấp h ạt thô > 2 mm nếu có, tính
ra % của tổng số đất. N ếu tất cả các cấp hạt cần tính ra tổng sỏ" đất thì:

1 0 0 -% (cảp hạt > 2 mm + cacbonaM^MyỊỊÕỊUco)^

% Sét, limon, c á t =
100 ’

- % sét, limon, cát của đất mịn

Trường hợp tách F e thì % “ sắt tự do*’ sẽ tính cả vào phần ngoặc đơn của công
thức.
8 ) Xác định sét mịn (< 0,2 fim):
N guyên lý
Vì tốc độ lá n g chậm của h ạt sét nên không th uận tiện cho lắ n g trong ông đong.
Do đó phải dù ng m á y li tâm đô tăng tốc độ lắng.

159
 Trinh tự phân tích
S a u khi d ù n g pipet lấy mẫu cấp hạt < 2 Ịim, đ ậ y n ú t ông đong v à lắc đều. Đ ể yên
tinh kh o ản g 1 giò và lâ y khoảng 2 0 0 nil đung dịch lơ lử ng cho vào ch ai li tâm có dung
tích 250 ml. K h o ả n g cách giữa bề mặt dưng dịch lơ lửng v à tâm m áy li tâm trong khi
quay là kh o ản g 1 6 cm.
Cho m áy q u a y với v ậ n tỗc 1800 vòng/phút theo thòi g ia n chỉ dẫn ở bảng 9.7 (trừ
thòi g ian b ắ t đầu v à kết thúc).
C hú ý : Nếu q u a y 25 0 0 vòng/phút thì thời gian sẽ ít hơn. T ro n g trường hợp n à y sử
dụng chai nhựa. T ắ t m á y li tâm, lấ y các chai ra khỏi m á y v à đ ặ t dưới pipet. D ùng pipet
hút 20 ml ở độ sâ u k h o ản g 4,5 cm. Đo nhiệt độ của địch ld lửng. C h u y ể n thể tích đã lấy
vào cốc đã cân trước, cho bay hơi trên bếp cách thủy, s ấ y ở n h iệ t độ 105°c qua đêm.
L àm nguội cốc tron g bình h ú t ẩm và cân khôi lượng cấp h ạ t p (g).
T ín h kết quả

p X *íO - ft 7^
% sét m in (< 0 ,2 ụm) = l f , t> X1 0 0
khôi lượng m âu

Bảng 9.7. Tốc đ ô H tâm , th ờ i gian quay và nhiệt độ đẻ7xác đ ịn h câ'p hạt sét m ịn < 0,2 ựm

N h iệ t độ °c 1800 v ò n g / p h ú t 2500 vòng/ph út

20 32,0 16 ,5
21 3 1 ,0 16 ,1
22 30,0 1 5 ,7
23 29,5 15 ,3
24 29,0 15,0
25 28,0 14 ,6
26 27,5 1 4 ,2
27 27,0 14,0
28 26,5 13 ,5
29 26,0 13 ,3
30 25,0 13,0
31 24,5 12 ,8
32 24,0 12,5
33 23,5 12,3
34 23,0 12,0
35 22,5 11,8
36 22 0 11,5
37 22,0 11,3
38 2 1,5 1 1 ,1
39 2 1,0 10,9
40 20,5 1 0 , 6

160
 9) S é t phân tá n trong nước
Nguyên lý
S é t phân tán trong nước là hàm lượng sét xác định được khi không xử lí sơ bộ
mẫu v à không thêm tác n h ân phân tán trước khi lắc với nưỏc.
T rìn h tự p h ả n tích
C ân khoảng 1 0 g đ ấ t mịn cho vào chai dung tích 1 lít. Thêm k h o ản g 400 ml nưốc
và lắc qua đêm. C h u y ể n s a n g ống đong lắng, dung tích 1 lít v à thêm nước đến vạch
mức. S a u 5h3 0 ’ d ù n g pipet hút 2 0 ml ở độ sâu theo bảng 1 . C h uyển du ng dịch ld lửng
vừa lấ y vào cốc đã cân trưóc, cho b a y hơi trên bếp cách thủy, s ấ y ở 1 0 5 ° c qua đêm. L àm
nguội cốc trong bình h ú t ẩm rồi cân (khối lượng cấp h ạt Q (g)).
Cách tín h

Sét (%) = ^ X100 Xmef

8

trong đó: s: khổĩ lượng m ẫu khô không khí tính ra gam;

mcf: hệ sô"độ ẩm.
10) M ột sô" phương p háp kh ác trong phân tích thành phần cơ giới d ấ t
N hìn ch ung nhiều n h à khoa học trên th ế giới đỗ thừa nhận phương p háp pipet là
phương pháp chính xác n h ấ t, th u ậ n tiện nhất. T u y nhiên, ỏ một 8 ố nước lạ i sử dụng
nh ữ ng phương pháp riêng.
V í dụ, ở M ỹ kích thước cấp h ạ t sét dược quy định là < 0 , 0 0 2 mm; d ù n g H 20 để
p há hủy c h ấ t hữu cơ và H C 1 để phá h ủ y cacbonat. C ấp h ạt limon được q u y định cỏ kích
thước từ 0,05 - 0,002 m m , trong khi đó, cũng cấp h ạt limon n ày được Hội T h ổ nhưõng
Quốc tế quy định là 0,02 - 0,002 mm.
C ác nước n à y đã sử d ụ n g m áy lác như là biện pháp cơ học để phân tá n các cấp h ạ t
và khi phân loại người ta sử dụng tam giác đểu với thang phân loại như sau:
1 . Cát (Sand)
2. C át pha thịt (Loamy - sand)
3. Thịt pha cốt (Sandy • loam)
4. Thịt (Loam)
5. Thịt pha limon (Silty - loam)
6 . Limon (Silt)
7. Thịt pha sét và pha cát (Sandy clay - loam)
8 . Thịt pha sét và pha limon (Silty clay - loam)
9. Thịt pha sét (Clay - loam)
10. Sét pha limon (Silty - clay)
1 1 . Sét pha cát (Sandy - clay)
1 2 . Sét (Clay)

161
 100% Sét

Cốt 100% 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Limon

Cốt, %

Hỉnh 9.4. Thảnh phẩn cơ giới phản ioại theo hỉnh tam giác đều

C ầ n chú ý rằn g khi phân loại các cấp hạt có tác giả dù ng tam giác đều (hình 9.4),
có tá c g iả lạ i d ù n g ta m giác v u ô n g với tr ụ c t u n g b iểu t h ị % c ủ a h à m lư ợng c ấ p h ạ t sét;
trục hoành (cạnh đáy) biểu thị % của hàm lượng cấp h ạ t cát còn cạnh huyền để trống.
T h à n h p hần cơ giới theo những phương pháp của M ỹ được trình b à y b àng hình
tam giác đều (hình 9.4) bao gồm 1 2 loại; 3 nhóm cấp hạt: sét; limon v à cát được biểu thị
ỏ ba cạnh. Đ ỉn h tam giác vuông tương ứng 1 0 0 %. Từ đ á y tam giác đến đỉnh chia thành
10 h àng, mỗi h à n g tương ứng 10% . Hàm lượng của b a nhóm cấp h ạt: cát, limon, sét
được biểu thị ở ba đường th ẳ n g song song với đáy tam giác. T heo điểm giao nhau của ba
đường th ẳ n g trong tam giác sẽ biết được loại đất cần tìm.

9.1.2X ác đ ịn h d u n g trọ n g củ a đ ấ t
D ung trọng (khôi lượng của một đơn vị thể tích) của đ ất là tỉ s ố giừa khôi lượng
đất khô tu yệt đôi ỏ trạn g thái tự nhiên, (kể cả những lổ hổng) của một thể tích xác định
với khôi lượng của nước có cùng thể tích ở 4 °c.
D u n g trọng đặc trưng cho độ chặt của đất T ro ng thổ nhưỡng học, dung trọng sử
dụng để:
- T ín h trữ lượng nhiểu nguyên tố và chuyển ch ú n g từ % s a n g thể tích.
- Đ ánh giá một cách khách quan quá trình rửa trôi theo chiểu sâu và việc
chuyển dời các nguyên tố từ tầng này sa n g tầ n g đ ấ t khác.
- T ính độ hổng h ay độ xốp của đất.
Có nhiều phương pháp xác định dung trọng nhưng th u ậ n tiện v à phổ biến nhất
hiện n a y là phương pháp dùng ông đóng.

162
 T rin h tự p h ản tích
D ặt những ông
đóng hình t rụ có thể tích
1 0 0 m:í lèn khu vực của
thành phẫu diện đ ất đã
(lược làm b ằ n g phảng, ít
nhất phải xác định 3 lần
lạp lại và như v ậ y phải sử
dụng 3 ông song song
rù ng một lúc. Đặt các
khuôn định hướng lên
trên những ống n ày, sa u
đó dùng choòng (nêm) đặt
lên trên cùng, dù ng búa Hình 9.5. Dụng cụ lấy mẫu đất đè xác định d u n g trọng

£ồ đóng các ông vào đất 1 , 2 : Ong dóng cỏ kích thước khác nhau; 6 : B ú a gỗ;
A /1 • ' » , _ *' 1A , / ì 1 . ' _ __
(hình 9 5 ) y; u i a uv*n£ OIlS uollKi iu: Vyíiuong

Nhờ hệ thống choòng và ống khuôn định hướng nên các ống đóng dược đóng th ản g
và lún sâu vào đất. K hi ông đỏng đã lún sâu vào đất hết cô thi nhắc choòng ra, dùng
dao hoặc xẻn g đào, gọt, nhắc ống đóng ra. Dùng tấm gỗ móng rồi lậ t ngược ỏng đóng,
dùng dao sắc gọt bằng p h ả n g đất ỏ m ặt đáy dưới của ống. Đ ậy nắp, sau đó gọt phía đầu
trên cũng b ằng p h ản g như vậy. L a u chùi sạch dất dính bám xu n g quanh ống. Dùng dao
xén cạy đ ấ t trong ông vào hộp nhôm lớn, trường hợp không có hộp nhôm thì dùng túi
polietilen hoặc g iấ y bóng mò đà gập sẫ n thành phong bì. Đem cân hộp nhôm cùng với
đất tới độ chính x ác 0 , 0 1 g.
S a u đó có thề sử dụ ng m ẫu á ắ t này để xác định tỉ trọng thê rắn, độ hút ẩm cực
đại...
B iết được khôi lượng hộp nhôm (hoặc khối lượng túi polietilen, túi giấy) khối
lượng đất và hộp có thể tính được khỏi lượng đất khô tuyệt đối. Biết khôi lượng đâ't khô
tuyệt đối v à th ể tích của ống đóng ta sẽ tính được dung trọng theo biểu raẫu sau:

Bảng 9.8. Biểu mẫu ghi và tính kết quả dung trọng của đất

Khối
Đất, SỐ Khôi Thể
Tầng lượng bì Khối Khối lượng đất Dung
cây hộp lượng Độ hút ẩm tích
độ (hộp lượng bi khỏ tuyệt đôi trong
trổng, nhôm đất tưoi không khí ống
sâu nhôm + đất p _ _ P llO O
địa hoặc (P, = b- đóng
(cm) hoậc túi ướt (b) (Why%) 100 +why
điểm túi a) (V) cm3
(a)

163
 Theo th a n g đ á n h g iá của K a trin s k i
D ung trọng nhỏ hơn 1 g/cm 3 : dâ't giàu c h át hữu cơ

Từ 1,0 đến 1 ,1 : điển hình cho đ ất trồ n g trọt

1.2 : đất hơi chặt
1 ,3 đến 1,4 : đất qu á chặt
1,4 -1 ,6 : điển hình cho tầ n g đ ế cày; 1 , 6 đến 1 ,8 - tầ n g tích
tụ quá chặt.

9.1.3X á c đ ị n h c h ấ t h ữ u c ơ t r o n g đ ấ t

Sự tích luỹ c h ấ t hữu cơ ỏ d ạ n g mùn trong đ ất là do h o ạ t động vi sin h vật, thực vậ t

cũng như bón phân hữu cơ. H àm lượng, thành phần m ùn q u y ế t định hình thái và các
tính ch ất lí, hóa học, độ phì của đất. T rong tần g m ùn chứa g ần 90% nitơ ở dạng dự trữ
v à phần lớn các n g u y ên tô dinh dưỡng như p, s, nguyên tô v i lượng, là kho dự trữ chát
dinh dưỡng cho c â y trồng.

Hiện có nhiều phương p háp x ác định ch ất hữu cơ c ủ a đất: phương pháp đốt khô,
phương pháp đốt ướt (C h iu rin, W alkley - Black), phương p h áp đốt m ùn trong tủ sâ y
150°c, thời gian 20 p h ú t (N ikitin) v à phương pháp oxi hóa m ùn 24 giò ở nhiệt độ 2 0 ° c
(P.Antanova). Dưói đ â y là một số phương p háp phô biến ở V iệ t N am .

a) X á c đ ịn h c h ấ t h ừ u cơ th e o p h ư ơ n g p h á p C h iu r in

Nguyên lý
C h ấ t hữu cơ của đất, dưới tác dụng của nhiệt độ, bị d u n g dịch K 2 C r 2 0 7 + H.jSO^
( 1 : 1 ) oxi hóa:

3C + 2 K 2 C r2 0 7 + 8H2 S 0 4 -> 3 C 0 2 + 2 K 2 S 0 4 + 2 C r 2 ( S 0 4 ) 3 + 8H20

Lượng K 2 C r 2 0 7 còn dư được dùng dung dịch muôi có tính kh ử .là F e S 0 4 h a y muối
Morh ( F e S 0 4 .(N H 4 )2 S 0 4 .6.H 2 0 ) để chuẩn:

K 2 C r2 0 7 + 6 F e S 0 4 + 7H2 S 0 4 -> C r 2 ( S 0 4 ) 3 + 3 F e 2 ( S 0 4 ) 3 + K 2 S 0 4 + 7 H 20

C h ấ t chỉ thị cho quá trình ch u ẩn độ n à y thường d ù n g là a x it ph en ylan th ran ilic

(C 1 3 H 1 1 0 2 N), m àu ch u y ể n từ đỏ m ận sa n g xanh lá cảy, hoặc điph en ylam in (C j^ H jjN ),
màu sẽ chuyển từ lam tím s a n g xan h lá cây.
T ro n g quá trình ch u ẩ n độ, F e 3+ tạo thành có thể ả n h hưởng tối qu á trình chuyển
m àu chỉ thị, vì v ậ y trước kh i ch uẩn độ có thể cho thêm m ột lượng nhỏ H 3 P 0 4 hoặc muôi
chứa ion F~ để tạo phức không m àu với F e 3+.

T rìn h tự p h á n tích
Đ ấ t để p hân tích m ùn v à đạm phải được chuẩn bị c ẩ n th ận: lấ y 5 - 1 0 g d ấ t đã râ y
qua rả v 1 mm, n h ậ t h ết xác thực v ậ t rồi giã nhỏ, r â y qu a r â y 0 ,2 5 mm, trộn dều.

164
 Dùng cân phân tírh ran 0,2 £ (đất. nghèo mùn (lưới 1 % thi cân 0,4 g, còn đ ấ t giàu
mùn thì cân 0 ,1 g) cho vào hình tam giác 1 0 0 ml.
Dùng buret cho từ từ chính xác 1 0 ml K.^Ci’vOy 0 ,4 N vho hình. L ắ c nhẹ bình,
trán h đê đất bám lên ih à n h bình. D ậy bình bằng một chiếc phễu nhỏ. Đ un trên bếp
cách cắt cho dung dịch sôi ở nhiệt độ 1 8 0 ° c trong 5 phút.

L ấ y ra để nguội, d ù n g nước thèm 1 0 - 2 0 ml vào x u n g quanh th àn h bình để rửa

đicromat bám vào. Cho v à o 1 giọt chì thị axit p h e n yla n th ra n ilic 0,2 % và chuẩn độ bàng
dung dịch 1T1 UÔÌ Morh 0 t2 N đến khi dung dịch chuyến từ m àu tím m ận sa n g màu xanh
lá cây.
Đồng thời làm một thí nghiệm trắng: cân 0 , 2 g dát đã nung h ết c h ất hữu cơ cho
vào bĩnh tam giác, cho v à o đủng 1 0 ml K 2 C r 2 0 7 0 f4N và tiến hành các bước như phân
tích mẫu.
Tính kết quả

t_ (Vo ~ V )xN x0,003x1,724x100 t,

C h ấ t hữu cờ = — ° — —------------------- -------------- - x K
a

trong dó: V 0: sô" ml muối M orh dùng chuẩn độ thí nghiệm trắng;

V: s ố m l muối M orh dùng chuẩn dộ m ẫu thí nghiệm ;

N: nồng độ đương lượng của dung dịch muôi Morh;

a: lượng m ẫu đ ấ t lấy phân tích (g);

K: hệ số chuyển đổi từ mẫu khô không kh í sa n g m ẫ u khô tuyệt đối.

H óa chất

- K2 C r2 0 7 0,4N tro n g H 2 S O 4 ( 1 :1 ) : cân 40 g K 2 O 2 O 7 tinh khiết, nghiền bằng

c h ày trong cối sứ, hòa ta n trong 500 ml nước. Nếu cần, đun nóng nhọ để tan hoàn toàn.
Đê nguội, lọc rồi định mức đến 1 lít. Đỏ dung địch vào hình định mức 2 lít rồi rót từ từ
H 9 S O 4 dặc (đ = 1,84) vào, vừ a rót vừa lắc nhẹ, nếu quá nóng thi phải dẻ nguội rồi mới
rót tiếp cho đến thể tích ‘2 lít. Nồng độ của dung dịch n à y được kiểm tra b ằ n g dung dịch
F e S 0 4 (hoặc muôi Morh) 0 , 2 N. Có trường hợp sau khi pha xong, để một vài hôm th ấ y có
tinh thể m àu đỏ hình kim x u ấ t hiện, trong trường hợp n ày chỉ cần thêm ít nước, lắc đều
tinh thể sẽ mất.

- D ung dịch muối M orh 0,2N ; cân 80 g ( N H ^ S O ^ F e S O . ^ I r ^ O hòa tan trong

nước, thêm 20 ml H 2 S O 4 đặc, định mức đến 1 lít. Nồng độ của dung dịch n à y được xác
định bằng cách ch uẩn độ với dung dịch KM 1 1 O 4 0 ,1 N : lấ y 1 0 ml muối M orh cho vào bình
ta m giác 2 5 0 ml, thêm 1 ml H 2 SO.Ị đặc, 50 ml nước cất chuẩn độ b ằ n g dung dịch
KM n04 0 , 1 N đến khi x u ấ t hiện m àu hồng bển trong 1 phứt.

- Chỉ thị a x it p h e n yla n th ra n iỉic : 0 ,2 g hòa tan trong 1 0 0 ml N a 2 CƠ 3 0 ,2 %. Sự

chuyển m àu đen dần về sau n à y không ảnh hương gì đến việc sử dụ ng chỉ thị.

165
 C hú thích

Trong phương p h á p n à y phải chú ý kh ô n g c h ế n h iệ t độ khi đun oxi hóa mẫu.

Nhiệt độ cao quá 1 8 0 ° c sè dẫn tới việc phân h ủy cromic. N ikitin B.A. (19 7 2 ) đưa ra
phương pháp oxi hóa c h ấ t hữu cơ b ằng cách đun trong tủ s ấ y tại n h iệ t độ 1 5 0 ° c trong
20 phút.
Đ ấ t chứa n h iểu c loru a cũng ảnh hưởng đến kết q u ả p hân tích vì có một phần
O 9 O7 " tiêu tốn cho oxi hóa C P :

Cr 2 O f ' + 6 C P + 14 H + -c 2 C r 3+ + 3 C 1 2 + 7 H 20

V ì vậy, khi p hân tích đất m ặn cần rửa sạch hết c r trước khi p hân tích ch ất hữu cơ.

b) X á c đ ịn h c h ấ t h ữ u cơ th e o p h ư ơ n g p h á p W a lk le y - B la c k

Nguyên lý
Phương pháp dựa trên n g u y ên tắc oxi hóa ch ất hữu cơ c ủ a đ ấ t b ằng dung dịch
K 2 C r 2 0 7. S a u đó ch u ẩ n lại lượng K 2 C r 2 0 7 dư, từ đó tính được h àm lượng chất hữu cơ.
Điểm khác ỏ phương p háp n à y so với phương pháp C h iu rin ở chỗ: n h iệ t dùng cho quá
trình oxi hóa được tạo ra do quá trình hòa tan H 2 S 0 4 đặc trong dung dịch kali
đicromat.
T rìn h tự p h ă n tích
Cân 1 g đ ấ t khỏ kh ô n g kh í cho vào bình tam giác 500 ml. T h êm 1 0 ml du ng dịch
K 2 C r2 0 7 IN . T h êm 2 0 ml H 2 S 0 4 đặc vào (thêm nh anh theo k h ả n à n g có thê thêm). Lắc
nhẹ v à giữ 30 phút. T h êm 200 ml nước cất và 10 ml H 3 P O 4 85% . T h ê m 1 ml chỉ thị
điphenylam in. C h u ẩ n độ b ằ n g du ng dịch F e S 0 4 0 ,5N đến khi d u n g dịch có m àu xanh
lá cây.
Hỏa chất
- Hòa tan 49 ,039 g K 2 C r 2 0 7 trong nưốc c ấ t và thêm th ể tích đến 1 lít.

- F e S 0 4 0 ,5N : hòa tan 1 3 9 g F e S 0 4 .7 H 20 trong 800 ml nước, thêm 20 ml H.2 S 0 4

đặc rồi định mức đến th ể tích 1 lít.

- Đ ip h en ylam in : hòa tan 0,5 g chỉ thị trong 20 ml nước rồi thêm tiếp 1 0 0 ml
H2S04 đặc.
T ín h kết quả

C(%) = N x v ° ~ — 1 x O ,3 9 x K
a

trong đó: N: nồng độ đương lượng của muối F e S 0 4;

V 0, V ^ t h ể tích muôi F e S 0 4 dù ng để c h u ẩ n độ th í nghiệm tr ắ n g và

c h u ẩ n độ m ẫu;

166
 a: lượrik' láy (lê phần tích (g);
K: hệ sỏ chuyên đổi từ m ẫu khố khòn£ khi san g mẫu khô tuyệt đổí;
0.39: ;ỉ X10 ,J'x 100% X 1.3;
3: dương lượng gam của C;
1,3: hệ sô “bù" cho quá trình oxi hóa chưa hoàn toàn chất hữu cơ
trong phương pháp này.

% ch ất hữu cơ = 2 X C(%)

Trước đây dùng hộ sô 1.72 nhưng hiện nay thấy hộ vSÔ 2 là thích hợp hơn
(IS R IC , 1986).
Chú thích
Trước khi ch uẩn độ lượng lv>Ci\>07 còn dư (ỏ cả 2 phương pháp) cần phải đẽ nguội
dung dịch oxi hóa, nếu kh ô n g một phần Fe~ dùng để chuẩn lượng K.>Cr 2 0 7 còn dư có
thể bị oxi không khí oxi hóa.
Với 10 ml K 2 Cr.>0 7 IN chí có thế oxi hóa tối đa 2 5 mg c , vì v ậ y khi áp dụng
phường pháp W a lk le y - B la c k cần hết sức chú ý lượng mẫu lấy đi phân tích.
Đối với những đ ất h àm lượng mùn < 2 ,6 % có thê lẫy 1 g m ẫu đem di phân tích,
nếu hàm lượng m ùn cao hớn nen lấy 0,2 g đất còn khi hàm lượng m ùn > 1 3 ,5 % thì
lượng m ấu lấy là 0 ,1 g (Lê Đức - T ạ p chí Khoa học Đâ't 1 0 - 1998).
Nếu d ù n g chỉ thị ferroin (0,695 g F e S 0 (1 .7 H 2 0 ) và 1,4 8 5 g o-phenaltrolin
monohiđrat (Cị^HkNọ.HọO) trong 10 0 ml nưỏc thỉ dù ng 4 giọt chỉ thị - khi kết thúc
chuẩn đột m à u của dung dịch c huyển từ xanh sa n g đỏ.
Có thê d ù n g phương pháp so m àu dể xác dinh ch ất hữu cơ bằng cách đo m àu C r 3+
tại bước sóng 6 2 5 nm. D ù n g saccarozơ (C ịọ H ^ O ]]) làm dung dịch ch u ẩn để khử C r 6+
trong K 2 C r 2 O n ; làm d u n g dịch ch uẩn để khử C r 6+ trong K X 19 O 7 th àn h C r 3*.

9.1.4 Độ• c h u a và cá ch xác đ ịn

• h độ• c h u a c ủ a đ ấ í

Độ chua là yếu tố độ phì quan trọng của đất, nó ảnh hường đến các quá trình lí
hóa và sinh học trong d ấ t v à cỏ lá c dộng đến c ây trồng. Da sô*cây trồng thích ứng ỏ đất
tru n g tính (pH từ 6 đến 7); một số có thể chịu đất chua như chè (pH từ 4,5 đến 5,5),
khoai tâ y (pH từ 4,8 đến 5,4).
Đ ấ t chua là do có m ặ t các ion H + và A l3f trong dung dịch dất cũng như trong các
phức hệ hấp thụ của d ấ t có khả n ă n g trao đổi g â y nên.
K h ả n ă n g tạo thành ỉ l ‘ và A l:*+ càng lớn thì đất càng chua v à ngược lại độ chua
của đất phụ thuộc vào các phương pháp xác định, trong dó chất chiết rú t có ý nghĩa lớn
trong trao đổi các ion H* v à A l;u .

T rên c ù n g m ột loại đất, sử đụng chất chiết rút NaO H 0 , 0 IN (pH = 12) sẽ có độ
c h u a lớn ( 1 9 mgđl/lOOg đất); trong khi với N a C H 3COO IN (pH = 8/2) thì độ chua thấp

167
hơn (6,0 mgđl/lOOg đất); v à th ấ p nhất là khi tác động với đ ấ t b ằ n g N a C l I N (pH = 6,0),
độ chua xác định được là 0,2 mgđl/lOOg đất. N g u y ên n h â n là do anion 0 H ~ có k h ả n ă n g
liên kết m ạnh với (h ằng số phân li của HoO là 1 0 - 14) trong khi liên kết của
C H 3COCT với H+ là nhỏ hơn (hằng s ố phân li của C H 3 CO O H là 1 .8 . 1 0 " 5), còn c r hầu
như không liên kết với H*.

Độ chua của đ ấ t thông thương được chia làm 2 loại:

- Độ chua hiện tạ i (độ chua h o ạ t tín h ): là độ ch ua g ả y nên do các ion H + tự do
trong dung dịch đ ấ t v à cỉược x ác định khi tác động đ ất với nước cất và biểu thị hằng
p Hh2o •

- Độ chua tiế m tàng-, được xác định khi chiết rú t đất b ă n g d u n g dịch muối. Dựa
vào chất chiết rút, độ c h u a tiêm tà n g lại được chia th àn h độ chua trao đối và độ chua
thủy phân:
Độ c h u a tra o đổi: sử dụ ng chất chiết rú t đ ấ t là các d u n g dịch muôi trung
tính như K C 1, N a C l, B a C l 2. C ác cation của các muối n à y đ ẩ y H + và một phần
A l3+ ra khỏi phửc hệ h ấp phụ, Al3+ bị th ủ y p hán tạo thành độ chua của đất. Độ
chua trao đổi là m ột chỉ sô’ để xác định nhu cầu bón vôi cho đất.
Độ c h u a th ủ y p hân: Độ chua của đ ấ t được xác định kh i sử dụ ng ch át
chiết rút là một muôi th ủy phân (gồm gôc a x it yếu v à bazơ m ạnh, như
C H 3 C O O Na). T h ô n g thường độ chua thủy p hân có trị sô' lớn hơn độ chua trao
đổi. Vì lúc n à y g ần như toàn bộ H+ và A Í 5+ trao đổi đã được trao đối ra ngoài
dung dịch đất.
Độ c h u a th ủ y p hân cũng thường được sử d ụ n g để tính lượng vôi bón cải
tạo đ ấ t chua. T heo nghiên cứu của V iện Kh oa học K ỷ th u ậ t Nông nghiệp thì
đất lú a V iệ t N a m chỉ nên tru n g hòa 1/2 độ chua th ủ y phân là tốt nhất.

a) X ác đ ịn h p H b ằ n g p h ư ơ n g p h á p cực chọn lọc h iđ ro

Hiện n a y phương p h áp đo pH trực tiếp trên m áy (pH m eter) dã được dùng phô
biến. Phép đo n h anh , chính x ác và phạm vi pH xác định đừớc rộng (pH = 1 <- 9).
Nguyên lý
lon H+ được ch iết r ú t ra b ằ n g ch ất chiết rú t thích hợp (nước c ấ t hoặc muổì tru n g
tính), dùng 1 điện cực chỉ thị (điện cực chọn lọc hiđro) v à 1 điện cực so sánh để xác định
hiệu th ế của dung dịch. T ừ đó tính được pH của du ng dịch.

T ro ng các loại m á y pH, điện cực chỉ thị thường đù ng là điện cực thủy tinh, điện
cực so sánh là điện cực calom en.
T rìn h tự p h â n tích
L ắ c 1 0 gam đ ấ t (đã qua râ y 1 mm) 1 5 phút trên m áy lắc (hoặc lắc ta y 30 phút) với
2 5 ml K C 1 IN (với p H Kci) hoậc nước c ấ t (p H H )0)- S a u đó để yên ‘2 giờ (không qu á 3 giò),

lắc 2 - 3 lần rồi đo pH n g a y trong d u n g dịch huyền phù.

168
 Hiệu chỉnh m áy đo pH M áy trướr khi đo phíii luộu chỉnh b à n g cách đo dung dịch
đệm pH tiêu chuẩn. Chỉnh cho kim chỉ (lúng trị sỏ’ Ị>11 cún dung dịch đệm.
Đo m ẫu: Giữ cho diện cực rách m ặt mẫu dất là 1 om và ngập nước khoảng 2 cm.
Khi máy đa ổn (lịnh, đọc giá trị pH trên máy.
G hi ch ú : Diện cực thủy tinh được ngâm trong nước cất khi không dùng. T ý lệ đâ't
và dịch chiết có khác nh au phu thuộc phương pháp. Vì vậy, trong kết qu ả phân tích cần
ghi rõ tỷ lệ đất: dịch chiết rút và chất chiết rút. Ví dụ: “ pH trong K C 1 I N - 1 : 5 W/V” .
N ghĩa là pH khi chiết rú t bằng KC1 IN với tỷ lệ đất dung địch chiết rú t là 1 : 5 (khôi
lượng/thể tích). Nếu không ghi chú gì thì thường được hiểu là p H ị^ o theo tỷ lệ đ ấ t

nước là ‘2 : 5.
Pha d u n g d ịc h đệm tiêu chuản
- D u n g dịch KH CgH.ịO .1 0,05M: 1 0 , 2 1 g K H C SH jO.j pha thành 10 0 0 ml.

- Hỗn hợp K H 2 P 0 4 + N a H P 0 4 0,025M : 3 , 1 0 g K H 2 P 0 4 pha thành 1 0 0 0 ml; 3 ,5 5 g

Na.>HP0 4 pha th ành 1 0 0 0 ml.
- T rộn lẫn 2 d u n g dịch này thành 2 lít hỗn hợp. Tlìời hạn sử dụ ng không quá
2 tháng.
- D u n g dịch N a 2 B 4 0 7 0 ,0 iM : 3 ,8 1 g Na.2 B 4 OH. 10H .,0 pha thành 10 0 ml
- D u n g dịch K H C 4 H 4 0tf bảo hòa: 6 g K H C 4 H 4 0 (Ỉ trong: 1 lít nước cất.
- C á c du ng dịch trên pha xong đựng trong bình polietilen, thòi hạn dùng không
quá 3 tháng.
Trị sô" pH của các d u n g dịch đệm trên như sau:

N h iệ t đ ộ , k h c 8h 4o 6 K H C 8 H4 0 4 K H 2 P 0 4 .N a H P 0 4 N a jB 4 0 7

°c bão hòa 0,05 M 0 ,0 2 5 M 0 , 0 1 M

15 4,00 6,90 9,27

20 4,00 6,88 9,22

25 3,56 4,00 6,86 9 ,18

30 3 ,5 5 4,01 6,85 9 ,14

35 4,02 6,84 9 ,10

Dựa vào độ ch ua trao đổi (p H kq), độ chua của đ ất được chia ra như sau :

pH 4,5 5,0 5, 5 6,0

Xếp loại rấ t ch ua chua vừa chua nhẹ gần trung tính trung tính

169
b) Xác đ ịn h độ chua trao đổi theo phương p h á p D a icuhara
N guyên lý
Sử dụ ng ch ất chiết rú t K C 1, ion K+ sẽ đ ẩ y H* và A l 3* trao đổi ra khỏi hệ phức hấp
thụ (keo đất):

[KD]JJja. + 4 K + -> [K Đ ]4 K + + H + + A l 3+

A l3+ + 3H O H -> Al(O H ) 3 + 3 H +

D ùng NaO H ch uẩn ch uẩn H + tạo thành với chỉ thị m à u p henolphtalein.

Nưổc chiết n à y có thể kết hợp đo p H kci xác định nhóm di động (AI - trao đổi) và
C a, Mg trao đổi.
T rìn h tự p h à n tích
C â n 40 g đất (đã q u a râ y 1 mm) lắc 1 giờ với 10 0 ml d u n g dịch K C 1 IN (hoặc lắc
vài phút rồi để yên một ngày), sa u đó tiến hành lọc.
L ấ y 50 ml dịch lọc + 3 giọt p henolphatalein rồi c h u ẩ n b ằ n g N aO H 0 ,0 2 N tiêu
chuẩn đến x u ấ t hiện m àu hồng không biến m ất trong vò n g 1 phút.
T ín h kết quả

H (d (mgđl/lOOg đất) = M * 10 0
w

trong đó: Htcj: độ ch ua trao đổi;

V: s ố ml N aO H chuẩn độ m ẫu;
N: nồng độ đương lượng của N aO H (0,02N);
W: lượng đ ất đem phân tích (40 g);
K: hệ s ố pha loãng (100/50 = 2 ).
R ú t gọn ta có:

Htd (mgđl/100 g đất) = v.0,1

Hóa chất

- NaO H 0,02N : L ấ y 200 ml N aO H 0 , 1 N pha thành 10 0 0 ml trong bình định mức.

Dùng a x it chuẩn (H 2 S 0 4 0 .0 2 N) kiểm tra lại nồng độ.

- Phenolphtalein: 0 , 1 g phenolphtalein hòa tan trong 60 ml rượu etylic rồi pha

thành 1 0 0 ml b ằ n g nước cất.

- K C 1 IN : 7 5 g K C 1 pha th à n h 1 lít.

G h i ch ú : Độ ch ua trao đổi x á c định b ằng ch uẩn độ chỉ á p d ụ n g ở đất chua. Khi

đất có pHkci > 7,5 sẽ kh ô n g x ác định được vì p henolph talein tạo th à n h m àu hồng n gay
trong dung dịch m ẫu.

170
c) X á c d ín h H * và A l i¥ t r a o d ố i th e o p h ư ơ n g p h á p x ỏ lỏ c ô p (1939)

N g u y ê n ìỹ

Khi tác dộng với đat bằn g dung dịch muối trung Unh (KC1 c h ản g hạn) thì đồng
thòi ca H ' và A l:t+ trao đổi đều được đẩy ra khỏi tầ n g hấp thụ trao đỏi của keo đất:

[KĐ]"j». + 1K01 -» ỊKĐ]4 K+ + H+ + c r + AIC 18

K in đ ó A I C 1 1 l ạ i b ị t h ủ y p h â n t ạ o t h à n h H*:

AlCl;t + 3HO H -> A l(O H ) 3 + 3H C1

Từ 1 ion A 1m' th ủ y p hản sẽ tạo thành 3 ion ỉ ỉ Như v ậ y thực c h ấ t khi ch uẩn độ
xác định độ ch ua trao đối đâ bao gồm cả H+ trao đôi, H f lự do trong d u n g dịch đất, H
được tạo thành do A l3+ trao đổi được xác định theo công thức:

A \'u trao đổi = Độ chua trao đổi - H ’ trao đổi.

Xôlôcôp sử dụng N a F để liên kết với A l3+, do đó sẽ xác định được riên g H* trao đỏi:

A l3+ + 6 F~ -> A 1F |'

Lúc này trong d u n g dịch chỉ còn H+ tự do, dùng phương pháp chuẩn độ dể xác
định chúng. T h ông thường A l:u di động tồn tại ò điểu kiện pIỈKCI < 5,5.
Do v ậ y A 1:h chỉ có ý ngh ĩa lớn ở các đất chua, v à được xác định cùng với kh i x ác
định cỉộ chua trao đối.
T rìn h tự p h à n tích
C ân 10 0 g đ ất lẮc với 2 5 0 ml K C 1 IN trong 1 giò rồi lọc.
Xác định dộ ch ua trao dổi: L ấ y 50 ml dịch lọc vào bình ta m giác 2 5 0 ml, đun sôi
5 phút, cho v à o 2 giọt phenolph talein, để nguội rồi ch uẩn với N aO H 0 .02N tiêu chuẩn
đến màu hồng bền vừ ng (trong 1 phút).
Xác định H* trao đổi (gồm H + trao đối v à có sẵn trong du ng dịch dất).

L â y 50 ml dịch lọc trên vào bình tam giác 250 ml, đun sôi 5 phút, cho vào õ ml
N a F 3,5% , để nguội, cho vào 2 giọt chỉ thị phenolphtalein, dù ng N aO H 0,02N (dung
dịch tiêu chuẩn) ch u ẩ n đến màu hồng.
T ín h kết quả
V, N K
Đô c h u a trao đỏi (m gdl/100 g đất) = — - .10 0 = V ị .0 ,1
w

H+ trao đổi (mgđl/100 g đất) = —

-—-—.100 = v 2.0tl
w

A I3* trao đổi (m gđl/100 g đất) = ----- — — -— . 1 0 0 = (Vị - V 2 ).0,1

w

171
hay Al3+ trao đổi = Độ chua trao đổi - H+ trao đổi

trong đó: V j: 8 0 ml N a O H ch u ẩn độ m ẫ u k h ô n g có N a F ;

v 2: 8 ố m l N a O H ch u ẩ n độ m ẫ u có N a F ;

N: nồng độ đương lượng của NaOH (0,02N);

W: lượng đất cân (100 g);
K: hệ s ố pha loãng (250/50 = 5);
A l3+ thường được biểu thị b ằ n g m g/100g đất. L ấ y k ế t qu ả mgđl/lOOg đất X 9 hoặc:

A l 3+ (m g/100 g đất) = K— . 1 0 0

Hóa chất
- N aO H 0 .02N ch uẩn.
- KC1 IN: 75 g KC1 pha thành 1 lít.
- Phenolphtalein 0,1%: 0,1 g phenolphtalein pha trong rượu etylic 100 ml.
- N a F 3,5% : 3 ,5 g N a F p h a trong nước c ấ t 1 0 0 ml. N a F p h a x on g phải chỉnh pH
đến trung tính.
G h i chủ
JKhi cho đểu lượng NaF như nhau vào mẫu, có thể làm đôi chứng để khử H+ tự do
trong dung dịch NaF.
Thực tế lượng NaF cho vào có thể không cố định, phụ thuộc vào lượng Al3+. Lượng
5 ml NaF chỉ đủ tác dụng với 1,80 mgđl Al3+ là tốt nhất. Khi Al3+ lớn hơn 6,3 mgđl/lOOg
đất thì sẽ không đủ. Có thể tính lượng NaF 3,5% cần thiết:

NaF 3,5 ”/„<ml) = VN .0H-Nn, 0 H-2

0,85

d) Xác định độ chua thủy phân theo phương pháp Kappen

Nguyên lý
Dùng 1 muối kiềm mạnh axit yếu (thưòng là CH3COONa) để trao đổi H+ và Âl3+
từ keo đất:
[K Đ ] J 3+ + 4 C H g C O O N a -> [K Đ ]4 N a + + C H 3 CO O H + (C H 3 CO O )3A l

Ngoài tác dụng trao đổi của Na+, ion CH3C0 0 - có khả năng liên kết với H+ và
Al3+ lầm tăng cưòng quá trình trao đổi. Do vậy kết quả trao đổi sẽ triệt để hơn dùng
muối trung tính (ỏ độ chua trao đổi). Quá trình thủy phân của (CH3COO)3Al làm tăng
H+ trong dung dịch:
(C H 3 COO)3A l + H O H -> C H 3 CO O H + A l(O H ) 3

172
 C h uân độ trực tiêp lượng li tạo thành bằng dung dịch OH^COONa IN ( p H - 8 .2 )
trong 1 giờ rồi lọc.
L â y 50 ml dịch lọc + 2 tfiot phenolphtalein rồi chuẩn hằng N aO H 0 ,0 2 N tới màu
hồng (bền trong 1 phút).
T in h kết quả

H tf (m gđi/100 g đất) = — 1 ——-----— ■3 00

w

trong đó: V: th ể tích (ml) NaO H chuẩn độ;

N: nồng độ đường lượng NaOH (0,02N);
K: hệ sô pha loãng (100/50 = 2);
W: khối lượng đất (40g);
1,7 5 : dù ng C H X O O N a trao đối lần không triệt để. Muốn trao đổi
1
-V
?
hoàn toàn H \ A 1 v cần lặp lại nhiều lần, như v ậ y m ất thời gian
và phức tạp. Q ua thực nghiệm d ă cho th ấ y nhân với hệ sô" 1 , 7 5 là
thích hợp (hệ sô' thực nghiệm);
l ỉ t|\ độ ch ua th ủy p h â n (mgđl / 1 0 0 g đất);

Rút gọn: Htf (mgđl/100 g đất) = v.0,175

H óa chất
- C H jC O O N a I N (pH = 8 ,2 ): 1 3 6 , 1 g C H 3 C 0 0 N a . 3 H 9 0 hòa b ằ n g nưỏc c ấ t đến 1

lít. Đ iểu chỉnh cho pH = 8,2 (vừa làm đổi m àu chỉ thị phenolphtalein).
- Hóa ch ất khác: xem xác định độ chua trao đổi ờ trên.
G h i chủ: Dộ c h u a th ủy phản thường được sử dụ ng đê tính độ no bazd của đ ấ t và
tính lượng vôi bón (th e o tig h iên cứu của Viện Khoa học K ỹ th u ật N ông nghiệp, vỏi đất
lúa 6 nước ta chỉ cần tru n g hòa 1 /2 độ chua thủy phản). Nếu lấy độ sâ u cần tru n g hòa
1 /2 độ ch ua th ủ y phân sẽ là:
C a O (tấn/ha) = 0 ,4 2 .Htf

trong đó: H tf tính theo m gđl / 1 0 0 X đất.

9.1.5X ác đ ịn h d u n g tíc h tra o đổi catio n củ a đ â t

D ung tích trao đổi cation của đ ất hay kh ả n ă n g trao đổi cation (C E C - cation
exchange capacity) là lượng ion lớn n h ấ t được đ ấ t h ấp phụ có khả n ă n g trao đổi v à được
biểu thị bằng mgđl/lOOg đất. Đ ây chính là quá trình hấp phụ lí hóa học đượcthực hiện
nhò keo đát. c ầ n p h â n biệt quá trình trao đổi cation (do keo âm đảm nhận) vỏi trao đổi
anion (do keo dương đảm nhặn). Dưới đây chỉ để cập đến việc xác định du ng tích trao
đổi cation.
X ác đinh du ng tích trao đổi cation theo phương pháp amoni a x e t a t (phương pháp
Schachtschabel).

173
 N guyên lý : D ù n g C H jC O O N H 4 1.N làm bão hòa d u n g tích hấp phụ trao đôi cation
của đất. P h ả n ứng trao đổi như sau:

C a 2"

KĐ M g24 + nCH3 COONH4 KĐ 6 N H / + (n - 6 )CH;,COO + C a 2+ + M g 2+ + K + + H+

K4
H*
S a u đó cation N H 4 đã h ấp phụ được trao đổi ra b ằ n g cation K + (K C 1 0.1N ):

KĐ] 6 N H 4+ + n K C l -> KĐỊ 6 K+ + 6 N H 4+ + (n- 6 )K C l

Lượng N H 4 trao đổi n à y được xác định b à n g c h u ẩ n độ b ằ n g N aO H 0,1 N với sự có

m ặt của fom alin (HCHO):

4 NH4 + 6HCHO = (C H 2)6N 4 + 6 H 20 + 4H+

(h ecxam etylen tetraam in )

Với 4 N H 4 sẽ giải phóng 4 H +. Do v ậ y dựa vào lượng N a O H tiêu tốn mà tính dược

lượng N H 4 h a y lượng cation trao đổi.

T rin h tự p h ả n tích
Cân 1 0 gam đ ất (qua r â y 1 mm) cho vào phễu M ehlich đẫ ch u ẩ n bị sản.
D ùng 10 0 ml C H 3 C O O N H 4 I N (pH = 7) chia 10 lần ( 1 0 ml X 10 lần) dê bão hòa
đất bằng N H 4 . R ử a đất. 3 lầ n b ằ n g rượu etylic ( 1 5 ml X 3 lần). D ịch trao đổi dể xác định

thành phần cation trao đổi (C a 2+, M g 2+, A l3+, K +,...) nếu cần thiết.

C h uyển toàn bộ p hễu v à đ ấ t sa n g bình định mức 2 5 0 ml, rồi d ù n g 250 ml KC 1

0,1N trao đổi (25 ml X 10 lần) lên thể tích đến 250 ml. Lấy 25 ml dịch trao đổi này +
1 0 ml fomalin 20% + 5 giọt phenolphtalein, rồi ch uẩn b à n g N a O H 0 ,0 5 N tiêu chuẩn
đến m àu hồng n h ạ t (bển trong 1 phút).
T in h kết quả
VNK
CEC = — — — . 1 0 0
w
trong đó: CEC: d u n g tích trao đổi cation (mgđl / 1 0 0 g đất);
V: th ể tích N aO H chuẩn độ (ml);
N: nồng độ N aO H chuẩn độ (0,05N);
W: lượng đà't cân ( 1 0 g);
K: hệ số p h a loãng (250/25 = 1 0 );

R ú t gọn: C E C (mgdl / 1 0 0 g đất) = V .5

H óa ch ấ t
- C/H3 C O O N H 4 I N : 7 7 g C H 3 C O O N H 4 pha th à n h 1 lít b ằ n g nước cất (dùng
N H 4OH hoặc C H 3 C O O H điều chỉnh cho pH = 7).

174
 - KC1 0 , l N : 7 , 5 g K í ' I p h a t h i i n h ] lit.

- Fom alin 20%: pha từ fonialin thỏr.g tiling (khoảng 3S%). S a il c!ó trung hòa bằng
NaOH 0,05N với chí thị phrnolphtaloin.
Ph onolphtalein 0 ,l°o <Ị>ha trong cồn. rượu).
- N aO H 0,05N tiêu chuan.
G hi chú
Phương pháp dù ng CH ;('OONH i dược dù ng phô biến nhưng phù hợp nhất với đất
trung tính và không cacbonat. Nó cũng được sử dụng ò các (lất c h ua nhẹ.

N i i ; có th ể bị giừ chặt hỏi các khoảng sét 1 :1 (kaolinit) và m ùn nên khó thu lại
được. Do v ậ y ờ đ ấ t nhiều sét, kết quả có thê thấp hơn thực tẽ.
Lượng đ ấ t cân có th ể th ay đối phụ thuộc đất. T hông thường ỏ đ ấ t thành phẩn cớ
giới nặng có th ể cân 5 g đ ất + f> g cát sạch (đã được xử lí hằng H 2 S 0 4 đặc) đổ tâng cường
tốc độ trao đổi.
Có thể làm ch u ẩ n độ trắn g vói focmalin (đối chứng) dỏ loại trừ H 4 chưa được
tru n g hòa. K ế t quả xác định mẫu phải trừ đi lượng chuẩn độ này (nếu có).

9 .2 X ác đ ịn h m ộ t sô k im lo ại n ặ n g tr o n g d â t

Trong dinh dường của thực v ậ t và vi sinh vật, ngoài các n guyên tô" nitơ, photpho
v à kali, các kim loại n ặ n g như bo, m angan, đồng, kẽm , coban, molipđen... cũng có ý
nghĩa lớn. Một lượng nhỏ c ủ a các nguyên tố n à y cần thiết cho nhiều quá trình sinh học
x ả y ra trong các cơ thể thực vật. và dộng vật. Nguồn cung cấp chủ yế u các kim loại nặng
trong đất ià các đá tạo th à n h đất. T ro n g quá trình tạo thành đất và hoạt dộng sống của
thực vật v à động v ậ t x ả y r a quá trình phân bố lại các kim loại n ặ n g theo phẫu diện đất.

Hàm lượng các kim loại n ặ n g trong các loại d â t không vượt quá 1 0 ~4%, trừ
m angan, hàm lượng của nó trong một số trường hợp, v í dụ như trong các thành tạo mới
của m angan - s ắ t đôi khi được tính đến phần trảm .
Khi nghiên cứu h àm lượng các kim loại n ặ n g trong đất ngưòi ta thường xác định
h àm lượng tổng sô* v à h àm lượng có thể sử dụng được dôi với dinh dưỡng của thực vậ t
như thường được gọi là d ạ n g di động của các kim loại nặng.

C h ọ n p h ư ơ n g p h á p x á c đ ịn h , c h u ẩ n b ị đ ấ t và c á c th u ố c t h ủ

Khi tiến h à n h n gh iên cứu hàm lượng các d ạn g kh ác nhau của các kim loại nặng
c ần lựa chọn các phương pháp xác định chúng, phương pháp phải đảm bảo được độ
chính xác, độ n h ạ y và độ chọn lọc.
Chỉ cỏ thể xác định một lượng nhỏ các chất b a n g các phương p háp có độ n h ạ y cao.
T u y nhiên cấc phương pháp rỏ độ n h ạ y cao thường có dộ chính x á c thấp, ví dụ như
phương p háp khối lượng có sai s ố tương dối tính theo phần trảm < 0 ,0 1 %, phươi*£ pháp
trắc quang là 2 - 3%, phương pháp cực phô dòng khuếch tán là 5 - 10 % .

175
 M ẫu đất dược nghiền trong cối m ã não và rây qua rây làm being sợi capron và
khung r â y làm từ các v ậ t liệu hữu Cd .
Nước dùng cho phân tích là nước cất được cất lại hay cho đì qua nhựa trao đối 10 1Ĩ,
thường sử dụng nước c ấ t hai lần.
C ác a x it và am on iac cũng được tinh ch ế bằng cách c ấ t h ay sử (lụng thuốc thử loại
đặc biệt tinh khiết. C á c thuốc thử khác được tinh chê theo mô tả trong phương pháp xác
định của từng n g u y ên tố. Các thuốíc thử thường bị bẩn nguyên lố kẽm vì t h ế khi xác
dịnh nguyên tố n ày c ầ n phải tiến hành thí nghiệm kiểm tra sự có m ặt của nó trong các
thuốc thử sử dụng.
T h àn h phần c ủ a thủy tinh để chế tạo các dụng cụ thí nghiệm củng cần phải được
lưu tâm , đặc biệt khi x ác định ho.

Nhữ ng hóa c h ấ t dùng đế pha dung dịch chuẩn nên kết tinh lại. Thường hay pha
hai loại du ng dịch chuẩn: dung dịch chuẩn gốc và dung dịch chuẩn sử dụng. D u n g dịch
chuẩn gốc thường được pha với hàm lượng 0 ,1 mg nguyên tố trong 1 ml; cân nhừng
lượng cân với hàm lượng nguyên tô' như v ậ y cho phép chúng ta có th ể trán h được sai số.
Dung dịch chuẩn sử dụng được chuẩn bị bằng cách pha loãng dung dịch chuẩn gổíc. Khi
pha loăng 10 lần ta được dung dịch chứa 0,01 mg h ay 10 Ị!g/ml. Khi pha loảng 10 0 lần
nhận được d u n g dịch có hàm lượng 0,001 mg h av 1 Ịig/ml. Vì những dung dịch quá
lo ã n g k h ô n g b ể n n ê n n g ư ờ i ta ch ỉ c h u ẩ n bị các d u n g d ịch n à y t r o n g n g à y t iế n h à n h
phân tích và chỉ giữ trong ngày đó.

T ín h k ế t q u ả x á c đ ịn h cá c k im lo ạ i n ă n g

K ế t quả xác định các kim loại nặn g trong đất được biểu thị b ằ n g mg trong 1 kg
đất (mg/kg) hoặc biểu thị bằng ppm (parts per million) nghĩa là một phần một triệu,
tương ứng với 1 0 ~4%.

9.2.1 P h ư ơ n g p h á p p h ân h ủ y m ẫu tru y ề n th ô n g

a) C huẩn bị m ẩu

- L à m khô các m ẩu đâ't: Những m ẫu đà't tươi cần phải đưa về trạ n g thái khô
không khí. L à m khô m ẫu nên tiến hành ở chỗ sạch, thoáng, trường hợp đặc biệt có thể
dùng tủ sấy, không c h ế nhiệt độ từ 30 - 40°c. Dàn mẫu đất (trọng lượng 800 - 10 0 0 g)
thành lớp mỏng trên giấy thuộc hoặc giâ y bóng mò, nh ặt hết rễ cây, đá, sỏi... có lẫn
trong m ẫu. Đ ập nhỏ m ẫu đất để mẫu có kích thước õ - 1 0 mm. Có thể dù ng m áy hay cỗì
sứ không cỏ các kim loại n ặ n g để dập nhỏ mẫu trưốc khi lấ y mẫu tru n g bình.
V iệc chọn, n g h iền và râ y m ẫu đất được tiến hành trong phòng riêng có thiết bị
thông gió và hút bụi tốt.

- L ấ y m ẫu tr u n g bình: Từ mẫu ban đầu lấy ra khoảng 200 g, dùng thiết bị đê

trộn rtều m ẫu. Nếu không có thiết bị n à y có thê dùng phép chia tư để lấy mẵu (hình
9.6). M âu đất được trộn rồi rải đểu trên giây sạch thành một lớp mỏng có dạng hình

176
vuông. Chia hình vuông theo hai đường chéo thành 1 phan
bàng nh;iu. Lây hai phần (lôi (ỉlộn (phần 1 và 'A hoặc 2 và 1)
gộp lại với nhau, hai phần ròn lại có thế bõ đi hoặc dùng
vào việc khác*.
Sau khi chọn xong, mẩu ilược nghiền nhỏ trong cối
mã nãơ, rây qua rây có (híờntf kính 1 inm. Nên (lùn" loại
rây làm bằng sợi capron và khung- làm bang các vật liệu
hữu cơ. Mẫu đất sail khi rây được dùng để xác định các kim H,nh 9-6’ Phưdng pháp
loại nặng. chia tư để lấy mẫu

b) Phản hủy dát kh i xác định hàm lượng tổng sô các kim loai nặng
Trong đất, các kim loại nặng chủ yếu tham gia trong thành phần các khoáng
nguyên sinh, thứ sinh và t rong cốc hợp chất vô cơ. hữu cơ khác nhau. Đế xác định hàm
lượng tổng sô rác kim loại nạng trong đất cần phải thiêu hủy các chất hữu cơ và phản
huy phần khoáng của dât đê nhận dược những muôi dỗ hòa tan.
Muôn phán hủy đất người ta thường sử đụng 2 phương pháp: phương pháp nung
chày đất với hỗn hớp cacbonat của các kim loại kiềm và phương phốp phân hủy bằng
các axit vỏ cơ đặc.
Quá trình nung chảy với hồn hợp cacbonat của các kim loại kiểm được tiên hành
trong các chén platin có nắp ở nhiệt độ 1000°c. Sau khi nung chảy, ngươi ta nhận được
muối kiểm của axil silicic và các hợp chất dỗ hòa tan khác. Chuyển hỗn hợp chảy sang
dạng dung dịch, dùng axit clohiđric dể tách axil silicic, rồi tiến hành xác định các kim
loại nặng trong đung dịch. Khi xử lí hỗn hợp bằng axil elohiđric (HC1, d = 1,19) sẽ tạo
nên một lượng tương đôì lốn kết tủa hạt nhỏ Si02, kết tủa này có thể £Ìừ một lượng
đáng kể các kim loại nặng và như vậy kết quả phân tích sẽ giảm xuống. Axit clohiđric
dùng để xử lí hỗn hợp có thổ chửa các kim loại nặng dưới dạng tạp chất và cũng có thể
hòa tan một lượng platin ở chén đựng mẫu, nguyên t.ô này sỏ càn trỏ việc xác định các
k i m lo ại n ặ n g ( v í d ụ m o l i p đ e n , v a n a đ i . . . ) .

Phương pháp phân hủy mẫu bằng hỗn hợp axit HF và H2 SO4 là phương pháp
dược sử (lụng nhiều nhất khi xác hàm lượng tổng sô các kim loại nặng. Phương pháp
này đảm bảo phân hủy hoàn loàn mẫu đất và tách axil silicic dưới dạng S1F 4. Tuy
nhiên trong trường hựp này có một vài phần khoáng (hay một phần trong đó) như
topaz, andaluzit zirkon, sillimanit sẽ không bị phá hủy, vì vậy đất chứa nhiều các loại
khoáng này không nên phá hủv mẫu bằng HF.
Việc lựa chọn các phương pháp phân hủy mẫu đất tuỳ thuộc vào những kim loại
nặng cần xác định ở trong mẫu. Vì HF (loại tinh khiết để phân tích) có chứa hỗn hợp
các kim loại nặng, cho nên khi xác định các kim loại nặng như kẽm, coban cần phải cất
HF trong các dụng cụ cất đạc biệt chế tạo từ palađi hay platin. Axit clohiđric loại đặc
biệt tinh khiết không cần phải tinh chế.
Khi sử dụng HF phải hết sức cẩn thận, cần đeo găng tay cao su và chỉ làm ỏ nơi
có thiết bị thông gió tốt.
 Khi xác định kẽm, đồng, coban trong đất phải dùng axit Aohiđric đă cất lại 3 lần
để phân hủy mẫu đất và sau đó để hòa tan kết tủa, axit clohiđric phải dùng loại dà càt
2 lần.

Đôi với các nhóm kim loại nặng khác (molipđen, vanađi, mangan...) không nhất
thiết phải như vậy. Khi xác định các nguyên tô" này chỉ cần axit flohidric loại tinh khiết
hóa học (không cần cất lại) và axit clohiđric đã cất lại một lần. Nhưng theo quá trình
phân tích nhóm các nguyên tố này đòi hỏi phải chưng phần còn lại 2 đến 3 lần với nước
sau khi phân hủy mẫu (để tách flo triệt để hơn), nung phần còn lại 1 - 2 phút trên đèn
khí hay trong lò nung và tiếp theo cần xử lí nước lọc đã cô cạn bàng axit pecloric
(HC104) để tách crom. Khi phân hủy mẫu bằng hỗn hợp HF và H2 S 0 4 cần chú ý đến
lượng mẫu lấy để phân hủy; không nên lấy lượng mẫu lổn hơn 3 g vì khi lượng mẫu là
5 - 6 g thì khó cỏ thể phân hủy hoàn toàn phần khoáng của đất và khó tách SiOọ.
Dưới đây là một vài cách phân hủy mẫu bằng hỗn hợp HF và H.2S0 4 đốì với 2
nhóm kim loại nặng đã nêu ỏ phần trên.
Xác định đồngy kẽm, coban trong đấu tiến hành phàn hủy theo phương pháp sau:
Cân mẫu đâ't xác định hàm lượng tổng sô" các kim loại nặng trên cân phân tích.
Đôì với đất sét và đất sét pha lấy 1,5 g mẫu, còn với đất cát và cát pha lấy 2 - 3 g mẫu.
Sau khi cân mẫu xong, cho mẫu vào chén platin và nung nóng trong lò nung ớ nhiệt độ
500 • 550°c trong 3 giò để phân hủy chất hữu cơ. Tránh nung ở nhiệt độ cao hơn vì có
khả năng làm mất các kim loại nặng. Sau khi nung mẫu xong để nguội, CỈ10 vào chén
1 . 2 ml nưóc cất 2 lần, 1 ml H2S 0 4 (d = 1,84) và 2 0 ml axit ílohiđric, đặt chén lên bếp
điện kín và đun đến khi xuất hiện khí SO2 màu trắng. Không nên đun quá mạnh
(không vượt quá 2 0 0 - 250°C) để tránh làm bắn các chất trong chén ra ngoài.
Sau khi xuất hiện khí S02, lây chén ra khỏi bếp điện, để nguội và thêm vào
khoảng 10 - 15 ml HF rồi lại tiếp tục đun trên bếp cho đến khi khô hoàn toàn. Chuyển
chén sang bếp điện có khả năng đun nóng hơn, tiếp tục đun đến khi hết khí SO3 bay ra.
Nhấc chén ra khỏi bếp điện, để nguội rổi cho vào chén 10 ml HC1 2 2 % (loại đặc biệt tinh
khiết) và 10 ml nước cất 2 lần để hòa tan phần khô còn lại. Tiếp tục đặt lên bếp và đun
nóng nhẹ khoảng 30 - 40 phút.
Khi phần còn lại đã tan hết, đem lọc dung dịch qua giây lọc băng trắng (đường
kính 9 cm) đã được rửa trưỏc bằng HC1 10% để loại hết vết các kim loại nặng. Sau khi
lọc xong, rửa giấy lọc bằng nước cất 2 lần nóng đã được axit hóa bằng HC1 đến khi hết
vết sắt. Gộp hai phần nưốc lọc và nước rửa lại với nhau (khoảng 10 0 ml) rồi chưng cất
dung dịch đến thể tích khoảng 50 ml. Dung dịch này dùng để xác định các kim loại
nặng (kẽm, coban, đồng) theo các phương pháp khác nhau.
Xác định molipđeriy vanađiy m angan từ một m ẫu dấty dùng phương pháp phá
mẩu sau:
Cân 2,5 - 3 g đất đã được nghiền nhỏ đến dạng bột cho vào chén platin, đặt chén
vào lò nung rồi đốt nóng đến nhiệt độ 500 - 550°c và giữ ở nhiệt độ này ít nhất 3 giò để
178
phản hủy chất hữu cơ. Dê nguội, cho vào chén 2 ml IMÌỜC cát [>.lán, 2 ml H2SOị dặc.
2 0 nil HF 30 - 40%. Đặt chén lên bốp diện và đậy nap kín, đun cỉến khi xuât hiện khí
SO} thì thêm vào 0,5 ml H..)SO,ị và 10 ml HF, lại chưng mẫu đôn khô. Để tách ĩlo.và
phần axit còn lại trong chén, ta chưng phần khô trong chén 2 lần, rnỗi lần vói 5 ml
nước. Đốt nhẹ phần khô còn lại trên đèn khí hay trong lò nung lie tách hoàn toàn axit.
Làm lạnh chén, xử lí phần còn lại trong chén bàng 20 ml 1101 22%, dậy chén lại rồi dun
trên bèp điện đôn khi tan hoàn toàn phần còn lại. Thêm vào 10 ml nước cất 2 lần, lọc
dung dịch qua giấy lọc và hứng vào binh 250 ml, rửa dung dịch hằng nước nóng cìã dược
axit hóa bằng HCỈ (98:2) đến khi hết phán ứng của sát trong nước lọc với KSCN. Chưng
dung dịch lọc đến khỏ, cho vào bình 5 ml HC1 22%, 2 ml ỈỈOIO. và lại chưng dung dịch
đến khô dê tách crom. Thêm vào phấn khô 5 ml nước cất 2 lần. lại chưng đến khô để
tách hết vết HCIO4. Thêm vào phần khô trong bình 2 ml HC1 t!ể chuyển muối sang
dạng clorua, chưng khô dung dịch. Thỏm 20 ml HCỈ 22% và 15 nil và đun nóng nhẹ để
hòa tan phẩn khô. Chuyển dung dịch vào bình định mức 50 ml. Them nước cất đến
vạch mức. Phần dung dịch này dược dùng đê xác định molipđen, vanadi, mangan.

9.2.2 Phươ ng p h á p p h â n hủy m ẫu b ằn g kỹ t h u ậ t vi sóng (m icrow ave)

a) Giới thiệu về kỹ thuật vi sóng

Vi sóng (microwave) là sóng cực ngắn hay còn gọi là sóng vi ba có bước sóng từ
1 mm đến 1 m. Nang lượng của vi sóng là năng lượng diện từ. Trong phân tích người ta
thường sử dụng vi sóng với tần sô"2,45 MHz.
Các phương pháp đốt truyền thống thường dựa trên các hiện tượng dẫn nhiệt, tỉốí
lưu và bức xạ. Nhiệt dược truyền từ bên ngoài vào thòng qua sự tiếp xúc trực tiếp hoặc
gián tiếp. Lượng nhiệt này sẽ lan ra toàn bộ vật được đốt nóng nhò sự chênh lệch nhiệt
độ tại hai điểm khác nhau, sự chênh lệch này tỷ lệ nghịch với cỉô dẫn nhiệt của vật được
đốt nóng. Phương pháp này có nhơợc điểm là chậm và không ổn (lịnh.

Hỗn hợp axit - mẫu Hỗn hợp axit - m ỉu

(Hấp thụ nàng lượng
vi 6Óng)

Nhiệt đốt nóng từ bẽn ngoài

Hình 9.7. Phả mẫu Hình 9.8. Phá mẫu

theo phương pháp truyền thống theo phương pháp vi sóng

179
 Sự đốt nóng vi sóng ngược lại với phương pháp đốt nóng truyền thống. Nhiệt được
s i n h r a n g a y t ạ i t r u n g t â m c ủ a v ậ t được đ ố t n ó n g v à l a n t h e o h ư ớ n g từ t r o n g r a n g o à i.

Phương pháp này có ưu điểm:

- Không có quán tính nhiệt (cả khi bắt đầu và kết thúc);
- Đây là năng lượng sạch, dễ tạo và dễ kiểm soát;
- Đốt nóng nhanh;
- Có tác dụng đặc biệt với các phần tử có liên kết phân cực.
Năng lượng vi sóng được phát ra từ một nguồn phát sóng điện từ (magnetron).
Bản chất của vi sóng là sóng điện từ gồm hai yếu tố: yếu tô" từ trường và yếu tố điện
trường. Quá trình chuyển hóa năng lượng điện từ thành nàng lượng nhiệt bao gồm 2 cơ
chế: cơ chế chuyển dẫn ion và cơ chế quay cực phân từ. Nhiệt sinh ra cho sự chuyển dẫn
ion như là kết quả của sự tăng trỏ kháng của môi trường chổng lại sự dịch chuyển của
các ion trong trường điện từ. Còn cơ chế quay cực phân tử là quá trình quay phân tử
phân cực theo sự đôi hướng của điện trường. Sự đốt nóng bàng kỹ thuật vi sóng dựa
trên sự hấp thụ trực tiếp năng lượng vi sóng của mẫu, do vậy các hiện tượng như dẫn
nhiệt, đối lưu và hức xạ nhiệt chỉ đóng vai trò thứ yếu trong quá trình cân bằng nhiệt.
Ưu điểm của phương pháp phân hủy mẫu bằng vi sóng trong phân tích kim loại nặng:
• Tiến hành các phản ứng phân hủy mẫu rất nhanh, tiết kiệm thời gian.
Đặc biệt có hiệu quả đôi vói các mẫu khó phân hủy bàng các phương pháp
thông thường;
- Lượng mẫu sử dụng ít, thường từ 0,5 - 5 g;
- Hiệu suất của phản ứng phân hủy rất cao do vậy kết quả phân tích thu
được chính xác hơn so với các phương pháp khác;
• Tiêu hao hóa chất ít, do vậy chi phí cho quá trình xử lí thấp;
- Thiết bị dễ sử dụng, an toàn và bảo vệ môi trường.
b) Phản hủy m ẫu bằng vi sóng
Các hỗn hợp axit dùng cho phàn hủy mẩu
Các axit thường sử dụng trong quá trình phân hủy mẫu là H2 S04, HNO3 , HC1,
HF, HC104, H20 2.
Việc sử dụng hỗn hợp các axit này trong quá trình phân hủy mẫu phụ thuộc vào
nguyên tố cần xác định. Ví dụ như khi xác định các nguyên tố như Ba, Sr, Pb, Ca, Ag,
Hg không nên sử dụng axit sunfuric để công phá mẫu vì muối sunfat của các kim loại
này ít tan.
Các axit này có nhiệt độ sôi khác nhau (H2 S 0 4 98% : 340°C; HC1 20,4% : 1 1 0 °C;
HNO3 65% : 120°C; HF 40% : 108°C; HCIO4 72% : 203°C) do đó tùy theo hổn hợp axit
phá hủy mẫu ta phải sử dụng các bình phá mẫu phù hợp. Đối với các axit có nhiệt độ
sôi thấp ngưòi ta thường sử dụng loại bình nhựa teflon để phá mẫu. Còn các axit có

180
 clộ d i ể m sỏi cao (axil sunfuric) ng iíô i ta thường phĩii sứ (lụng các loại bình làm từ
nh iệ t
thúy tinh borosilieat lìoạc íhỉich :inh (chú ý khỏng sú dụng b in h loại này khi có mặt axil,
flohidno).

Sơ đò cơ bãn của m ột quy trin h chuãn

Mẩu
Ị
V

Bảng 9.9. Một sô ví dụ so sảnh giữa phưdng pháp phá mẫu vi sóng và phương pháp truyền thông

Đối tượng Vô cơ hóa bang Vô cơ hóa bằng

Lượng mẫu
phân tích phương pháp vi sóng phương pháp cổ điển

Mẫu thực phẩm 0J 2g lõ • 30 phút 2 - 4 giờ

Mầu bùn thải 0,1 *2 g 10 - 40 phút 2 - 4 giờ
Mẫu địa chất 0,1 - 1 B 10-50 phút 4 - 16 giò
Mẫu dầu 0,5 - 5 g 50 - 75 phút 2 - 8 già
Mẫu cao phản tử 5g 50 - 75 phút 2 - 4 giờ

c)Mót sô hướng dẫn về an toàn khi sử dụng thiết bị phán hủy mẩu bằng vi sóng
Khi có mặt các chất oxi hỏa mạnh (H.9O2 , HCIO4, HNO;v) không được sử dụng
các chất bôi trơn có gốc dầu và mỡ.
Không trộn trực tiếp các chất oxi hóa mạnh như II .,()>. HC104... với các mẫu dạng
nền hữu cd và vô cơ mà phải xử lí trước bằng axit (sunfuric, sunfonitric, nitric...).
Khi sử dụng các chất oxi hóa mạnh phải lưu ý không để mẫu quá khô trong thời
gian tiến hành xử lí.
 Không được sử dụng các axit bốc khói (đậm dặc).
Đối với các chất hút ẩm mạnh (như tinh bột) không được trộn trực tiếp với các
c h ấ t 0 X 1 h ó a , h o ặ c t h ậ m c h í với a x i t trước k h i l à m ướt c h ú n g b ằ n g nước.

Đặc biệt chú ý khi sử dụng axit nitric với các chất hữu cơ chứa xenlulo, vì chúng
có khà năng tạo ra các hợp chất nitro-xenlulo dễ gây nổ.

9.2.3 C h u ẩ n bị m ẫ u th ự c v ậ t đ ể xác đ ịn h h à m lượng các k im loại n ặ n g

Mẫu thực vật xác định hàm lượng các kim loại nặng cần phải được phơi, sấy khỏ
hoặc giử trong tú ấm ỏ nhiệt độ 30 • 40°c. Đối với những cây có củ, thực vật thân mỡ
(cây ngô,...) được cắt sơ bộ thành những phần nhỏ hơn dể cho mẫu chóng khò vâ tiện
cho việc nghiển nhỏ mẫu.
Sau khi sấy khô, mẫu dược nghiền nhỏ bằng các loại máy xay, máy nghiền hoặc
sử dụng thuyền tán dê tán nhỏ. Các (lụng cụ này phải đảm bảo không làm nhiễm bán
các kim loại nặng vào mẫu. Mầu thực vật sau khi nghiền nhỏ cỏ thể dùng một trong hai
phương pháp tro hóa khỏ và tro hóa ướt để phân hủy mẫu.
Phương pháp tro hóa khô
Đôi với phương pháp tro hóa khô, mức độ nghiền và "làm chặt" trong chén gi ừ vai
trò quan trọng. Mẫu nghiền quá nhỏ, nằm hoàn toàn dưới dáy chén sẽ ngăn cản sự xâm
nhập của oxi làm chậm quá trinh tro hóa mẫu. Vì thế mẫu trong chén phái xốp đỏ táng
khả nAng xâm nhập của oxi làm cho quá trình phân hủy mẫu diên ra nhanh hơn.
Lượng mẫu lấy dể tro hóa tuỷ thuộc vào hàm lượng của kim loại nặng cần xác
định ỏ trong mẫu. Đổ xác định riêng từng nguyên tỏ' người ta thường lấy lượng mẫu
như sau:

Dồng: 0.2 - 0,5 g Kẽm: 0,05 - 0,2 g

Mangan: 1-2g Coban: 5 * 10 g
Molipđen: 1 -4g Bo: 0,25 • 1 g
Thực tế người ta thường xác định dồng, kẽm, mangan, molipden trong cùng một
mẫu, khi đó lượng mẫu lấy thường là 5 g. Đê xác định bo và coban người ta lấy các loại
mau riêng: coban: 5 - 10 g; bo: 0/25 • 1 g.
Tro hóa: Người ta thường tiến hành tro hóa khô trong lò nung ớ nhiệt độ
450 * 500°c, thời gian tro hỏa là 5 - 8 giò. Trong quá trình tro hóa chât hữu cơ, những
hợp chất của các kim loại nặng có nhiệt độ nóng chảy khác nhau được tạo thành. Đê
tránh mất các kim loại nặng, nhiệt độ trong lò nung cần phải không chế đưỏi 500°c
(Troitxky, 1957).
ỉ)é tro hóa, tốt nhất nên dùng chén làm bằng thạch anh, nếu không có loại này có
thể dùng chén sứ hoặc chén thủy .tinh chịu nhiệt. Khi dùng chén sứ nêu nung ở nhiột độ
quá 500°c có thể dẫn đến việc nung chảy sản phẩm tro hóa với men của thành chén.

182
 T h à n h p h a n m ẫ u tro h ỏ a ro a n h lu íỏ n g lớn (Irn (Ịiiá t r in h t r o h ó a . f)ôi với m ẫ u
thực vật không những thành phan mẫu cỏ ảnh hưởng (lốn quá trinh tro hóa mà ngay cả
nơi thực vật sinh trưởng va phát triôn cũng cỏ iinh luffing dóìi quá trinh tro hóa mẫu.
Người ta đả liến hành thí nghiộm và thấy rằng những rây thuộc họ hòa thảo trồng ở
phía nam tro hóa nhanh hớn nhúng cây trồng ỏ phía bar (('rribuvxcaia - 1968). Diều đó
cho thấy một sự không đồng (lếu vố kiểm và SiO , trong tò bão thực vật ỏ những vùng
khác nhau. Một lượng lớn SiO, sẽ ngân càn quá trinh tro hóa hoàn toàn mẫu thực vật.
Phần còn lại không hòa tan cùa axit silicic, tạo thành do kết quà của quá trinh tro hóa
mẫu thực vật có thể chửa một lượng dáng ke hỗn hợp các kim loại nặng.
Đ ê tro hỏa ta c â n m ẫ u ( m ầ u ờ t r ạ n g t h ả i k h ỏ k h ô n g k h í) , c h o v à o c h é n rồi đ ặ t v à o
lò nung. Mau thực: vật trong chén càng xốp càng tót. điều (lô sò làm tâng tôc ctộ cùa quá
trinh tro hóa. Trong quá trình nung mẫu, nên khống chỏ đo nhiệt độ tảng từ từ. Nhiệt
độ t ă n g q u á n h a n h cỏ t h ể l à m m ẫ u b á n ra n g o à i tr o n g q u á t r i n h d o t n ó n g m a u .

Sau đó, trong quá trinh tro hóa nôn cẩn thận mở cứa lò nung dê tăng thêm sự
tham gia của oxi vào mẫu tro hóa nhằm nâng cao tỏc độ tro hóa và phần tro nhận được
sẽ không có hỗn hợp cacbon. Thòi gian tro hóa phụ thuộc vào thành phẩn mẫu tro hóa,
mức độ nghiền mẫu và lượng mẫu dem tro hóa.
Đẽ tâng tốc độ oxi hóa phần mẫu hữu cơ còn lại, ta thêm vào trong chén 1 - 2 ml
UNO độc, chưng khô trên bếp diộn và nung nóng trong lò nung ờ nhiệt dộ 150 500°c
trong 1 giờ. Lặp lại quá trình xử lí mẫu bằng axit rồi chưng và nung trong lò đến khi
oxi hóa h o à n t o à n c h ấ t h ữ u cơ, s a u đỏ h ò a t a n p h ầ n k h ỏ b à n g a x i l H 0 1 1 0 % , lọc: d u n g
(lịch qua giấy lọc băng trang vào bình định mức 10 0 ml.
Nêu trong chén và trên giấy lọc cỏ một lượng lởn phán không hòa tan (bao gồm
Si()'í và hồn hợp các chất khó tan khác) thi tốt nhất nôn phá hủy phần không lan này
dể tránh mất các kim loại nặng cần xác định, nể chuyển hợp chất khỏ tan này sang
trạng thái hòa tan, ta chuyến toàn bộ phân này lên trên giâV loc rồi sấy khô giấy lọc.
Cho giây lọc này vào chén platin rồi thiêu hủy trong lò nung ỏ nhiệt độ 450 - 500°c.
Quá trình thiêu hủy tiến hành đến khi nhận được phẩn tro không có hợp chất cacbòn.
Thêm vài giọt nước đổ làm ướt phần mẫu đả tro hóa rồi thêm vào 0 ,2 ml H2SO4, 5 ml
HF để phá hủy và tách Si02. Chưng mẫu đến khô trên bếp điện. Nếu lượng tro còn lại
lớn thì cần phải xử lí băng HF một lẩn nữa. Trong trường hợp này, khi xử lí mẫu bằng
HF lần đầu ta không cần chung mẫu đến khô mà chi chưng đến khi xuất hiện khí SOo.
Hòa tan mẫu bằng HC1 10% rồi lọc qua giấy lọc (dà (lược rứa sạch trước, bằng HC1
loãng) sau đó gộp các phần dung dịch lại với nhau.
Phần dịch lọc cuối cùng được dùng để xác định các kim loại nặng trong thực vật
theo các phương pháp khác nhau.
Phương pháp tro hóa ướt
Khi tro hóa ướt, các chất hữu cơ được oxi hóa dưới tác dựng của những chất oxi
hóa mạnh như: H9SO4, HNO3 , ỉicio.ị. Phương pháp này đơn giản về mặt thực hiện và

183
ưu việt hơn phương pháp khô về mặt tốc độ, đặc biệt trong trường hợp mẫu thực vật có
chửa một lượng lớn phần tro không tan. Nếu tuân theo nghiêm ngặt những điều kiện
tro hóa ta có thể loại trừ khả nảng mất kim loại nặng.
- Tro hóa bằng hỏn hợp H2SO4 và HNO3 (Troitxky, 1957): lây 5 g mẫu cho vào
bình Kendan dung tích 300 ml, cho vào 5 ml H2SO4 đặc (d = 1,84) và 5 ml hoặc nhiều
hơn HNO3 (d = 1,4). Đun nhẹ bình để tránh sủi bọt mạnh (ngoài ra khi đun nóng nhẹ ta
có thể duv trì lâu tác dụng của HNO-5 vì nó dễ bị phân hủy và bay hởi).
Sau khi đuôi hết hơi HNO3, làm lạnh binh, nếu như chưa oxi hóa hoàn toàn chất
hữu cơ ở trong mẫu, ta lại thêm HNO3 vào và đun nóng mẫu ở nhiệt độ cao hơn trong
khoảng 10 phút, rồi làm lạnh. Khi oxi hóa hoàn toàn chất hữu cơ trong mẫu, dung dịch
trở nên trong suốt.
- Tro hóa mẫu bằng hỗn hợp các axit H9SO4 và HNO3 và HCIO4: lấy 5 g mẫu thực
vật ỏ trạng thái khô không khí cho vào bình Kenđan dung tích 300 ml. Thêm vào 5 ml
H2SO4 đặc (d = 1,84) và 7 ml HNO3 (<d = 1,4) và cử mỗi gam mẫu thì thêm vào 4 mỉ
HCIO4 (d = 1,54). Để quá trình tro hóa mẫu được tiến hành một cách an toàn, thể tích
H2SO4 trong binh không dược nhỏ hơn 2 ml, đặc biệt trong giai đoạn HNO3 bốc hơi, vì
khi thể tích H2S 0 4 nhỏ hơn 2 ml, có thể nổ bình do sự phân hủy amoni peclorat, được
tạo thành trong quá trình oxi hóa chất hữu cơ. Sau khi đã cho hết các axit vào bình,
đun nóng dần dần trên bếp điện hoặc đèn khí đến 10 0 °c, đến khi xuất hiện N 0 2 màu
nâu, lấy bình ra và dể nguội. Điều này cần thiết vì nó làm chậm quá trình phân hủy
HNO3. Sau đỏ bình được đốt nóng đến khi xuất hiện khí S(>2 màu trắng. Phản ứng Gần
được tiến hành từ từ.
Sau khi xuất hiện S 0 2, đun nóng bình từ 5 - 10 phút, rồi tăng nhiệt dộ lên và tiếp
t ụ c đ u n n ó n g 1 - 2 p h ú t . Ở g i a i đ o ạ n n à y c h ấ t h ữ u cơ c ủ a m ẫ u b ị p h â n h ủ y h o à n to à n ,
dung dịch trỏ nên không màu.
Nếu mầu bị tro hỏa còn cỏ cacbon thì thêm vào 1 - 2 ml HNO3 rồi đốt nóng bình
đến khi xuất hiện khí SO3. Việc xử lí này tiến hành cho đến khi nào dung dịch trỏ nên
không màu.
Sau khi nguội, đun pha loăng dung dịch trong bình dến 50 ml, lọc vào bình định
mức dung tích 100 ml. Dung dịch này đƯỢc dùng để xác định các kim loại nặng. Phương
pháp dịnh lượng tương tự như khi xác định chúng ở dạng di động.

9.2,4 M ộ t sô" v í d ụ về g iớ i h ạ n p h á t h iệ n của các p h ư ơ n g p h á p

phân tích công cụ trong phân tích các kim loại nặng
Trong phân tích lượng vết các nguyên tô' kim loại nặng, việc lựa chọn phương
pháp cùng đóng vai trò hết sức quan trọng. Mỗi phương pháp cỏ khả nãng phát hiện và
có dộ nhạy khác nhau dôì với các nguyên tố kim loại nặng.
Giỏi hạn phát hiện ò đây được tính bằng dơn vị Jig/ml.

184
 Phương pháp phân tích As Cd Cu Ph Zh Hg Se
Phương pháp quang phổ
■UV/VIS 0,05 0,04 0,03 0 .0 K 0 .0 2 0,08 0 ,2

- AAS (npọn lửa) 0 ,0 2 0.05 0 ,2 0,6 0 ,0 2 15 0,3

- AAS (lò graphite) 0,004 0 ,0 0 1 0,003 0 ,0 0 2 0,00006 0 ,2 0,006
• Phát xạ hồ quang 20 2 0,05 2 3 20 10 0

■Phố phát xạ plasma 0,05 0,005 0,005 0 ,0 2 0,005 0 ,0 2 0 ,0 2

• Huỳnh quang tia X 1 0.7 1 2 1 1 1

- Phố khối lượng 0,006 0,3 0 ,1 0,03 0 ,0 1 0,06 0 ,1

Phương pháp điện hóa

- Cực phổ 0 ,1 0 ,2 0 ,2 0.4 0,5 1 0,5
- Cực phô xung vi phân 0,004 0 .0 0 2 0 ,0 0 2 0,003 0,003 - 0 ,0 0 0 0 2

- Điện cực chọn lọc ion - 0,03 0 .0 1 0.03 - - -

9.2.5 Xác đ ịn h chì tr o n g đ ấ t

Hàm lượng chì trung bình trong các đất của Liên Xô (cù) là 1,2.10‘ 3 % (12 mg/kg),
trong thực vật 5.10~5%, trong đất ở Ôxtráylia: 10 - 130 ppm; ở Trung Quốc là 25 ppm,
trong các đất ở Mỷ là 17-26 ppm. Hàm lượng chì cao hdn ở trong đất thường liên quan
đến dâ't bị ô nhiễm do hoạt động sản xuất của con ngưòi.
Chỉ có các muôi Pb(NO‘j)2 Pb(CHaCOO)2 tan trong nước. Trong dung dịch axit
clohiđric, chì (II) nằm ở dạng phức với clorua [PbCljjT. Trong các đung dịch axit yếu, chì
bị thủy phân và ở pH cao hơn 7, chì ở dưới dạng kết tủa hiđrơxit màu vàng nâu; trong
môi trường kiềm dư bị hòa tan tạo thành ion Pb(OH)4~ . Vì vậy trong quá trình phân
tích cần lưu ý khả năng thủy phân của Pb (II).
Chì củng bị giấy lọc và các clụng cụ thủy tinh hấp phụ mạnh, trong các đung dịch
axit khi có mặt H20 2 sự hấp phụ Pb giảm đi đáng kể.
Phương pháp xác định
- Phân hủy đất:
Phân hủy đất bằng axit: Khi xác định Pb trong đất ngưòi ta xử lý mẫu bằng axit
HF cùng axit HNO.3 hay HCIO4. Quá trình phân hủy tiến hành trong lò nung (để phân
hủy chất hữu cơ), tại nhiệt độ không vượt quá 500°c để tránh mất kim loại nặng do bay
hơi.
Để phân hủy mẫu đất và mẫu quặng người ta cũng sử dụng hổn hợp HNO3 và các
chât oxi hóa như H20 ‘2 , HClO.ị, KCIO3 . Khi xử lí bằng hỗn hợp này các chất hữu cơ bị

185
khoáng hóa, các hợp chât khỏ tan của chì chuyến hoàn toàn sang (lạng dung dịch. Quá
t r ì n h p h â n h ủ y t iế n h à n h t r o n g b i n h K e n đ a n v à s i n h h à n k h ô n g k h í (lưới d ạ n g ố n g
thủy tinh.
Phán hủy bằng phương pháp nung chảy: Đè phân hủy mẫu đất khi xác định chì.
có thể sử dụng hỗn hợp Na^OO} + MgỌ <1:2) hoặc hổn hợp Na2CO * + Zn() (1:4). Quá
trình phân hủy tiến hành tại nhiệt độ không cao quá 700 - 800°c trong thời gian
1,5 - 2 giờ. Làm lạnh rồi hòa tan trong nước nóng. Chì chuyển vào trong nước (lưới dạng’
Pb(OH)f~.
- Xác định chì: Đổ xác định một lượng nhỏ chì, thường sử dụng phương pháp chiối
trắc quang với thuốc thử dithizon. Trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu, dithizon
tạo với ion Pb (II) thành hợp chất chì dithizonat. Trong các dung môi hữu cơ chì
dithizonat có màu đỏ. Độ tan của chì (II) dithizonat trong CIICI'J cao gấp 17 lẩn so vối
trong COỊị .
Hệ sỏ hấp thụ phân tử bằng 6 ,8 6 .10**, hấp thụ cực đại ờ bước sóng 520 nm; giỏi
hạn phát hiện của phương pháp là 0,05 Ị.ig Pb/ml Định luật Bia dược luân theo đốn
khoảng nồng dộ 70 Jig Pb trong 50 ml CCl.ị.
Điểu kiện thích hợp để chiết, phức là tại pH = 8 * 1 0 . Tại môi trường kiểm
(plỉ > 10,5) và trong môi trường axit (pH < 3,5) nếu tiến hành chiết trong ClIClj (hay
tại pH < 4,5 nếu chiết bằng 0CỊ|) chì dithizonat sè bị phá hủy và chì sỏ chuyển 8ang
tướng nước.
Trinh tự phản tích
Cân 2,5 g đãt nghiền đôn trạng thái bột mịn cho vào bình Kcndan, thôn) vào dây
15 ml HNO.'J đặc và vài giọt IlvO.2 , đậy bình bằng phễu thủy tinh cuống dài (lùng làm
sinh hàn. Đun nóng nhẹ đến khi xuất hiện các oxit của nitơ. Để nguội bình rồi thèm
tiếp những phần HNO;j và H2 O2 mỏi tiến hành đun cho đến khi mẫu đất trô nen tráng.
Xử lý màu bằng MCI và lọc vào cốc thủy tinh chịu nhiệt. Chưng dung dịch lọc đến khô,
thêm vào cốc IIC1 1 : 1 , đun sôi đến 80 - 90°c\ lọc và rửa phần không hòa tan của đất.
Cho dung dịch lọc vào bình định mức và định mửc bằng nước cất đến vạch mức.
Lây một thể tích dung dịch trên cho vào phễu chiết, them 5 * 10 ml amoni xitrat
10% và 1 - 2 giọt ehỉ thị thimol xanh. Dùng amoniac trung hòa dung dịch đến Ị)ỉ 1 = 910
(chỉ thị có màu xanh). Sau đó thêm 5ml dung dịch dithizon 0,001% trong COI 1 rồi lác
đều phễu. Sau khi phân lớp, rót phần hữu cơ vào phễu chiết khác. Tiến hành chiết lại
chi trong mẫu đến khi màu của dithizon không thay dổi. Gộp toàn bộ phần chiết.. Thêm
vào phễu chiết có hỗn hợp các dithizonat của các kim loại 10 m) HC1 0 ,Ọ2 N và lấc mạnh
để chuyển chì sang tướng nước; chuyển phần tướng nước vào phễu chiết khác. Rửa
phần hữu cơ đó bàng nước và nước rửa này cũng gộp vào phễu chiết chứa dung dịch chì.
Thêm vào dung dịch chứa chì 5 ml amoni xitrat 1 0 % và trung hòa bằng amoniac
đến pH = 9. Thêm 1 ml KCN 5%, 5 ml dung dịch dithizon 0,001% trong CCI4 và lắc
mạnh. Sau khi phản lóp, rót phần hữu cơ vào bình định mức dung tích 25 - õOml (hoặc

186
óntf ng h iệ m r h ia dộ) và lap l;n <|\KI t r i n h rlnỏ! r h i (ỉm k h i nìM11 m a i l ii h iz o n k h ô n g th a y
dối. f )ịn h m ứ c t h ế tíc h đôn Víỉch im í r h ã n g { V I ị 1 / i í ’ <ỉốu V.I (lo m à u ơ hước só n g
f>20 11111 . D u n g d ịc h so s á n h \i\ ( ’( ' ỉ , .

H ỏa chát

D u n g đ ị c h (-h u ấ n gôc; 0 .1 ĨUỰ, IMí/ml. H ò a t;m 0 , 1 5 1 ) 8 ịi P b í N O ^ <ỉả k ê t t i n h lạ i

và s â y k h ô tí 1 1 0 T t r o n g I 1 Ư(V. I.hrm 1 m l U N O , v à t h ỏ m nước rat (!ến v ạ c h mức.

D u n g đ ịc h r l u i á n sứ <lụn»r ì ị i g iMVml

Dung dịch đitlìi/on 0.001"«» trong (VI Ị.

Dung dịch gốic: Hòa tan 0 , 1 lĩ đithừ.on Irong 200 nil rcij. Chuyển dung dịch vào
phều chiết 1,5 - 2 lít. thỏm vào 500 ml NHịOỈI loãng: ( 1 :2 0 0 ), loe 3 - 5 phút. Loại bỏ
p h ầ n tướng h ữ u cơ. R ử a p h ầ n nước m ột v à i l ầ n b ằ n g C C i ] . m ồ i l ầ n 5 - 1 0 m l c h o đ ế n
khi 0C1 ị cỏ màu xanh, sau dó them vào phều chiét 12,5 ml !IvSOj 1:5, lao đểu. Thêm
1 0 0 ml C C I 4 v à l ắ c p h ề u , ró t (lu n g d ịc h n à y v à i lầ n b ằ n g nưóc c ấ t 2 l ầ n d ế t á c h h ế t
lượng ax it dư ( t h ư ò n g từ ‘2 - 3 lẩ n ). L ọ c d u n g d ịc h c lith izo n q u a g iấ y lọc k h ỏ ( g iấ y lọc d ã
clưực rùa bảng HOI và nước cất hai lẩn) vào trong lọ thúy tinh màu nâu. Dung dịch phải
(lược b á o q u ả n l ạ n h .

Từ (lung dịch này pha lo ả n g bàng 0C1Ị ta được dung (lịch clithizon sũ đụng có
n ồ n g độ 0 , 0 1 % .

9.2.6Xác đ ịn h th ủ y n g â n tro n g d ấ t
T h ủ y n g â n từ k h í q u y ể n k h i x â m n h ậ p v à o đ ất sẽ ỉ)ị c ỉ\v c h á t h ữ u cơ v à c á c
h i đ r o x i t c ú a c á c k i m lo ạ i h ú t t h u ; m n n g a n h iđ r o x it có k h á n A ììR h ú t t h u t h ủ y n g â n
m ạn h nhất.

Theo Vinagradova A.R, hàm lượng thủy ngân trong clất là 1 - 14.10 ’6%, theo
(ìlađuổova v.p. và các cộng sự, hàm lượng thủy ngân trong đất dao dộng trong giới hạn
1 .1 0 ‘ - 1 .1 0 Số. Hàm lượng trung bình của thủy ngân trong thủy quyển là 0,03 Jig/1,
trong thực vặt: n .1 0 ° * n .1 0 ‘%. Trong đát ớ khoảng pH = 6 , thủy ngân bị cô định chặt
nhất.
Thường hay phân tích hợp chất thủy ngân (II). Các hợp ( hất này tan tốt trong
nước nhưng cũng bị thúy phân mạnh. Khi pll > 5 sẽ xuất hiện dưới dạng IlgO kẽt tủa
m â u v à n g , k h i p l l > 1 1 , 5 b á t (lầu 1>Ị hòa t a n . ỉ lợp ch at c ù a t h ú y n g â n với h a lo g e n
|lÌK(hal)|\..ị!lg(hal),ịỊ2~ là những hợp chất dể bay hơi. còn tham gia tạo phức với
các anion CN , SCN . , NO.» hoặc với NH}.
H g có t h ê l)Ị h ấ p p h ụ bời (lụ n g c ụ i h ủ y t in h , p o l i r t v l r n , t(‘flon c ù n g h a p p h ụ m ột
lượng nhỏ thủy ngan. Thúv tinh pirec, thạch anh hấp phụ thủy ngân ít nhất. Để làm
giảm khá năng hấp phụ cần phiii xữ lý trước thủy tinh bantf UNO Ị đặc và rửa nước
hoặc bằng dung dịch cromic.

187
 Phương pháp xác định
Phàn hủy đất: Có thể dùng phương pháp thiêu kết hoặc xử lý mẫu bằng axit.
Trong phương pháp thiêu kết không dùng các muối cacbonat của kim loại kiểm vì khi
đó có thể mất hoàn toàn thủy ngân. Để xác định thủy ngân người ta dùng phương pháp
thiêu kết trong các điều kiện khử, khi đó thủy ngân sẽ được khử đến kim loại rồi cất
trong dụng cụ đặc biệt, thường sử đụng canxi oxit và bột sắt, chì oxit và canxi nitrat
làm chất thiêu kết. Hg thu được sẽ được hòa tan trong HNO3 .
Trong phương pháp xử lý mẫu bằng axit người ta thường dùng H2S 0 4 khi có mặt
chất oxi hóa như HNO3 , các muối nitrat hoặc KMn04. Quá trình phá mẫu khi dun nóng
cho đến khi mẫu trỏ nên trắng, sau đó loại chất oxi hóa còn dư bằng cách thêm vào các
chất khử như urê, fomalin. Để phân hủy mẫu thực vật hoặc các đối tượng sinh học khác
người ta dùng hỗn hợp H2S0 4 và HCIO4 khi có mặt natri molipđat. Để đẩy nhanh quá
trình phân hủy người ta tẩm ưốt mẫu trUỚc bằng dung dịch HNO:ĩ đặc.
Trong môi trường axit khi có dư thuốc thử, dithizon phản ứng vổi Hg(II) tạo
thành phức Hg(HDZ)2 tan trong các dung môi hữu cơ. Dung dịch thủy ngân (II)
dithizonat trong CHCI3 và CCI4 có màu vàng - da cam; hấp thụ cực đại ở bước sóng
485 nm. Hệ sô' hấp thụ phân tử bằng 7.1.104; định luật Bia tuân theo trong khoảng
nồng độ đến 50 |ig Hg trong 50 ml dung dịch chiết.
Điều kiện thích hợp để tạo phức và chiết phức là trong dung dịch H2S0 4 0,5 - IN
hay HNO;? 0,5 - IN.
Trình tự phân tích
Thiêu hủy 1 g đất đả nghiền đến trạng thái bụi bằng hỗn hợp Pb0 2 + Ca(NO;j)2 ;
1 g đất được mài mịn trong cối với 2 g Pb0 2 và 0,15 g Ca(NƠ3)2 đă làm khô trước trong
bình hút ám. Cho hỗn hợp vào phần hình cầu của ống 1 của dụng cụ và đun nóng, lúc
đầu đun nhẹ ở phần trên ngọn lửa đèn khí và sau
đó nung đỏ. Khi thiêu kết dụng cụ được đặt hơi >v r
nghiêng. Sau 5 • 6 phút nung nóng, di chuyển ngọn
lửa đèn khí đến 3, đốt nóng phần này sau đó lại
chuyển xuống dưói. Làm lạnh, hòa tan thủy ngân /
đã thăng hoa gom ở ống 2 trong 1 ml HNO3 1 :1
nóng rồi chuyển dung dịch vào phễu chiết. Rửa ống
một vài lần bằng nước cất rồi gộp cả vào phễu chiết
trên. Pha loãng dung dịch bằng nước cất đến nồng
độ HNO-ị IN. Sau đó rót vào phễu chiết dung dịch Hinh 9.9. Dụng CỊỊ thỉêu kết mẫu khỉ
xác định Hg trong đ ít
KMn04 0 , 1 N đến khi dung dịch có màu hồng rồi lắc
đểu. Sau 1 • 2 phút khử lượng MnC>4 còn dư bàng 1. ống phía dưới có dạng hình cầu để
1 -2 giọt H20 2 30%. Sau đó thêm vào phễu chiết đựng mẫu; 2. ống phía dưới có dạng
hlnh cầu để gom thuỷ ngân thàng hoa;
1 ml dung dịch complexon III 1 %, 4 ml dung dịch
3. ống nối; 4. phễu đạt trèn ống 2
Na.,SO;j 2 0 %, lắc đểu. Thêm vào phễu chiết 4 ml

188
d u n g d ịc h đ i t h i/ . o n 0 , 0 0 ì °-, i r o n # C I i r i ; j t v à lá c p h ỏ u r l i i r t 1 p h ứ t . T i ế n h à n h c h iế t
dithizonat đèn kỉ)] ỉiithi/on klionjnr ciối màu. Sau khi tách lop. in! phan chìỏt vào cuvet
v à do m ạ t d ỏ q u a n g ờ bước s ó n g 1 S 5 1 11 11 ,

Dung dịch chuồn góc

H ò a t a n 0 , 3 3 3 6 g I ỉ g ( N O ị).,.0 ,5 1 1 ,, 0 t i n h k h i ế t hỏ a học tro n g nước c ấ t , t h ê m ] m l
HNO;j đặc rồi thỏm nước cất den 1 lít, dược dung (lịch chuẩn có nồng độ có nồng độ
0 ,1 mg Hg/ml. Đường chuẩn được xây dựng từ dung dịch chuẩn có hàm lượng
2 Ịjg Hg/ml trong HNO;* IN.

9.2.7Xác đ ịn h d ạ n g di dộng c ủ a m ột sô n g u y ên tỏ
N h ữ n g hợ p c h ấ t c ủ a c ấ c k i m lo ạ i n ặ n g d ề d à n g c h u y ê n v à o t r o n g c á c d u n g d ịc h
c h iế t rút k h á c n h a u dược gọi là d ạ n g d i đ ộ n g c ủ a c á c k i m loại n ặ n g .

Những hợp chất hòa tan trong nước, nhũng dạng trao đôi và những hợp chất hòa
tan trong các axit cỏ nồng dô thấp cùng như trong các dung dịch (lộm đểu được xếp vào
các hợp chất, di dộng. Các dung dịch dùng đế chiết rút các hợp chất di động hiện có rất
nhiều, thường là các dung địch axit và các dung dịch đệm. Các đung dịch này khác
nhau vê lực tác dụng của chúng đối với đất và một sô trường hợp dung dịch chiết rút
được sử dụng như là một thuốc thử nlìórn rồi xác định một sỏ kim loại nặng quan trọng
ỏ trong dó, người ta sử dụng những thuốc thử khác nhau.
Sự lựa chọn một dung dịch chiết rút thích hợp dể chiết rút kim loại-nặng di động
trong đất được đánh giá bằng cách so sánh những sô" liệu phân tích nhận được với các
kết quả của các thí nghiệm ngoài đồng có sử dụng các phân vi lượng ờ các cây trồng và
trong những diều kiện thổ nhưỡng không giông nhau; từ dó tfiải thích vể mức dộ đảm
bảo của đất về các kim loại nặng đôi với dinh dường của thực vật.
Dã có nhiểu nghiên cứu công phu để chọn lựa, so sánh các dung dịch chiết rút
nhóm và các dung dịch chiết rút riêng biệt các kim loại nặng. Các dung dịch chiết, rút
nhóm thường dược để cập đến là:
- Dung dịch axetat-lactal theo phường pháp Egner*Rim Doming (phương pháp AL).
- Dung dịch HC1 IN (phương pháp Rinhkis).
- Dung dịch EDTA 0,01M + dung dịch dộm amoni axetat pH = 4,7 (amoni axetat
0,5N và axit axetic 0,5N).
- Dung dịch đệm oxalat (phương pháp Grigg).
- Dung dịch đệm amoni axetat pH = 4,8 theo phương pháp của Krupski-
Alecxandrova (dùng cho đất cacbonat và trung tính).
- Dung dịch Baron pH = 4 (gồm amoni axetat, amoni sunfat và axit axetic).
Với từng nguyên tố, sử (lụng các dung địch chiết rút riêng sau đây:
B: nước cất nóng (theo Berger và Truog).
Cu: HNO3 0,43 N (theo Vesterhoff); HC1 IN (theo Rinhkis).

189
 Zn: KC1 IN (thro Kinhkis); RDTA + (NH^CO;* (theo Trierveiler và
Lindsay); MCI 0 . 1 N (theoZommer).
Mo: dung dịch clộm oxalat pH = 3,3 (theo Origg).
T ừ c á c k ế t q u a p h â n tích flat, p h ả n tíc h c â y tr o n g c á c t h í n g h i ệ m t r o n g c h ậ u v à
n g o à i d ồ n g , n h i ề u n h à n g h iê n cứu đ â rút ra n h ặ n xét:

Dung dịch chiết rút ró độ axit càng mạnh thi lượng các ki nì loại nặng đước chiết
rút ra càng lớn. Lượng các kim loại n ặ n g được chiết rút ra bằng HC1 IN là lon nhất.
Ba Lan, Cộng hòa Séc sù dụng HOI IN làm dung dịch chiết rút nhóm để xác định
kẽm, đồng, mangan; Liên Xô (cũ) dùng dung dịch đệm amoni axetat (pH = 4,8) làm
dung dịch chiết rút nhóm đế xác định mangan, kẽm, đồng và coban trong đâ't trung
tính và đất cacbonat (hàm lượng cacbonat không quá 1 0 %).
ở Liên Xô (cũ) sử dụng phổ biến hệ thông dung dịch chiết rút do I.V.Peive và
G.I.Rinhkis đưa ra để xác định dạng cii động của các kim loại nặng đôi vói đất không
phải cacbonat.
Trong hộ thống này. để chiết rút mỗi kim loại nặng người ta sử đụng những thuôc
thử riêng. Phương pháp này đã dược phòng thí nghiệm Hóa học Đất - Học viện Thô
nhưỡng mang tên v.v. Docutraev cải tiến. Tý lệ giữa đất và dung dịch chiết rút là 1 :1 0 ,
lác trong 1 giờ.
9.2.7./ Xác định bo di đông
Đế chiết rút bo di dộng từ đất người ta thường xử lý đất băng nước sôi. Phương
pháp này đà được Berger và Truog đưa ra năm 1939. Hiện nay phương pháp này đà
dược cải tiến về tỷ lệ giữa dất, nước và thòi gian đun sôi.
Chiết bo di dộng từ đất: Cân 20 - 50 g đất khô không khí đà rây qua rây 1 mm cho
vào bình làm từ thạch anh hay từ thủv tinh không bo. Thêm nước cất vối lượng gấp hai
lượ ng đ ấ t c â n th e o tỳ lệ 1 : 2 ( CỈÔ1 với đ â t t h a n b ù n 1 : 1 0 ) . D u n n ó n g b ì n h đ ê n sôi v à giử
sôi trong 10 phút. Bình đun phái có sinh hàn, nếu không có thể thay hằng một ông thủy
tinh dài 25 * 30 cm làm từ thủy tinh không bo, cám vào nút lie. Lọc đung dịch nóng qua
giấy lọc không tàn. Lấy 20 - 40 ml (tuỳ thuộc vào hàm lượng bo) dung dịch lọc trong cho
vào bát thạch anh hay bát platin, thêm vào 1 ml dung dịch NaOH hay KOH IN rồi
chưng dung dịch trên bếp cách thủy đến khô. Nung phần khỏ này trong lò nung tại
nhiệt độ 450 - 500°c đôn khi phá hủy hoàn toàn chất hữu cơ và nitrat ( 1 - 2 giò). Sau đó
có thể dùng phương pháp carrnin hay phương pháp quinalizarin đỏ xác định bo.
a) Xác định bo di động bằng phương pháp carmin
Hòa tan phần khô sau khi nung trong 5 -1 0 ml dung dịch H?S 0 4 0,5N, nghiền
cẩn thận bằng một quo thủy tinh khô làm từ thủy tinh không ho. Lọc dung dịch qua
giấy lọc không tàn, hửng dung dịch lọc.
Dùng pipet hút lấy ] ml cho vào ông nghiệm nút nhám, thêm chính xác 9 nil
d u n g d ịc h c a r m i n 0 , 0 0 5 % t r o n g H 2 SO ,j (d = 1,8 4 ). ì ì ú t ố n g n g h i ệ m , lắ c đ ề u v à giữ

190
n g u y ê n 12 - 18 giờ. s a u đỏ đo má t (lộ (Ịiiang t r o n g ruvọi d ãv .\ r ni. d ậ y c u v o t b ằ n g n a p
t lìi iv t in h . K ô t (Ịiỉà p h á n tíc h ilu'iir l i n h t h t o (lưỡng c ỉitK in .

C ầ n c h ú V l à t i l i n g ( lị ch p h : m Mch v ã ( l u n g í iị c h c h u n n ( lư<v l ấ y CÙJ1£ h a n g m ộ t

pipot.
Hoa chất
HọSO, (lạc loại linh klìièt (t;uv biệt hay tinh klìiiỉt hỏn học. Nồng độ đượ<* xác
(linh ban£ tỷ trọng kế.
K i ê m iY ìì x e m c ỏ N O tn>n*ĩ a x il n à y b à n g ( á c h rót í) m l nước c â t v à o t ro n g õ n g

nghiệm sạch, khỏ, sau dó rót vân 1 ml HySO.Ị dặc. lác dốu. Sau khi nguội, thêm tử từ,
(lọc tlì(H) t h à n h ỏ n g 5 nil đ u n g tỉịch đ i p h e n y l a m m tro n g 1 1 ./SO ,Ị đ ặ c Vi'l ° trong ông
n g h iệ m . N ế u có n i t r a t , t r ê n r a n h giỏi £Ìừ a h a i c h ấ t lổn g x u ấ t h i ộ n m ộ t v ù n g h o ặ c m ộ t
vòng màu xanh nước biển.
Axit bị ban NO3 và những axit có màu nhạt cùng không nên dùng dế xác định
1 )0 . D ể x á c đ ị n h bo tốt n h ấ t là sử d ụ n g loại đ ặ c b iệ t t in h k l ì i ó í , có t h ể sử d ụ n g lo ạ i t i n h

k h iô t hóa học đ ã th ử trước k h ô n g có N O ) và bo.

ỉ)uiì£ dịch carmin 0.00f>% trong HjSO. dặc* cần phái thủ trước chài lượng
c a r m i ĩ i : c h o d u n g d ịc h a x i t bo ric v à o (Vng n g h iệ m rồi t h e m v à o m ộ t iư ợ n g v ừ a p h ả i d u n g
dịch carmin trong axil sunỉune dặc. Thêm dung (lịch carmiĩì cần phái ờ lượng tối thiểu.
Nếu đung dịch axil boric cỏ niiìu xanh nước l)iôn thì carmin ró thể sử dụng được. Sau
khi kiểm tra, cân trên cân phân tích 50 mg carmin cho vào binh dinh mức 1 lít. thêm
5 0 0 * 6 0 0 m l I l v S O j đ ộ c (d 1 . 8 -1 ) k h u ấ y (lều d u n g d ịc h ch o (lỏn k h i h ò a t a n h o à n to à n

(tốt n h ấ t là đ ế q u a đ ỏ m ), s a u (lo t h è m H . S O j đ ặ c đốn v ạ c h lììửc D ậ y b ì n h v à l ặ t ngược

b ì n h một. vài l ầ n đ ể d u n g d ịc h trớ nôn đồng: n h ấ t .
Dung dịch carmin dựnịĩ trong lọ nút nhám dể ờ chỗ tỏi. Dung dịch có màu đô, nếu
dung dịch có màu khác, không thuận lợi để định lượng bo.
- Axil boric:
Đổ xây dựng đường chuẩn cần phải dùng kết tinh lại hai lần. Độ tan của
axit boric tại 0 °c là 2 g trong 10 0 till nước cất, tại 20°c là 5 g và tại 100°c là 40 g. Cân
10 - 12 g axit boric, hòa tan khi đun nóng và khuấy liên tục trong 100 ml nước cất. Dun
dung dịch đôn sỏi, lọc dung dịch nóng qua giấy lọc bAng tráng, hửng dung dịch lọc vào
trong hình rộng làm từ thúy tinh không bo. Làm lạnlì binh bàng vòi nước hoặc nước đố.
Dùng phễu Busner lọc II }B() >qua giấy lọc băng tráng, rủa axit này bằng 3 - 4 lần bằng
những lượng nhỏ nước cất lạnh. Lấy H-jBO;*, làm khô ớ ngoài không khí, trên tổ giấy
lọc, dậy bàng một tò giấy lọc khác, cùng loại. Chuyển kết tủa vào trong cốc cân rộng
đáy, không đậv nắp cốc cân rồi đặt cốc vào trong binh hút ám có chứa H./SO.J dặc đên
khôi lượng không dôi. Axit boric kốt tinh lại được giữ trong cổc cân đậy nắp và đê trong
hình hút ám.

191
 - Dung dịch chuẩn gốc: Cân 0,2858 g axil boric đã kết tinh lại trên cản phân tích
sau dó chuyển lượng cân vào bình định mức 500 ml nút nhám. Hòa tan hằng
H2SO4 0,5N sau đó định mức đến vạch mức cũng bàng chính dung dịch axit này. Đậy
mít và lật ngược bình vài lần để trộn đều dung dịch. Ta được dung dịch chuẩn gốc có
hàm lượng bo là 0 ,1 mg/ml.
- H9SO4 0,5N: lấy 14 ml H2SO4 đặc hòa tan, thêm nước dến 1 lít.
- Dung dịch chuẩn sử dụng: Dùng H2S0 4 0,õN pha loãng dung dịch chuẩn gôc
lên 10 lần ta được dung dịch chuẩn sử dụng có hàm lượng bo là 0 ,0 1 mg/ml.
Thang chuẩn: Dùng ‘2 micro bưret có thể tích 1 hoặc 2 ml, một đựng dung dịch
chuẩn sử dụng, một đựng H9SO4 0,5N. Lấy các thẻ tích dung dịch chuẩn sử dụng: 0 ,0 0 ;
0,05; 0,1Q; 0/20; 0*40; 0,60; 0,80; 1,00 ml cho vào ống nghiệm sạch, khô làm từ thủy tinh
không bo hoặc làm từ thạch anh; sau đỏ thêm các thể tích H2SO4 0,5N vào để thế tích
dung dịch trong mồi ông đúng bàng 1 ml. Lắc đều rồi thêm vào mỗi ống nghiệm chính
xác 9 ml đung dịch carmin 0,0055. Lác đều và giừ yên trong 24 giờ để màu ôn định
hoàn toàn, ta dược thang màu chuẩn.
b) Xác định bo theo phương pháp quincilizarin
Nguyên lý
P h ư ơ n g p h á p d ự a t r ê n sự t h a y đố i m à u tím của qu in a liz a r in (1,2 ,5 ,8 -te tr a -
oxianthraquinon) trong môi trường H2S0 4 đặc sang màu xanh nước biển khi có mặt bo.
Khi có mặt bo, quinalizarin sẽ tạo thành một hợp chất nội phức. Độ nhạy của
quinalizarin cao hơn so với carmin vì hệ sô hấp thụ phân tử cao hờn (c = 7000 tại bước
sóng 615 nm).
Vi màu của hợp chất phức boquinalizarin chỉ tuân theo định luật Bia khi hàm
lượng bo không vượt quá 1 |Ìg nên trong đường chuẩn cũng chỉ xây (lựng với hàm lượng
bo từ 0 - 1 \ig.
Trinh tự phán tích
Lấy 1 ml dung dịch phân tích cho vào ống nghiệm hay ống trụ làm từ thủy tinh
không bo hoặc làm từ thạch anh cỏ thê tích là 20 *25 ml.
Tuỳ thuộc vào nồng độ axit sử đụng, dùng buret thêm 19,0 • 2 2 ,0 ml dung dịch
quinalizarin trong axit sunfuric. Đậy nút ỏng nghiệm, lác đểu dưng dịch và giữ yen 1 2 -
18 giò dể cho màu ổn định hoàn toàn sau đó đo màu trên máy trong cuvet 3 om, dùng
miếng thủy tinh dể đậy cuvet..
Hóa chất
- H2SO4 93,56 - 95,60% loại đặc biệt tinh khiết hoặc tinh khiết hóa học.
- Dung dịch quinalizarin trong axit sunfuric: hòa tan 1 0 - 2 0 mg quinalizarin
trong 1 lít H9SO4 đặc. Do số ml dung dịch này thêm vào mẫu phụ thuộc vào hàm lượng
phần trăm H2SO4 nên cần phải xác định hàm lượng của nỏ.

192
 Đ ĩ a c â n p h â n t í c h b ê n t r á i iiặt cỏc c â n h o ặ c b ì n h t a m g íắ e có n ú t n h á m d u n g t íc h
1 0 0 n il; đ ĩa c â n b ê n p h ả i đặt q u à c á n 2 K D ù n g pipot có <|uá hóp b ằ n g c a o s u t h ê m c ẩ n
thận H.,S04 clặc vào cốc cân hoặc bình torn g í á r ch o đôn khi cân thảng bang.
Đậy cốc cân hoặc bình tam giác và xác định chính xác lượng li>S04 đã lấy. K h i
cho axit vào cần chú ý không c h o nxit rơi ra đĩa cân hay ra phía ngoài cốc cân hay bình
tam giác. Chuyên toàn bộ lượng íixit dả cân vào bình định mức 500 ml trong đó đã có
sẵn 100 * 2 0 0 ml nước cất. Rửa cẩn thận cốc cân hay binh tam giác một vài lần bằng
nước để chuyển hết axit sang bình định mức. Thèm nước đến vạch mức và khuấy đểu.
Dùng pipet lấy 3 nil mẫu, mỗi ìtiẫu 25 rnl cho vào bình tam giác 250 nil, them vào ‘2 giọt
chỉ thị metyl da cam 0 . 1 % và dùng dung dịch NaOH 0 ,1 N để chuẩn.
Hàm lượng H2S 0 4 theo phần trám được tính theo công thức:
IT /0-v- V. 0,004904.100 _ V.0,4904
H 2 0 U 4 ( 0) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------

trong đó: V: thể tích NaOH 0 , 1 N dã dùng để chuẩn độ (mỉ);

0,004904:lượng H2SO4 tính ra garn, tương ửng với đúng 1 ml (lung
dịch NaOH 0,1N;
2: lượng H2SO.| tính theo gam.
Tuỳ thuộc vào hàm lượng phần trảm H.jSO,, tìm được, đối với 1 ml dung dịch thí
nghiệm hoặc dung dịch chuẩn dể lấy các lượng quinalizarm khác nhau:

Hàm lượng H2S 0 4 Dung dịch quinalizarin

(tính theo %) (mi)
93 - 94 2 2 ,0
as 94,5 2 0 ,0

95 và cao hơn 19,0

Khi sử dụng axit có nồng độ cao hdn 94,5%, thuận lợi hơn cả là nên pha loãng để
được dung dịch có nồng độ 93 - 94%.
Thường pha 1 - 2 / hoặc nhiều hơn dung dịch quinalizarin trong axit sunfuric.
Dung dịch được giữ trong lọ thủy tinh nút nhám, đạt ỏ chồ tối.
Thang chuẩn
Dùng nưỏc cất pha loãng dung dịch chuẩn gốc có chửa 0,1 mg bo/lml ra 100ml
lần ta dược dung dịch chuẩn sử (lụng. Dùng micro buret cho vào các ông nghiệm nút
nhám sạch, khô làm bằng thạch anh hoặc thủy tinh không bo. Các thể tích dung dịch
chuẩn sử dụng như sau (ml): 0,00; 020; 0,40; 0,60; 0,80; 1,00, dùng nước cất hai lần đưa
thể tích lên đúng 1 ml.
Thêm vào mỗi ống 9ml dung dịch quinalizarin trong H0SO4, đậy ống nghiệm, lấc
đểu rồi giữ yên trong khoảng thời gian từ 12*18 giò, sau đó đo mật độ quang và xây
dựng đường chuẩn.
193
9.2.7.2 Xác đ ịn h đồng di động
a) Xác định đồng di động theo Rinhkis
Nguyên lý
Phương pháp dựa trên quá trình chiết rút đồng di động từ đất hằng dung dịch
HC1 IN. Tỷ lệ giữa đất và dung dịch là 1:10. Lắc trẽn máy lắc 1 giờ sau đó định lượng
Cu dưới d ạ n g p h ứ c màu c ủ a đ ồ n g với đietylđithiocacbaminat trong CC1.J.
Trinh tự phàn tích
Cân trên cân phân tích 5 g đất khô không khí dã rây qua rây 1 mm, cho mầu vào
bình tam giác nút nhám dung tích 100 ml. Thêm chính xác 50 ml HC1 IN, lác trên máy
lắc 1 giờ sau đó lọc qua giấy lọc băng trắng.
Dùng pipet hút 10-25 ml dung dịch lọc (tuỳ thuộc hàm lượng đồng) cho vào phều
chiết 50 * 100 ml, thêm 5 ml dung dịch amonixitrat 5%, 1 giọt phenolphthalein rồi thêm
từng giọt amoniac đến khi dung dịch có màu hồng nhạt. Cho vào chính xác 15 ml dung
dịch chì đietylđithiocacbaminat trong CC14, lắc trên máy lắc 10 phút. Để dung dịch
trong phễu phân lóp rồi rót lớp CCI4 chứa phức của đồng vói thuốc thử có màu vàng qua
giấy lọc khô vào cuvet 2 cm. Đo màu vối kính lọc màu 453 nm, dung dịch so sánh là CC14.
Kết quả phàn tích tính theo công thức

- D u n g dịch chì đietylđithiocacbaminat trong CC14: Lắc 664 mg natri

đietylđithiocacbaminat với 1 lít CCI4 trong phều chiết; thêm vào phễu dung dịch chì
nitrat (489 mg Pb(NƠ3)2 hòa tan trong 10 0 ml nước cất hai lần). Lắc phễu 5 phút. Để
cho phân lớp rồi lọc lớp CCI4 có chì đietylđithiocacbaminat tan trong đó qua g i ấ y lọc
khô vào trong bình tuỷ tinh màu nâu. Dung dịch được giữ trong tủ lạnh.
- Dung dịch chuẩn CuS04: Hòa tan 3,993 g CuS0 4.5H20 đả kết tinh lại trong
nước cat hai lần, định mức đến 1 lít, được dung dịch chứa 1 mg Cu/ml. Pha loãng dung
dịch này 100 lần (10 ml pha loãng đến 1 lít) thu được dung dịch chứa 0 ,0 1 mg Cu/ml; lại
p h a loãng dung dịch đ ó 10 lần ta được d u n g địch chứa 1 [Xg Cu/ml, sử đ ụ n g d u n g d ịc h
này để pha thang chuẩn.
T h a n g đánh giá (mg Cu/kg)
R ấ t nghèo đổng : 0,3
N ghèo đồng: 0 3 - 1,5
T r u n g bình : 15 - 3 3
C ao: >3,3

194
 b) Xác định dồng di động theo Vcsterhoff
H i ệ n n a y đ ã n h i ề u nước thừn n h ộ n p h ơ d n g p h á p x á c đ ị ĩìl ì đ ồ n g d i đ ô n g t r o n g
dung dịch UNO I (ciủng dể chiét rut đổng) cùa Vesterhoff là phương pháp chuẩn.
Trình tự phản tích
Lấy 10 ỊỊ đất cho vào bình tam giác 250 ml, thêm vào 10 0 ml HNO3 (30 ml HNO3 ,
d = 1,39 định mức đến thể t íc h 1 l ít hàng nước cất hai lần), l ắ c 2 giờ rồi lọc. Lấy 25 ml
dung dịch lọc cho vào bình tam giác. Thêm vào 2 ml dung dịch KMnO.j 0,5% và đun
ciung dịch đến sôi. Cho vào dung dịch nóng 0,5 ml axit oxalic 5% để làm mất màu dung
dịch. Để dưng dịch nguội rồi chuyển dung dịch vào phễu chiết 100 ml (rửa bình tam
giác bằng nước cất) và đưa thể tích đến 50 ml. Cho vào phều chiết 1 ml dung dịch
Na3P0 4 bão hòa, 4 ml dung dịch natrixitrat 50% và 4 ml dung dịch NH4OH đặc
(d = 0,92). Sau mỗi lần thêm thuốc thử vào đều phải lắc phều chiết cấn thận.
Cho vào chính xác 15 nil dung dịch chì đietylđithiocacbaminat trong CC14» lắc
phễu chiết 2 phút. Để cho phân lớp. lọc chi đietylđithiocacbaminat trong CC14 qua phễu
lọc khô vào cuvet chiểu dày 2 cm. Đo mật độ quang với kính lọc màu xanh lá cây
(536 nm); CCI4 là dung môi so sánh.
Đ ư ờ n g c h u ẩ n được x â y d ự n g từ d u n g d ịc h có h à m lượ ng đ ồ n g l à 1 0 )Ag C u / m l . Đ ể
xây dựng đường chuẩn người ta cho vào các phễu chiết 0; 0,2; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 ml
dung dịch đồng, thêm nước cất 2 lần đến thể tích 50 ml rồi tiếp tục xử lí như đốì với
dung dịch phân tích.

Thang đánh giá (mg Cu/kg)

Đ á n h g iá Đất cát Đ ất sét v à sét p h a

Tốt > 3,5 > 2,5

T r u n g bình 2.1 - 3 , 5 1.6 - 2,5
Kém < 2 ,0 < 1,5

9.2.7.3 Xác định rnangan di dộng

a) Phương pháp Dobritxcaia
Nguyên lý
Phương pháp dựa trên quá trình chiết rút mangan di động bằng dung dịch H2 S0 4
0 ,lN. Tỷ lệ giữa đất và dung dịch là 1:10. Thời gian tương tác là 1 giò, oxi hóa mangan
đến trạng thái hóa trị 7 bằng pesunfat khi có mặt bạc nitrat và axit photphoric.
Trình tự phân tích: Cân trên cân phân tích 5 g đất khô không khí đã rây qua rây
1 mm. Cho lượng cân vào trong bình tam giác nút nhám dung tích 100 ml; thêm vào
50 ml H2S0 4 0 , 1 N; lắc trên máy lắc 1 giò, lọc dung dịch qua giấy lọc mịn băng trắng.
Lây 10-15 ml dung dịch lọc cho vào cốc chịu nhiệt dung tích 50 ml. Thêm vào
đây 5 ml HNO.t đặc và 2 ml H20 2 30%; chưng trên bếp điện đến khô. Lặp lại quá trình
o x i h ó a bằng HNO3 v à H.)()*> 2 - 3 l ầ n . Sau đó t h ê m 3 mỉ HNO3 và chưng đến khô.

195
T h ê m v à o p h ầ n k h ỏ 2 5 m l H >SO .f 10°<I. Đ u n t r ê n b ê p đ i ệ n d ế n k h i p h ầ n k h ô t a n h o à n
toàn, thêm vào cốc 15 ml nước, 2 ml H3PO4 (d =1,7) và *2 ml AgNO«? 1 %, đun 5 - 10 phút:
nếu thấy đục thì cồn t.iốp tục đun đến sỏi rồi lọc dung địch qua giấy lọc băng xanh.
Thêm vào dung địch nóng trong cốc khoảng 2 g amonipesuniầt (thêm làm vài lán)
khuấy dung dịch cẩn (hận bằng que thủy tinh, đặt cốc lên trên bếp điện, đun 10-15
phút để oxi hóa nhanh và hoàn toàn mangan đến axil manganic, khi dó xảy ra qua
t r ì n h p h â n h ủ y m ã n h liệt a m o n ip e s u n f a t v à có k h í 0 2 0 X1 t h o á t r a . S a u k h i h ế t k h í t h o á t
ra, lây cốc ra khỏi bếp, để nguội, chuyển dung dịch vào bình định mức 50 ml. Thêm
nước cất hai lần đến vạch mức. Đo mật độ quang trong cuvet dày lcm hay 2 ctn tại bước
sóng 536 nm, dung dịch HjSOj 5% dùng làm dung dịch so sánh.
Đường chuẩn được xảy dựng từ dung dịch KMn0 4 0,1N (từ ống chuẩn). Lấy 10 inl
dung dịch này cho vào binh định mức 10 0 ml, thêm nước cất hai đến vạch mức, khuấy
đểu. Từ dung dịch mới pha này lấy 10 ml cho vào bỉnh định mức 100 mi rồi thêm nước
cất hai lần đến vạch mức. Dung dịch này có nồng độ 0 ,0 0 1 N. Trong 1 ml dung dịch chứa
1 1 ị[g mangan. Dùng pipet lây 2; 5; 10 ; 20; 25 ml dung dịch KMn( ) 1 0,00IN cho vào
bình định mức 50 ml. Thêm nước cất đến vạch mức và do mật độ quang ngay với kính
lọc màu xanh lá cây (536 nm), dùng cuvet có chiểu dài như khi đo với dung dịch phân
tích.
K ế t q u a p h ả n t íc h t in h t h e o c ô n g th ứ c

x=Ị!i
b
trong đó: X; hàm lượng Mn trong đất mg/kg;
a: lưựng dung dịch KM11O4 0,001 N nhận được theo đường chuẩn đôì
với thể tích clung dịch thí nghiệm lấy để phân tích (ml);
b: khối lương đất, tương ứng với thể tích dung dịch thí nghiệm lấy
để phân tích (g);
11: hàm lượng Mn tính theo ịig trong 1 ml dung dịch KMnO.ị 0 ,0 0 1 N.
bì Xác định Mn di động tịieo Schachtschabel
Để đánh giá hàm lượng Mn di động trong đất, Schachtschabel (1957) đề nghị tiến
hành xác định mangan tan trong sunfit và raangan dễ được khử.
Xác định mangan tan trong dung dịch suníìt: Cân 5 g đất đã rây qua rây 1 mm
cho vào bình tam giác 250 ml, thêm vào 0,2 g than hoạt tính và 50 ml dung dịch chiết
rút, lắc trên máy lắc 1 giò. Sau đó lọc dung dịch qua giấy lọc bàng trắng, khô. Đỏ phân
tích có thể sử dụng những phần dung dịch lọc đầu tiên. Lấy 15 - 2 0 ml dung dịch lọc cho
vào bình định mức 50 ml, đổ che ảnh hưởng khử của clo và để tạo phức với ion sát,
thêm vào bình 2,5 ml hỗn hợp gồm thủy ngân sunfat, axit nitric, bạc nitrat và axit
photphoric. Sau dó, để oxi hóa mangan lên trạng thái hóa trị 7 người ta thêm vào 2 g
araoni pesunfat. Đặt bình với dung dịch vào trong máy ôn nhiệt 20 - 30 phút ở nhiệt độ
90 - 95°c đến khi ngừng thoát bọt khí. Nếu dung dịch có màu nâu thì cần phải lấy
196
nhừng phần dịch lọc mới (5 10 Mil) rồi lạp lại quá trình xứ lý như trên. Dung (lịch lọc
sau khi nguội dược them nưóc (lên vạch mửc rói ílo mâu như cỉă mô tà ơ trôn.
Hỏa chất
Dung dịch dìiêt rút Cân \2'.Ĩ),'A £ MgSOỊ.711 ,() và 2 £ Na.;SO:j hòa tan trong
nước: rồi định mức đèn the lích I lít ỉ)Àn#nưổ<\
Dung dịch thủy ngân sunfat: hòa tan 75 ịi llg.,SOj trong 400 ml ỈINOị (d = 1,4)
vã 300 m) II .I >ị (d - 1,7), thêm vào 0,2 ịi AgNOj và dùng nước cất đưa thê tích đên
1 lũ.

Xác định inangan dẻ khử (|)H “ 8,0): Quá trình chiết rút mangan tiến hành bằng
dung dịch magic sunfat có thỏm 2 g hiđroquinon trong 1 lít dung dịch. Tất cá quá trình
chiết rút và xác định mungan ỔÍÌU này tiên hành như khi xác định mangan tan trong
(lung dịch sunfil.

Thang đánh giá Mn đề khử ờ pH = 8,0

Nghèo < 20 mg/kg (ppm)

T r u n g h ìn h 20 - 30 mg/kg

G ià u > 30 mg/kg

9.2.7.4 Xác dinh kẽm di dỏng

Kèm di động được chiết rút từ dất bang dung dịch kali clorua IN. Phương pháp
chỉ sử dụng cho đất axit. Tỷ lệ giữa đất: dung dịch là 1:10, lác 1 giờ trôn máy. Cuỏi cùng
xác định kẽm bằng phướng pháp do màu dưới dạng phức với dit-hizon theo màu đơn.
T r ì n h t ự p h ả n t íc h

Cân trẽn cân phân tích 2,5 g đất khô không khí đã rây qua rây 1 111)11 , cho mẫu
vào chén thạch anh dung tích 50 ml. Thêm vào 25 mỉ dung địch KC1 IN, lắc trên máy
lác 1 giờ rồi lọc qua phễu lọc thạch anh, dùng giấy lọc bàng trắng đă tinh chế khỏi các
vôt kim loại nặng.
Lấy 5 111 1dung dịch lọc cho vào phễu chiết 50 ml, them vào 2 giọt chí thị metyỉ da
cam, tiến hành trung hòa bằng dung dịch natri axetat 5% đến khi chi thị chuyển sang
màu vàng, lại thêm vào 0 ,2 ml dung dịch natri axetat 5% và 2 ml dung dịch thiosunfat
50%. Chiết kẽm hai lần bằng (lung dịch dithizon 0 ,0 2 % trong CCl,lf lẩn đầu dùng 2 ml,
lần sau 1 ml. Sau mỗi lần thêm clithi/.on, phễu chiết được lắc trên máy 3 phút, giữ yên
cho tách tướng rồi chuyến tướng hữu cơ vào phễu chiết sạch khác. Chiết lại tướng nước
hàng dung dịch dithi/on mới; dung dịch dithizon củng được rót vào phều chiết sạch
trôn.
Thêm vào phều chiết chứa kẽm dithizonat 25 ml dung dịch amoniac 0 ,0 IN, lắc
1 • 2 phút. Lớp kèm dithizonat có màu được chuyên vào bình định mức khô 25 ml, rồi
thêm CCI4 đến vạch ni úc. Do mật clộ quang trong cuvet chiều dày 1 cm tại bước sóng
536 nm, dung dịch so sánh là CC1.Ị.

197
 Để xây dựng thang chuẩn cho vào các phễu chiết 0 ; 0,5; 1 ; 2; 3; 4; 5 ml dung dịch
kẽm có nồng độ 1 Ịig Zn/ml; thêm nước cất đến 5 ml rồi cho vào 2 giọt metyl da cam và
tiến hành phân tích như dôì với dung dịch thí nghiệm.
Kết quả phàn tích tinh theo cổng thức

trong đó: X: hàm lượng kẽm đi động trong đất (mg/kg);

a: lượng kẽm trong thể tích lây để phân tích, tìm thấy theo đưòng
chuẩn (ịig);
b: khối lượng đất tương ứng với thể tích mẫu lây để phân tích (g).
Hóa chất
- Tất cả các hóa chất dùng để xác định kẽm đều phải tinh chế cẩn thận bằng
dithizon.
- Dung dịch chuẩn kẽm: Cân 0,2 g kẽm kim loại tinh khiết trên cân phân tích cho
vào bình định mức 1 lít và hòa tan trong lượng nhỏ nước cất hai lần có 1 ml H2S 0 4 đặc
(d = 1,84). Sau khi tất cả kẽm đã hòa tan, dùng nưốc cất hai lần đưa thể tích đến vạch
mức. Trong 1 ml dung dịch này chứa 200 Jig kẽm. Pha loãng dung dịch này 200 lần
được dung dịch chửa 1 ịig Zn/ml.

T h a n g đánh giá (mg Z n / kg)

R ấ t nghèo < 0 ,2
Nghèo 0 ,2 . 1,0

T r u n g bình 2 -3
G ià u 4-5
R ấ t giàu >5

Ghi chú: Đốì với đất ngập nước có thể đùng HC1 0,05N làm dung dịch chiết rút:
10 g đất và 20 ml HC1 0,05N. Lắc 5 phút rồi lọc.
9.2.7.5 Xác định coban di động
Phướng pháp dựa trên quá trình chiết coban di động trong dât bàng HNO.3 IN. Tỷ
lệ giữa đất : dung dịch là 1 : 1 0 , lắc trên máy lắc 1 giò. Xác định coban bằng phương
pháp đo màu dưới dạng phức màu với muối nitrozo-R.
Trinh tự phản tích
Cân 10 g đất khô không khí đã rây qua rây 1 mm trên cân phân tích, cho mẫu
vào bình tam giác nút nhám dung tích 250 ml. Thêm vào chính xác 100 ml HNO;j IN
lắc trên máy lắc 1 giờ, lọc qua giấy lọc băng trắng.
Lấy 25 ml dung dịch lọc cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt, thêm vào 1 ml HNO3
đặc, 1 ml H2 0 2 chưng trên bếp điện đến khô. Quá trình xử lý này được lặp lại một lần
198
mf;t và c l u i n g ( l u n g (lịc h (lên k in b ắt đãi) kết t in h m u ố i. HỎI v à o CÔC' 6 m l nước c a t h a i
lẩn ílã axit hóa ỉuìng 11(1 ( 1 :10). (lun đung (lịch (lèn sỏi. Thrm vào 1 nil dung (lịch lia t ri
x i i r a t 10 . vi) (lu n sỏi k h o a n # ] p h ú t . Ị)ll ( ủ a d u n g đ ị c h c à n p h á i lỏn h ơ n 5 , 5 ( k iê m tra
theo giây chi thị vạn nang). \<‘1U chưa dạt đôn giA trị mong muôn, cỏ thể dùng nalri
xiirat (lo (liều chính. Thêm vào dung (lịch phân tích 1 ml (lung địch muối nitrozo-R
0 . 0 5 % rồì ( lu n sôi. N ế u d u n g d ịc h p h â n tíc h cỏ m â u đỏ v à n g th ì t h ê m t iê p 1 m l d u n g
(lịch nitrozo R nửa, 5 ml nơỏc cất hai lần rồi đun dung dịch đôn sôi. Để (lung dịch
nguội, thèm vào 3 ml hỗn hợp H jPO.j và HNOi (5 phần II ,1*01 85% và 1 phan HNO-t
dạc), khuây dung dịch nhanh và can thận. Chuyển dung (lịch vào binh chia độ rồi pha
loãng đến 10 nil. Đo phức màu của phức coban với muối nitrozo-R trong ouvet. 2 cm,
kính lọc màu xanh lá cây (536 Tììn), dung (lịch so sánh là nước cất hai lần.
T h a n g c h u ẩ n (lược c h u ấ n bị n h ư s a u : C â n 0 / 1 7 7 g C o S O J.7I Ị , ( ) c h o v à o cốc v à h ò a
tan bằng nxỉớc cất hai lần. Chuyển dung dịch vào bình (lịnh mứt* 1 lít, axil hỏa bằng
lml HvSO ị (đ = 1 .8 *1 ) rồi thèm nước cat hai lần đến vạch rnức.
Dung dịch nhận được chửa 100 pg Co/ml. Lấy 50 iììl dung dịch này pha loãng
bầnịĩ miỏc cất hai lán đến thỏ tích 500 ml được dung dịch chứa 10 ngCo/ml, dược dung
dịch chuấn sử dụng. Lấy các thế tích 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6 ; 7; 8 ; 9 ml (lung dịch chuẩn sử
đụng cho vào hình định mức 10 0 ml. Thỏm nước cất hai lần đến thể tích 50 ml, thêm 5
nil (lung địch natri xitrat 20% và 5 ml dung dịch Iiatri axotỉit 40%, thêm 10ml dung
dịch muối nitrozỡ-R 0,05% rồi (lun đến sôi. Đô nguội, thỏm vào 5 ml hỗn hợp HNO-J và
II định mức (lốn vạch mức hằng nước cất hai lần. Tiến hành do mật độ quang như
đối với dung dịch phân tích.
K ế t q u ả p h á n t í c h đ ư ợ c t in h t h e o c ô n g t h ứ c

N
t r o n g đó: X: h à m lượng c o b a n tro n g đ ấ t (m g /k g );

N: lượng đất tường ứng với thể tích dung dịch lấy đê phân tích (g);
a: lượng coban tìm thấy theo dồ thị chuẩn
b: thể tích dung dịch so màu (ml).
Hóa chất
“ Axil nitric tinh khiết hóa học: Hút 68,9 ml UNO Ị độc (d = 1,40) thêm nưóc cất 2
lần clốn thể tích 1 lít được dung dịch UNO* IN.
- Natri xitrat 3 lẩn thê (dung dịch 20%).
- Na tri axetat 40%.
- Muôi nitrozo-R (dung dịch nước 0,05%).
Hỗn hợp axit nitric và octhophotphoric: Hỗn hợp 2 axit trên theo lý lệ 100 ml
H;1P().|Và20 nil HNO.V
-11,0,.
9.2.7.6 Xác đ ịn h m olipđen di động
Phương pháp so màu của Grigx (theo Dobrìtxcaia ■ĩ 969)
Cân mẫu đất đã rây qua rây 1 mm với lượngr 15 g dôi với đất sét, ‘25 g dôi với (lất
cát và cát pha; cho mẫu vào bình nút nhám, rót vào 150 ml hay 250 ml (tương ứng vơi
lượng m ẫ u là 15 g h a y 25 g) d u n g dịch độm ox a lat c ủ a Grigg có Ị)IỈ = :ỉ,3. lác d u n g (lịch
1 giờ. Lọc dung dịch qua giấy lọc bàng trắng, lấy 125 mỉ hay 20 0 ml dung dịch cho vào
cốc chịu nhiệt rồi cho dưng dịch bay hơi tới khi thế tích dung dịch còn 1/4. Đe phá hủy
các oxalat và chất hữu cơ trong dịch lọc người ta thêm vào cốc 3 ml II20*30% và 3 ml
HNO3 đặc, tiếp tục chưng đến khô. Thêm vào 5 ml nước cất hai lần rồi chưng khô đế
tách hết vết axit pecloric. Thêm vào tiếp 5 ml HC1 2 2 % để chuyển niuíVi sang dạng
clorua rồi lại chưng dung dịch đến khô. Hòa tan phần khô bằng cách đun nóng trong
1 1 ml HC1 22%, chuyển dung dịch vào bình định nức 50 ml, thêm vào 15 ml dung dịch
NaF 4% (để tạo phức với nhôm, sắt và titan), 5ml dung dịch natri nitrat 20% (dể ngăn
ngừa việc khử molipđen đến hóa trị thấp hơn +5), thêm nước cất đến vạch mức, khuấy
đểu dung dịch. Chuyên toàn bộ dung dịch vào phễu chiết 100 ml. rửa thành bình bang
2 - 3 ml nước, rồi rót cả vào phều chiết trên. Thêm vào phễu chiết 4 ml kali thioxianat
20% (để tạo thành phức molipcien Lhioxianat), lắc đều, cho vào phễu 3 - 4 ml dung (lịch
SnClọ 10%, lác phễu và sau khi màu tỉỏ nâu của phức sắt*thioxianat hoàn toàn mất
( F e 'ỉ4 c h u y ể n t h à n h F e ~ f) t h i c h o v à o p h ề u c h i ế t 2 0 n il d u n g d ịc h rượu n - b u t y l i c (d à
dược rửa trước bàng nước và dung dịch thiếc clorua bào hòa) và đê chiết phức moli|)il<Mi
thioxianat cần lắc mạnh phễu chiết 1 phút. Đế cho phân lớp rồi tách lớp nước phía (lưới
phễu chiết ra nhưng giữ lại khoảng 1 ml lớp nước. Phần chiết trong phễu cỏ thổ lại có
màu hồng do một phần Fe2* đã được oxi của không khí oxi hóa chuyển thành l'V*\ vi
thế cần phải rứa tiếp phần chiết bằng dung dịch muôi Ihiếc bằng cách cho vào phều
chiết có phần chiết 2 0 ml dung dịch muối thiếc mới pha (2 ml SnCl*2 1 0 % + 18 ml nước),
lắc đều phễu chiết. Sau khi phần chiết hoàn toàn mất màu hồng thì tách bỏ lớp nước,
còn phần chiết trong tướng hữu cơ cho vào cuvet 3 cm. Thêm vào cuvet 1 ml níỢu etylic
để loại những giọt nước còn lẫn và 1 • 2 giọt dung dịch muôi thiếc, khuây dung dịch
trong cuvet cẩn thận bằng que thủy tinh nhỏ. Phần chiết lúc này sẽ trở nôn trontf suốt,
không có màu hồng, đem do mật độ quang của phần chiết với kính lọc màu xanh nướr
b iể n ( 4 3 5 m il) (c h i t iê n h à n h đo m ậ t độ q u a n g ít n h ấ t là s a u 2 0 - 3 0 p h ú t k c từ k h i t h ỏ m
rượu n-butylic). Dung dịch so sánh là rượu n-butylic, không xử lý bằng thiếc và nước.
Xây clựng đường chuẩn
Cho vào các bình định mức 50 ml các thê tích : 0,5: 1,0; 2 ,0 ; 3,0; 4,0 và 5,0 ml
dung dịch molipđcn chuấn có hàm lượng 1 Ị.ig Mo/ml; thêm vào mỗi bình 11 ml HC1ON,
3 ml FeCl;j có hàm lượng 5 mg Fe^/ml, khuấy cẩn thận các bình này rơi thêm nưổc cất
đến vạch mức. Sau đó tiến hành như đối với dung dịch phán tích.
Hóa chất
- Dung dịch đệm oxalat: hòa tan 25 g amonioxalat và 1 2 ,6 g axil oxalic trong
nước cất 2 lần khi đun nóng rồi thêm nước cất đến 1 lít.
 A x i l c l n h i í ỉ r i c 2 2 % (<>N. (i ' 1 . 1 ) : ('at hỗ n h<ỈỊ> tfồm j*if>0 nil M C I d ặ c v à ir>{) m l nước
r;Vt 2 lẩn tro n g ílụ n g cụ c;ít l;irn h;ing l i n h t in h , th u ihiỌt* r>00 ml MCI 22%.

T l u ò c ( I I ) (‘l o r u a ì <>°i. N un</ rtìMV ‘ hicV k im lo;n I r o n g r h é n sử v à n g h iề n n h a n h

b ă n g c h à y SIÍ (lên k h ỉ n h ạ n đú(ù hột i h u V m ịn . ( ' a n f>,.ì <! bót n à y v à hỏ a l a n k l u d u n
Iin n ịí t r o n g ‘2 0 m l M C I íìN . D u n ị ĩ l i n h r ú n r h u á n 1>Ị t r iif V k h i đ ù n g . ( 'ỏ i h ê c h u ấ n bị
(lu iiỊí đ ịc h n;‘iv l ừ m u ô i S n C I , t in h k h iế t hóa hoe b a n g c a c h hôn t a n 1 0 K m u ố i n à y k h i
(lu n n ó n g tro n g 2 0 m l H O I f>N. s:iu (lo ih ẽ m một it i h u V k i m loại.

Rươu !ì Im t y lù :: R iíỉi n-l)utyli<* bó ng nước <‘ât h a i l ẩ n (le loni h ố t c h a t oxi h ỏ a có

ĩron«r<ỉó, ch o 2 5 0 lì)] rượu víin tron«ĩ phoi: c h iế t lỏn. t h o m v á o 2 5 0 m l nước c ấí h a i l ầ n ,
ia c 1 p h ú t , s ;u i k h i i n c h tướng, rót lớp m íỏc p h í a (litỏi. còn lóp rượu t iê n h à n h h ã o hò a
bàníx th iỏ c (11) r l o r u a (cứ 1 0 0 m l n í ộ u Im ty lic t h ỏ m v à o 1 0 ml S u C l . , 1 0 % , 1Á(* 3 - 5 p h ú t :
t h ê m v à o 5 111 I rượu e t v ỉ i c . k h u â y (lều).

Dung: dịch chuẩn molipdrn: Hòn tan muôi amoni molipdal tinh khiết trong
NI 1.011 dặc kh 1 (lun nóng liên tục (ỏ mọi thời điếm (lung dịch đểu phái có phản ứng
k iể m ) , s a u đó l à m l ạ n h rồi k (‘t. t ủ a a m o n ị m o l i ị x l a l b ằ n g rượu e t y l i c , c h o k é t t ủ a v à o
giữa nluìng tờ giấy lọc để làm khỏ muôi.
Lấy r> * 6 g muôi đã kôt tinh cho vào chén sứ rồi mmg trong lò nung ỏ nhiệt độ
150 - 480°c trong thời gian 10 • í>0 phút. Cân 1.5 £ MoOị thu được rồi hòn tan trong
10 ml NaOH IN. thèm vào đung địch 10 ml HC1 2 2 %, dùng nước cất hai lần định mức
(Ion 1 lít. Ta (tược clung dịch chửa 1 mg Mo/ml. Pha loàn<ĩ (lung dịch này 1000 lần, dược
(lung địch chuẩn sử dụng.
Chu thích
+ (V> thô tách chất hữu cơ ra khôi flung (lịch phán tit'll bàng cách chưng thể tích
mau (len khỏ tn*n bếp cách thủy, sau dó cìật chèn sử vôi phán khỏ vào trong lò nung,
nung ờ 150'(' trong 4 giờ.
+ C ó th o d ù n g c t e ( l i n h k h i ế t h ỏ a học) t h a y c h o n íự u n - l n i t y l k ' đô c h i ế t p h ứ c c ủ a
molipđen vời ihioxianat.
9.2.7.7 Xác dinh dọng di đỏng của dổngy kẽm , cobant m angan kh i chiết rút
c á c n g u y ê n tỏ n à y t r o n g d á t b ỏ n g d u n g d ị c h (lâm a m o n i a x e t ơ t

Phương pháp (lựa trên sự chièt rút Cu, Co, Zn va Mn bang dung (lịch amoniaxetat
( p l l = 1 , 8 ). T ý lộ g iữ a đ ả t : d u n g (lịch chiết r ú t là 1 : 5 . T h ò i g ia n lác: tcõn m á y l á c là 3 0
p h ú t ( C r u p x k v , 1 9 9 4 ) . P h ư ờ n g p h á p n à y d ù n g c h o đ ấ t c a c lx m íìt v à k h ô n g c n c h o n a t .

a ) C h u á n b ị d u n g d ịc h đ ệ m

Dung dịch (lược chuấn l)Ị từ axit iixotic và amoniac. Pha loãng 108 ml axit axetic
dặc (98%) bang nước cất 2 lẩn đốn thổ tích 600 • 700 ml, thôm vào 75 nil NH4OH 25%,
khuây (ỉổu; sau khi nguội tlun thỏ tích dung địch đôn 1 lít. Kiểm tra pli của dung dịch
bàng pH mét. Axit axetic và amoniac (lùng dô chuẩn l)ị dung (lịch đệm cần phải tinh
chế khỏi vết các kim loại nặng. Axit axetic dược (*ấl trong binh thủy tinh có sinh hàn

201
nhám. Khi cất, cần thêm một lượng vừa phải na tri axetat khan vào bình cất. Nồnự cỉộ »
axit dược kiểm tra theo tỷ trọng.
Để tinh chế amoniac khỏi vết các kim loại, người ta rót NH.ịOH 25% vào đáy bình ị
hút ẩm lớn, phần trên hình hút ẩm đặt các cốc thủy tinh lớn đà đưực rót vào nước cat
hai lần dến 1/2 thể tích cốc. Đậy nắp bình hút ẩm và giữ yên ít nhấl là 48 giò. Đe nhận
dược amoniac cỏ nồng dộ cao hơn cần xử lý nước bào hòa amoniac một lần nữa bang
cách thay d u n g dịch a m o n i a c t r o n g hình h ú t ấ m b ằ n g d u n g dịch a m o n i a c 25% HÌCỈ1.
Nếu xử lý nước bão hòa amoniac 2 lần có thê nhận (lược amoniac có nổng dộ 2 0 ' 0. Kicm I
tra tỷ trọng dung dịch amoniac nhặn dược, tính lượng amoniac, axil axotic cẩn ihiốt (le
pha dung địch đệm theo tv lộ dà nôu trẽn.
b) Chiết rút các kim loại nặng
Cân trên cân phân tích 50 g đất tin rây qua rây 1 mni, cho lưựng cân trôn vào >
bình tam giác nút nhám thê tích 500 ml, cho vào chính xác 250 ml dung dịch (lộm 1
ạmoni axetat, lác trên máy lắc ] giò. Lọc qua giấy lọc bang tráng. Lấy 150 ml dung địch 1
lọc cho vào bát sứ, cho vào bát 10 ml UNO }(d = 1,4), 10 ml HgO.j 30%, rồi chưng dung T
dịch trong bát trên bếp cách thủy đến trạng thái sệt. Thêm vào 2 rnl UNO Ị, 2 mỉ ILO2 )
rồi chưng đến khỏ. Hòa tan phần khỏ trong 50 ml nước cất hai lần (cỏ 3 * 4 ml HCI cất i
lại 2 lần) khi đun nóng. Lọc dung dịch thu được vào bình định mức 100 ml, rửa giấy lọc c
bằng nưỏc cất hai lần đã dược axit hóa bằng HC1. Dùng nước cất 2 lẳn đưa thẻ tích ì
(lung dịch đến vạch mức và lấy dung dịch này cỉê xác định các kim loại nặng. Nêu xác c
định Zn, cần chuẩn bị phần dịch chiết rút riêng trong dụng cụ thạch anh. Sau đó định 1
lượng theo các phương pháp dà nêu.
9.2,7.8 Xác (tịnh hàm lương Cu, Pby Zn di đông trong dung dịch chiết rút
arnoni axetat theo phương pháp Von-Ampe hòa tan
Lấy 10 g đất khô không khí cho vào bình tam giáo 250 ml, thêm vào 10 0 ml dung %
dịch đệm amoni axetat có plỉ = 4,8- trên mảy lắc 1 giò. Lọc dung dịch qua giấy lọc c
băng trắng. Lây 80 ml (lung địch lọc cho vào cốc hay bát thạch anh, thêm vào 1 ml I
HNO3 đặc và chưng trên bếp diện đến trạng thái sệt. Thêm vào 2 nil UNO;) đặc nữa, rồi >i
lại chưng dung dịch trong cốc. Quá trình xử lí mẫu bằng HNO *tiến hành đến khi phẩn n
còn lại chứa ít nước có màu trắng hay màu vàng sáng. Sau đó chưng lượng chứa trong g
cốc đến khô, “xới nhẹ” phần khô bằng HC1 dặc rồi chưng dung dịch trong cốc đến trạng g
thái muối ẩm. Hoa tan muối khi đun nóng trong 2 0 ml nước cắt hai lần đã được axit t
hóa bằng HC1 ( 1 :10 0 ). Lọc dung dịch qua giấy lọc đà dược rửa trước bàng HC1 loantf,
hứng dung dịch lọc vào trong bình định mức 50 ml. Rửa phần còn lại trên giấy lọc bàng g
nước cất nóng dà axit hóa rồi dưa thể tích dung dịch (lến vạch mức*.
Đê xác định đồng, kèm, chi, người ta lấy 8 nil dung dịch cho vào cốc dung tích h
50 - 10 0 ml, thêm vào 0,5 ml dung dịch Ctl (4 Jig/ml) dùng làm dung dịch chuẩn trong, í,
một lượng nhỏ axit ascorbic. Khuây (lếu (lung dịch để hòa tan hoàn toàn axit ascorbic.
Thêm vào trong cốc 1,5 mi dung dịch đệm amoni axetat (NH.fOIl IM: NHjCl 2.7M, I.
( ' 1 Ị | ( ' ( ) ( ) 1 1 2 M ) c h u y ê n d u n g íỉiclì vào b in h íỉỉộìì p h â n tao tfiọt t h ủ y n g â n ; c h o h i d r o
( h a y m tơ) (Ịu a (lu n g (lị(‘h rồi h ô n h ã n h đ iệ n p h â n tạ i thố \ :2 V t r o n g 3 p h ú t . S a u đó
r ^ u n ^ c h o h id ro q u a : tfiừ yõiì (lu n g d ịc h 3 0 bồt dỉìX ì g ill dường b iê u (liễ n q u á t r ì n h
hòa t a n ;m o t r á c k i m loíìí dong , c lìi, k e m . S ? 1 U k h i g h i (lược m òi m ộ t p ic d ể u c ầ n (lừng
k h ô n g r h o t h e h iõ n t h i ê n t r o n g m ộ i k h o a n g t.hỏi g ia n n g ắ n . N ổ n g tlộ c ủ a n g u y ê n t ấ đ ư ợ c
xác đ ị n h th e o p h ư ơ n g p h á p (lường rh ư ẩ n .

9.3 S ử d ụ n g p h ư ơ n g p h á p q u a n g ph ô h ấ p t h ụ n g u y ê n tử
cỉê x á c đ ị n h c á c k i m loại n ặ n g

T ừ k h i q u a n g p h ố h ấ p t h ụ n g u y ê n từ ra dời, n h i ề u n h à n g h i ê n cửu d ã v ặ n cỉụ n g

(lê x á c đ ị n h lư ợ ng VÔI c ả c n g u y ê n tỏ tro n g c á c dôi tượng k h á c n h a u .

LA. Lerner và D.N. Ivanov (1970) đã xác định hàm lượng đồng, kẽm, mangan,
Cuban trong các dung dịch chiôt rút đất: HC1 IN; UNO, IN; HC1 0,1N; HNO-Ị 0,lN;
H‘>SO| 0 . 1 N: CHjCOOH 0.5N; CHoCOONII.ị IN; dung (lịch đệm amoni axetat
( p ỉ l = -1 . 8 ).

Những sô liộu nhạn cỉượr chỉ ra rằng: có thể xác định trực t iếp Mn trong tất cả các
dung dịch chiết rút trôn: kẽm trong tất cả các dung dịch chiết rút trôn trừ amoni
axolat; đống và cohan chi trong 2 (lung dịch chiết rút HC1 IN và HNO3 IN.
Khi dùng các dung dịch axil mạnh khác nhau vê tính chất nhưng có cùng nồng độ
dương lượng, đổ chiết rút các kim loại nặng thì kết quả xác định hàm lượng của cluing
rất gần nhau.
Khi sừ đụng (lunK dịch KOI IN. chê độ cháy của ngọn lửa bị vi phạm nhiều.
T ỷ lộ g iữ a cỉất v à d u n g d ịc h c h i ê l rú t là 1 : 1 0 , th ò i g ia n lá c là ì giò.

Dãy các màu đầu của các nguyên tố cán xác định điírto chuẩn bị bằng cách hòa
tan các muôi tinh khiêt của các nguyên tô cần xác định trong các dung dịch chiết rút
tương ửng. Đôi khi có thể tiến hành phân tích theo các mấu dầu trong nước.
f)ộ nhạy khi xác định các nguyên tố như sau:

Vạch C h iế u Chiều cao của chùm

[ Nguyên Dòng c ù a Độ nhạy
phàn lích rộng cùa sáng đi qua tròn phần
lố đèn (j.iA) Hg/ml/1 %
(Ả) k h e (u m ) trên của đèn khí (mm)
Cu 3247,54 8 50 2 0,05

Co 2407,25 20 25 2 0 ,1

Zn 2138,56 10 300 2 0 ,0 2

Mn 2794.82 14 10 0 2 0,07

203
 Khi các điểu kiện làm việc của các thiết bị đã ổn định, thì qua vòi phun, dưa các
dung dịch mẫu đầu và dung dịch phân tích vào trong ngọn lửa rồi xác định các giả trị
mật độ quang D tương ứng.
Theo các giá trị mật độ quang thu được và nồng độ các mẫu dất. tương ứng, vẽ đồ
thị chuẩn trên hai trục; dựa vào giá trị mật độ quang do được của mẫu phân tích và
đưòng chuẩn ngưòi ta xác định được nồng độ của nguyên tô"cần phân tích.
Khi xác định các nguyên tô" có nồng độ cao thì mật độ quang tương ứng ĩ)| của các
nguyên tố đó sè có giá trị cao hơn đáng kể so với giá trị mật độ quang của sự hấp thụ
không chọn lọc Dỷ (D[ D$, khi đó cần phải hiệu chính kết quà giá trị sự hấp thụ
không chọn lọc.
Sự hiệu chỉnh kết quả theo sự hấp thụ không chọn lọc được thực hiện như sau:
Sau khi đo các giá trị mật độ quang (D| +ộ) theo các vạch hấp thụ của các nguyên tỏ
tương ứng, tiến hành xác định giá trị mật độ quang D<p, khi sử dụng dải phô liên tục
của đèn hiđro, hay là những vạch không hấp thụ của sắt (những vạch gần với cáo vạch
phân tích) được phát ra từ dèn phóng điện kép nhiều nguyên tô". Mật độ quang Dị của
n g u y ê n tô' c ầ n x á c đ ị n h s ẽ b ằ n g D ị = D [ +Ộ - S ử d ụ n g g iá t r ị D | v v à đ ồ t h ị c h u ẩ n đ ã
vè xác định được nồng độ chưa biết. Sự hiệu chỉnh theo sự hấp thụ không chọn lọc gắn
liền với việc thực hiện hai quá trình đo liên tục khi nghiêm ngặt tuân theo tất cả các
điều kiện phân tích.

204
Ph ụ lục

1 . Chỉ thị m àu
Khoảng
N ồ n g độ B iế n đ ổ i m à u c h ỉ
C h i thị m àu D un g mỏi p H đô i
(%) th ị
m àu

Metyl tim 0 ,1 nước 0.1 * 0.5 v à n g - x an h lục

(hước chuyển 1 )
M etyl tím 0 ,1 nước 1 ,0 • 1,5 x a n h lụ c - x an h
(bước c h u y ể n 2) biển
C rezo n cìô tía 0.05 a. cồn 2 0 % 0.5 * 2.5 đỏ •vàn g
(bước chu yển 1 ) b. 5,3m l N tìO H 0 ,0 5 N +
nước tới 1 0 0 ml
T im o n xanh 0 .1 a. cồn 2 0 % 1 , 2 . 2 .8 đỏ - vàn g
(hước c h u y ển 1 ) b. 4»3ml N a O H 0,05 +
nước tới lOOml
Crozon do 0 ,1 a. cổn 2 0 % 1.9 - 3,1 da c a m - v à n g
(bước chu yển 1 ) b. 5 ,3m i N a O H 0 ,0 5 N +
nước tới 1 0 0 111 1
ỊV D initroph cn on 0 ,1 nước 2.4 •4,0 khô ng m àu * v à n g

CI D initrophenon bâo hòa nưởc 2 ,8 - 4,4 không m àu •v à n g

Metyl vàng 0 ,1 cồn 9 0 % 2,9 - 4 đỏ * vàn g
Bromphenon xanh 0 ,0 1 a. cồn 2 0 % 3.0 . 4,6 v à n g - x an h biển
h. 2,9m l N a O H 0 .0 5 N +
nước tới 1 0 0 ml
C ô n g g(> (lổ 04 nuớc 3.0 - 5,2 tím x an h - đỏ

Motyl da cam 0 .1 nước 3 ,1 * 4,4 đò - da c a m

Bi'(>mm*zon xan h 0 ,1 a. cồn 2 0 % 3.8 * 5,4 v à n g •x an h biển
b. 2.9ml N a O H 0 .0 5 N +
nước tới lOOml
^ ;

: 0*1
! to

Ỵ-dinitrophenon 0 ,1 nước không màu - vàng

Ị

M ctyl (tỏ 0 , 1 và 0 , 2 cồn 6 0 % AA *6 ,2 đỏ •vàn g

Lacm olt (quỳ) 0 ,2 và 0»5 cồn 4,4 . 6.4 đỏ - x a n h biển

y-nitrophcnon 0 ,1 nước 5,0 - 7,0 k hô ng m àu - v à n g

20Õ
Clorophenon đó 0 .1 a. cồn 2 0 % 5 ,0 . 6 . 6 vàng * đỏ
b. 4 .7m l N a O H 0 .0 5 N +
nước tói 1 0 0 ml
A zo litm in 0 , 1 và 1 , 0 nưóc 5,0 •8,0 đỏ x an h biển
Bromcrezon dỏ tía 0 .1 a. cồn 2 0 % 5 ,2 •6 , 8 vàng > đổ tím
b. 3 .7 m l N a O H 0 .0 5 N +
nước tới lOOml
Bromphenon do 0 ,0 5 a. cồn 2 0 % 5,4 - 7,0 vàng * dò 1

b. 3,9 m ỉ N a O H 0 .0 5 N +
nưóc tới 1 0 0 ml
Brom tỉm on xan h 0,0 5 a. cổn 2 0 % 6 ,0 - 7.6 vàng - x a n h biên
b. 3 .2 m l N a O H 0 .0 5 N +
nước tới lOOnìl
Phenon do 0 ,1 a. cồn 2 0 % 6 ,8 - 8 .0 vàng - đỏ
b. 5 .7 m l N a O H 0 .0 5 N +
nước tới 1 0 0 ml
m -nitrophenon 0.3 n ước 6 . 8 - 8,4 không m à u - vàng
A xit rozolic 0,5 cồn 5 0 % 6,9 - 8,0 vàng - đỏ
Crezon đỏ 0 ,1 a. cồn 2 0 % 7,2 . 8 ,8 v àn g hổ p h ách - đỏ
(bước c h u y ể n 2 ) b. 5 ,3 m ỉ N a O H 0 ,0 5 N + hơi tía
nước tới 1 0 0 ml
a -n a p h to p h ta le in 1 , 0 và 0 , 1 cồn 5 0 % 7 , 3 •8,7 hồng vừng - lục
xanh
Crezon đỏ tía 0,5 a. cổn 2 0 % 7.6 - 9,2 x an h v àn g * đỏ tía
b. 5 ,2 m l N a O H 0 ,0 5 N +
nước tới 1 0 0 ml
T im o n x an h (bước 0 ,1 a. cồn 2 0 % 8,0 - 9,6 vàng * x a n h biển
chuyển 2 ) b. 4 ,3m l N a O H 0 .0 5 N +
nước tới 1 0 0 ml
y-crezonphtalein 0 ,2 cán 9 0 % 8 ,2 •9,8 không m à u - (lỏ
Phenonp htalein 0 , 1 và 1 , 0 cồn 6 0 % 8 .2 - 10 ,0 không m à u * hổng
T h im o n p h ta le in 0 .1 cồn 9 0 % 9.3 - 10 .5 không m à u - xanh
biển
X a n h N il B 0 ,1 nước 10 ,0 - 1 1 ,0 x an h biển •đỏ
A liz a r in đỏ oa nước 10 ,0 . 12 ,0 tím * v à n g n h ạt
(bước chu yển 2 )
N itro am in 0 ,1 cồn 6 0 % 1 0 , 8 . 13 ,0 không m à u - đỏ nâu
Indigocacm in 0 ,2 5 cồn 5 0 % 1 1 , 6 - 14,0 xan h b iể n - vàng
T asiro 0 , 1 5 g metyl đỏ trong 5.4 tím - x a n h lục
{chỉ thị hỗn hợp) lOOml cồn và 0,05g
metilen xanh trong 5ml
nước cất và trộn đểu

20G
2. Dung d ịc h đêm

H ồn h ơ p đèm CH.COOH ♦ CH jCO O N a

pH CHjiCGOH IN pH C lỉ;lCOOH
3.S ■121.5 1.K7 100,0
:u> 345.1 •1.7 96,8
1.0 2<s1.1 4,8 87,2
1.1 236,2 1.9 79.5
1.2 197.9 5t0 73.4
107.4 5.1 08,6
113,3 5.2 64,8
1,5 12-1.1 5.3 61.7
Lm j 108.9 5j4 59.3
ỉ)ổ (ỉược hồn hợp dộni với giá trị Ị)li cẩn thièt, lấy những thô tích dung dịch
c II O O O l ỉ I N ỏ b à n g tron, t h ỏ m 50 m l NaOIỈ 1N \ thỏm nước đ ê n 500 m l rồi lác d ể u .
Hon hợp đệm CHjCOOH ♦ CHjCOONH4

pH CH9COOH 0,2 N NHOH

3.0 99,24 0,76
3,4 93,40 6,60
3,8 88,20 11,80
4.2 80,20 19,80
4.6 66,00 34.00
5,0 58,60 41,40
5,4 54.60 45,40
5,8 50.90 19,10
6.2 50.40 «19,60
6.6 50.30 19.70
7.0 50,00 50,00
7.4 •18.‘10 51,60
7,8 47,80 52,20
8.2 46/10 63,60
8.ÍỈ 1*1.70 55,30
9.0 •
11.00 59.00
9.4 34.00 66,00
9.8 28,80 76,20
10,2 16,00 84,00
10,6 9,80 90,20
11.0 2,48 97,52
Hỗn hợp những thể tích CH.tCOOH 0,2N và NI ỉ ,01 ỉ 0,2N lấy theo bảng trôn rồi
thỏm nước đến 2 0 0 ml và lÁc đều.
207
3. Đánh giá m ột s ố chỉ tiêu trong dât

Mùn trong đát

Rất nghèo < 1%
Nghèo 1 - 2%
TB 2 - 4%
Cỉiàu 4 - 8%

iViíơ sô'(phương p h á p Kjeldahl)

Nghèo < 0.08%
TB 0.08- 1.5%
Khá giàu 0.15-0.2%
Giàu > 0 .2 %

Phoípho tống số
Nghèo < 0.06%
TB 0.06 - 0 . 1 %
Giàu > 0 .1 %

Kali tông sấ
Nghèo < 0 .8 %

TB 0.8 - 2%
Giàu > 2%

pH ha
Không chua > 5.5
Chua ít 5.0 - 5.5
Chua 4.5 - 5.0
Chua nhiổu 4.0 - 4.5
Rất chun < 4.0

2 0«
4. T h a n g đ á n h giá một sỏ kim loại n ặ n g t r o n g đất

Dắng (Cu tông sỏ)

a) Tiêu chuán MAC của Cu ớ một sỏ'nước trên th ế giới
Đơn vị: ppm

Quốc Kia Áo Canada lỉa Lan Nhật Anh Đức

ilỉira lượng 10 0 10 0 10 0 125 50 50

b) D à n h g i á m ứ c đ ộ ỏ n h iễ m đ ấ t m ặ t b ở i đ ồ n g c ủ a B a L a n

Dịýn v ị : pprn

Nhóm đất 0 I II III IV V

A < lõ lõ - 30 30 - 50 50 - 80 80 - 300 >300

B < 25 25 - 50 50 - 80 80 - 10 0 100-500 > 500

c < 40 40 - 70 70 - 100 100 - 150 150-750 >750

{Nguồn: Kabcita á Pendias , 1992)

Nhóm đất A: đất có thành phần cơ giới nhẹ và trung bình, pH < 5.5
Nhóm đất B: đất có thành phần cơ giới nặng và trung bình, pH < 5.5
Nhóm đất C: đất có thành phần cơ giới nặng, giàu chất hữu cơ, pH = 5.5 - 6.5

Hướng dẫn sử dụng các loại đất trên:

* Đất ô nhiễm loại I: chít, bị nhiễm đồng nhẹ, cỏ thể canh tác vối tất cả các cấy
trồng, không nên trồng rau cho trẻ nhỏ.
* Đất ô nhiễm loại II: đất bị ô nhiễm trung bình, có thể trồng các loại ngủ cốc,
tránh rau diếp và rau Bina.
* Đất ô nhiễm loại III: đất bị ô nhiễm tương dối nặng, loại đất này chỉ nên sử
(lụng cho việc trồng cây công nghiệp.
* Đất ô nhiễm loại IV: đất bị ô nhiễm nặng, tuyệt đỗì không nên trồng các cây
làm thức ăn, nên trồng cây công nghiệp đặc biệt là các loại cây lấy cồn, lấy dầu
đùng làm chất dôt.
* Đất ô nhiễm loại V: đất bị ô nhiễm rất nặng, phải dược làm sạch trưóc khi sử
dụng.

209
Kẽm
Tiêu chuẩn MAC của Zn à một sô nước trên th ế giới
Dơn vị: ppm

Quốc gia Áo Canada Ba Lan Nhật Anh Đức

Hàm lượng 300 400 300 250 150 300

Chì
Tiêu chuẩn MAC của Pb ở một sỏ'nước trên thế giới
Dơn vị: ppm

Quốc gia Áo Canada Ba Lan Nhật Anh Đức

Hàm lượng 10 0 200 10 0 400 50 500

Cađỉmi
Tiêu chuẩn MAC của Cd ở một sỏ'nước trên thế giới
ỉ)(in vị: ppm

Quốc gia Áo Canada Ba Lan Nhật Anh Đức

Hàm lượng 5 8 3 1 2

Giới hạn tối da cho phép hàm lượng tổng sô của As, Cd, Cu, Pb, Zn trong đát
(TCVN 7209:2002)
m g/kg đất khô, tầng đất mặt
Đ ấ t sử d ụ n g Đâ't sử Đ ấ t sử d ụ n g Đ í t sử d ụ n g D ất s ủ dụng
T h ô n g số ô cho mục đ ụ n g cho cho mục đích cho m ục đích cho mục
nh iễ m đích nông m ụ c đích dân sinh, v u i thương m ại, đích công
nghiệp lâm nghiệp chơi, g iả i trí d ịch vụ nghiệp

1 . A se n (As) 12 12 12 12 12

2. C a d m i (Cd) 2 2 5 5 10

3. D ồng (C u ) 50 70 70 100 10 0

4. C h ì (Pb) 70 10 0 120 200 300

5. K ẽm (Zn) 200 200 200 30 0 300

... ___ ____

210
5. Tiều c h u ẩ n nư(V<* mặt 5942 1995
—..

1
!

r*,

%mề
(t in t r ị E

X
TT T h ò n g sô Dơ n vi
1 A
........ . „
pli m iỉ ỉ l 6 M.r> 5 .5 9
ị 1
') B O l) . m ịỉíl < 1 < 25

C O I) m g lỉ < 10 < 35

\ 1)0 n if’ / l > (i > 2

ss m Ịỉ/l 20 80
; fi As mg í 1 0.05 0 .1

Ị 7 Ba m gH ì 1

(M m f íH 0.01 0.02
ì s
1 9 ỈM) m ịĩH 0.05 0 .1

10 (V * n if ỉ/ì 0,05 0,05

11 < v m ịỉll 0,1 l

12 Cu n iịill 0.1 1

13 Zn m g ìl 1 9

11 Mil m Ịĩỉl 0.1 0.8

15 N) m g ll 0 .1 1

Hì Ke m g /l i 2
17 m g iỉ 0.001 0.002
1s Sn m ỊĩH 1 2

19 N l l s* (tín h theo N ) m gH 0.05 1

20 N O 3 (tín h theo N) m g /l 10 15

21 N O .) (tín h theo N) P ìịỊ/l 0*0! 0.05

*>2 1' m Ịỉ/l l 1,5

23 CN m g /l 0.01 0,05

21 Phenol (tông sô) m g ỉl 0.001 0,02

25 D ầ u mỏ m g /l khôn# 0.3
2 i\ Chất tẩy rửa m g /l 0.5 0.5

21 Coliform M P N / 10 0 m l 5000 100 00

2S T ò n g H C B V T V (trừ D D T ) 0 ,15 0 ,15

29 ])I)T 0.01 0,0 1

..... ■
:U) T ố n g hoạt độ phỏng xạ « liq /l 0,1 0.1

:n Tôn g hoạt độ phóng xạ n lìq ỉl 1 1

G h i chu. A : á p đụ n g dcVi VỎI các nguồn nưỏc (lùng lâm nước cấp s in h hoạt (p h à i q u a xử lý)
B: á p (lụng ilối với nưỏc mật (lùng cho các mục đích khác.

211
6. Tiêu chuẩn nước n g ầ m 5944 - 1995

TT Thông sô Dơn vị Giá trị giới hạn

1 pH mịịH (ì.5 8,5

2 Màu Pt - Co 5 - 50

3 Độ cứng (tính theo CaCO.i) m gỉl 300 • 500

4 TSS m gll 750 - 1500

5 As mgH 0,05

6 Cd m g/l 0 ,0 1

ni Pb m g/l 0,05

8 Cr'i+ ing/l 0,05

9 Cu m g/l 1

10 Zn m gll 5

11 Mn m gll 0,1 - 0,5

12 Fe mgU ] •5

13 Hg m g/l 0 ,0 0 1

14 Se m g/l 0.01

15 Cl- m g/l 0,01

16 F m g/l 1

17 CN- m gll 0 ,0 1

18 NOg mgU 45

19 SO?- m gll 200 - 400

20 Phenol m g/l 0 ,0 0 1

21 Coliform MPN/lOOml 3

22 Fecal coli M P N /lO O m l không

212
7. Tiêu ('huân nước thái công nghiệp 5945 - 1995
( iá trị giới hạn
TT T h ô n g số I) ( in v ị
A n (•
1; - ■
1 I>I1 6 • i. 5,5 - 9 5 9
2 H O I). mf’/l 20 50 100
*ổ» C O I) ntịỉ/l 50 10 0 •100

A ss mg/l 50 10 0 200

As mi’/l 0 ,0 5 0 .1 0,5
í ■■
f> Cd mg/l -0 .0 1 0 ,0 2 0.5
7 Pi> mì’ị ỉ 0 ,1 0,5 1

8 Cr"‘ niịỉ/ì 0 .0 5 0 .1 0,5

9 CV mgU 0 .2 1 2
10 Cu mgH 0 ,2 1 5
11 Zn mịịịl 1 ọ 5
12 Mn mgìl 0 .2 1 5
13 Ni mg/l 0 ,2 1 2
14 Fe rng/l 1 5 10

15 Sn mgỊl 0 ,2 1 5
16 Hg mg/l 0,005 0.005 0 ,0 1
17 Clo mg/l 1 2 2
18 Flo mgll 1 2 5
19 ON' mgỉl 0,05 0 ,1 0 ,2
20 Sun fun mg II 0 ,2 0,5 1

21 TỔììr ni tơ mg/l 30 60 60
22 N11.J (tính theo N) mgH 0 ,1 1 10

23 IMiôt pho tông sỏ mi’ll 4 6 8

24 P h ỏ t p lio hữu cơ mgìl 0 ,2 0,5 1
25 Dầu mỡ khoáng: mg/1 - 1 2

26 Dầu động thực vật mỊíỉl 5 10 30

27 Tetrađoetylen mg/l 0 ,0 2 0 ,1 0 ,1
28 Phenol mgU 0 ,0 0 1 0,05 1
29 Coliform MPN/100 ml 5000 10000
G h i c h ú : A: có thế đô vào vực nước dùng làm nước cấp s in h hoạt;
B: chi cho đô vào các vực nước dùng cho các m ục đích như £ Ìa o thông thuý, tưới
tiêu, nuôi trồng thúy san, trồng trọt. .
C : khô ng được phép thai ra mòi trường.

213
8. Tiêu chuẩn nưởc biển ven bờ 5943 - 1995

Giá trị giởi hạn

TT Thông số Đơn vị Nuôi Các nơi
Bãi tắm
thủy sản khác
1 Nhiệt độ "C 30 - -
2 pH 6,5 • 8,5 6.5 • 8,5 6,5 - 8,5
3 DO nig/l 2ĩ 'i >5 >4
4 BOD, mgU < 20 < 10 < 20
5 ss m g/l 25 50 20 0

6 As mgH 0,05 0 ,0 1 0,05

7 Cd m g/l 0,005 0,005 0 ,0 1

8 Pb mgU 0 ,1 0,05 0 .1

9 Cr'” m gll 0,05 0,05 0,05

10 CrM m gll 0 ,1 0 ,1 0 .2

11 Cu m g/l 0 ,0 2 0 ,0 1 0 ,0 2

12 Zn m g/l 0 ,1 0 ,0 1 0 ,1

13 Mn m g/l 0 ,1 0 ,1 0 .1

14 Fe m gìl 0 ,1 0 ,1 0,3
15 Hg mg/l 0,005 0,005 0 ,0 1

16 NH4 (tính theo N) m g/l 0 ,1 0,5 0,5

17 Cl- mgH * 0 ,0 1 -
18 F- m g/l 1.5 1,5 1,5
19 sof m g/l 0 ,0 1 0,005 0 ,0 1

20 CN' m gll 0 ,0 1 0 ,0 1 0 ,0 2

21 Phenol tống sô m gll 0 ,0 0 1 0 ,0 0 1 0 ,0 0 2

22 Váng dầu mỡ m g/l không không 0,3

23 Nhũ đầu mỡ m gll 2 1 5
24 Tổng HCBVTV m gll 0,05 0 ,0 1 0,05
25 Coliform m g/l 10 0 0 1000 10 0 0

214
Tài liêu t h a m k h ả o c h í n h

1. 1 9 9 5 , C á c t iê u c h u ả n n h à n ư ớ c V iệ t N a m v ể m ỗ i t r ư ờ n g , H à N ộ i .

2. Lê Vãn Khoa, Nguyền Xuân Cụ, Bùi Thị Ngọc Dung, Lẻ Đức, Trần Khác Hiệp,
Cái Ván Tranh, 2 0 0 0 , Phương pháp phán tích đát, nướ(\ phân bón và cây trổng %
NXB Giáo dục, Hà Nội

T ừ V ã n M ạ c , 1 9 9 5 , P h à n t íc h h ó a l ỉ \ N X B K H K T . ỉ ỉ à N ộ i.

1. Từ Vọng Nghi, 11uỳnh Vãn Trung, Trần Tứ Hiếu. 1986, Phăn tích nước.
NXB KHKT, Hà Nội.

5. A r n o l d K . G r e e n b e r g et a 1., 1 9 9 2 , S t a n d a r d M e t h o d s f o r t h e E x a m i n a t i o n o f W a t e r
a n d W a s t e W a t e r , 1 8 th K d itio n , A m e r ic a n P u b lic H e a lt h A s s o c ia tio n .

6. O.K. Chhatwal et a]., 1989, Environmental Analysis, Anmol Publications, New

D e lh i.

7. F .w . F ifie ld , 19 9 7 , E n v ir o n m e n t a l A n a ly t ic a l C h e m is t r y , B la c k ie A c a d e m ic &
P ro fe ssio n a l.

8. Pradyot Patnaik, 1997, Handbook of Environmental Analysis, Lewis Publishers.

9. Stew art E . A lle n , 19 8 9 , C h e m ic a l a n a ly s is o f E c o lo g ic a l m a t e r ia ls . B la c k w e ll

S r i e n ti fie P u b l i c a l io n s .

10 . w . S c h n e i d e r , 1 9 8 8 . W a t e r A n a l y s i s , S p r i n g e r V e r l a g B e r l i n H e i d e lb e r g .

2
‘ 15
 NHft XUAt 8 ỒN ĐỌI HỌC QUỐC GIA Hồ NỘI
16 Hàng Chuối - Hai Bà Trưng - Hà Nội

Điện thoai: (04) 9715011; (04) 7685236 Fax: (04) 9 7 14 8 9 9

E-maiỉ: nxb@hn.vnn.vn

★ ★ ★

C hịu trá ch nhiệm xuất bản:

Giám đốc: PIIỪNG QUỐC BÀO

Tổng biên tập: PHẠM THÀNH HƯNG

C hịu trá ch nhiệm nội dung:

Hội dồng nghiệm thu giáo trình
Trường ĐHKHTN - Đại học Quốc gia Hà Nội
Người nhận xét: GS. TS. TỪ VỌNG NGH1
PGS. TS. TRỊNH THỊ THANH

B iên tập: QUỐC THẮNG

C h ế b ả n & vẽ hình: q u ố c THẮNG

T rìn h bày bìa: NGỌC ANI ỉ

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG

Mã số: 1K-05047-01304
In 1000 cuốn, khổ 19 X27 tai Nhà in Đại học Quốc gia Hà Nội
Số xuất bản: 5/981/XB-QLXB, ngáy 15/7/2004.
Sò' trích ngang: 217 KH/XB
In xong và nộp lưu chiểu quý IV nàm 2004