›
›

Hóa phân tích môi trường - Chương I: Giới thiệu chung

pdf 91 trang vanle 3530
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hóa phân tích môi trường - Chương I: Giới thiệu chung", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfhoa_phan_tich_moi_truong_chuong_i_gioi_thieu_chung.pdf

Nội dung text: Hóa phân tích môi trường - Chương I: Giới thiệu chung

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG # " MÔN HỌC HÓA PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG GIÁO VIÊN: TS. TRƯƠNG THỊ TỐ OANH
  2. ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA MƠI TRƢỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG GV: Tiến Sĩ TRƢƠNG TỐ OANH 1
  3. Chƣơng I GIỚI THIỆU CHUNG I.1 Khái niệm về hĩa học phân tích Hĩa phân tích là :  ngành khoa học quan trọng trong: nghiên cứu khoa học; điều tra cơ bản; đánh giá chất lƣợng sản phẩm  ngành hố học nghiên cứu về thành phần cấu tạo và hàm lƣợng các thành phần trong mẫu khảo sát.  sự tích hợp của nhiều ngành khoa học: vật lý, tốn học - tin học, sinh học - mơi trƣờng, vũ trụ, hải 2 dƣơng học, địa chất, địa lý
  4.  Đối tƣợng nghiên cứu - các chất cĩ sẳn trong thiên nhiên (đất, nƣớc, khơng khí, quặng, tinh dầu ) - các sản phẩm của cơng nghiệp  Các khái niệm - thành phần hố học - phƣơng pháp phân tích - phƣơng tiện phân tích - quy trình phân tích 3
  5. I.2 Mục đích phân tích Nhiệm vụ cơ bản của hĩa phân tích ngày nay:phân tích định tính, định lƣợng, xác định cấu trúc, đánh giá kết quả và chất lƣợng sản phẩm M Xác định sự hiện diện và hàm lƣợng Ơ của các chất gây ơ nhiễm mơi trƣờng I T Tìm hiểu nguyên nhân R Đánh giá mức độ ơ nhiễm Ƣ mơi trƣờng do các chât gây ra Ờ N G Đề xuất biện pháp xử lý (giảm thiểu& loại trừ) 4
  6.  Các phƣơng pháp phân tích phƣơng pháp hố học (pp thể tích, khối lƣợng) phƣơng pháp vật lý (quang, điện, nhiệt ) phƣơng pháp hố lý (pp phổ, pp điện hố, pp sắc ký, pp phĩng xạ) phƣơng pháp vi sinh phƣơng pháp phân tích động học  Các kỹ thuật phân tích * phân tích thơ * phân tích bán vi lƣợng * phân tích vi lƣợng * phân tích siêu vi lƣợng 5
  7.  Các phản ứng hố học đƣợc sử dụng - phản ứng kết tủa (định tính và định lƣợng) - phản ứng oxy hố khử (định tính và định lƣợng) - phản ứng tạo phức (định tính và định lƣợng) - phản ứng trung hồ (định lƣợng) 6
  8. I.3 Đảm bảo chất lƣợng phân tích  Đảm bảo chất lượng (Quality Assurance – QA)  Đánh giá chất lượng (Quality Assessment - QA) các chuẩn mực đánh giá: - độ đúng (accuracy) - độ chính xác (precision) - độ nhạy (sensivity) nhằm bảo đảm cho việc phân tích đạt các tiêu chuẩn chất lƣợng quy định.  Kiểm sốt chất lượng (Quality Control - QC) là quá trình xảy ra ‘sau khi cĩ kết quả’, sử dụng xử lý thơng kê để chọn lọc các kết quả phân tích, loại bỏ các sai số thơ cĩ thể làm sai lệch kết quả cuối cùng của sự phân tích 7
  9. I.4 An tồn trong phân tích Để tránh sự cố cĩ thể xãy ra trong quá trình thực hiện các qui trình phân tích, cần phải:  tuân thủ nghiêm ngặt các qui định làm việc trong phịng thí nghiệm hoặc tại hiện trƣờng;  tuân thủ nghiêm ngặt các bƣớc tiến hành trong từng giai đoạn phân tích;  khi sử dụng hố chất phải hiểu rõ tích chất độc hại của chúng (xem nhãn);  khi sử dụng thiết bị phân tích, phải hiểu rõ nguyên lý vận hành của thiết bị; (xem nội qui phịng thí nghiệm) 8
  10. Chương II PHÂN TÍCH MƠI TRƢỜNG II.1 Lý thuyết cơ bản về hố phân tích II.1.1 Cân bằng hố học trong dung dịch II.1.2 Sự hình thành các phức chất II.1.3 Khái niệm về điện hố II.2 Lựa chọn phƣơng pháp phân tích II.2.1 Mơi trƣờng phân tích và thiết bị phân tích II.2.2 Chọn phƣơng pháp áp dụng II.2.3 Sai số trong phân tích 9
  11. Chương II PHÂN TÍCH MƠI TRƢỜNG II.1 Lý thuyết cơ bản về hố phân tích Cân bằng Hình thành Điện hố hố học phức chất (oxy hố – khử) 10
  12. II.1 Lý thuyết cơ bản về hố phân tích II.1.1 Cân bằng hố học trong dung dịch a) Nồng độ là gì?  Nồng độ mol và nồng độ đƣơng lƣợng  Nồng độ phần trăm (w/w; v/v; w/v) 11
  13. b) Cách tính các loại nồng độ Tên gọi Cơng thức tính Nồng độ mol m(g) CM (mol/L) M(g)*V(L) Nồng độ đƣơng m(g) m(g) C n*C lƣợng (a) (đlg/L) N M(g) M θ* V(L) * V(L) n Nồng độ molan m(g) Cm (mol/kg dmơi) M(g)*q(kg) m(g) Nồng độ khối C lƣợng (g/L) g/L V(L) 12
  14. Trong đĩ m : số gam chất tan M : khối lƣợng phân tử chất tan V : thể tích dung dịch θ : số đƣơng lƣợng (g) n: số ion H+; OH- hay số e- trao đổi của 1 mol chất tan 13
  15. Tên gọi Cơng thức tính Nồng độ phần trăm m(g) (g/g) (w/w) C% *100 (g/g) (m p)(g) m(g) Nồng độ phần trăm C% *100 (g/mL) (w/v) (g/mL) V(mL) Nồng độ phần trăm V (mL) (mL/mL) (v/v) C% X *100 (mL/mL) V(mL) Độ chuẩn (g/mL), m(g) T (mg/mL) (g/mL) V(mL) 14
  16. Ký hiệu qui ƣớc dùng cho các nồng độ cĩ giá trị rất nhỏ (hàm lƣợng vết) ppm (parts per million) (10-6) ppb (parts per billion) (10-9) ppt (parts per trillion) (10-12) 15
  17. c) Cân bằng trong dung dịch  Hằng số cân bằng Xét phản ứng tổng quát nA + mB = pC + qD Cp Dq K cb An Bm Phản ứng đƣợc xem là xãy ra hồn tồn khi: 1 1 A A B B cb 1000 0 cb 1000 0 6 Kcb 10 : phản ứng cĩ tính định lƣợng 16
  18.  Hoạt độ Nếu dd chứa nhiều cấu tử (dạng ion) thì các cấu tử này sẽ tƣơng tác lẫn nhau nồng độ thực C bị thay đổi, trong trƣờng hợp này C đƣợc thay bằng hoạt độ a. Hệ thức liên lạc giữa C và a : a = f *C hệ số hoạt độ f các ion hiện diện trong dung dịch (đƣợc biểu diển qua lực ion µ) 1 n μ ci * zi2 2 i 1 µ: lực ion; zi: điện tích ion; Ci: nồng độ ion (mol/L) 17
  19.  Cơng thức tính f 2 µ ≤ 0.02 log fi = - 0.5*zi * μ dd khá lỗng 2 8 0.02 0.2 log fi = [- 0.5*zi * /1+(0.33*10 *b* )]+Bµ dd khá đđ Trong đĩ b: bán kính hydrat của ion (b 3 - 4*10-8cm) B:hằng số thục nghiệm thay đổi theo chất điện giải18
  20. d) Định luật tác dụng khối lƣợng Định luật tác dụng khối lƣợng: Trong 1 phản ứng hố học số đương lượng của các chất tham gia phản ứng phải bằng nhau (khi ở trạng thái cân bằng) Xét phản ứng hố học A + B = C + D  số đƣơng lƣợng A = số đƣơng lƣợng B -3 -3  VA.CA.10 = VB.CB.10 VA.CA = VB.CB VA,VB: thể tích dd A và B tác dụng vừa đủ CA,CB: nồng độ đƣơng lƣợng của A và B 19
  21. II.1.2 Sự hình thành các phức chất a) Định nghĩa ligand ligand ligand Ion trung tâm + + Ag(NH3)2 = Ag(NH3) + NH3 K1 + Ag(NH3) = Ag+ + NH3 K2 < K1 = 1/β β : hằng số bền Ag(NH3 ) NH3  K1 Ag(NH3 )2  20
  22. b) Các yếu tố ảnh hưởng lên độ bền của phức chất  ảnh hưởng của mơi trường acid/baz (pH) ML = M + L - + α M(OH) OH H α L(H) pH ảnh hƣởng lên dịch chuyển cân bằng của phản ứng  ảnh hƣởng đến độ bền của phức M' L' M L 1 K’= = ML α α ML L H M OH K K’ = αL(H) αM(OH) (pH và K là 2 yếu tố ảnh hƣởng lên độ bền của phức) 21
  23.  Ảnh hưởng của các chất tạo phản ứng khác ZnY2- = Zn2+ + Y4- - + α Zn(OH,NH3) OH , NH3 H α Y(H) K K’= αZn(OH, NH3) αY(H) 22
  24. c) Ứng dụng của phản ứng tạo phức trong hố học phân tích  ứng dụng trong hố phân tích định tính - phát hiện 1 ion (phản ứng cĩ độ nhạy rất cao); - loại ảnh hƣởng của các ion cản trở (hiệu ứng che); - đẩy ion ra khỏi phức chất (dựa vào K của các phức).  ứng dụng trong hố phân tích định lƣợng - Chuẩn độ phức chất; - phƣơng pháp phổ hấp thu phân tử (trắc quang); - phƣơng pháp điện hĩa; - sắc ký trao đổi ion. 23
  25. II.1.3 Khái niệm về điện hố a) Điện thế của điện cực cân bằng- Phương trình Nernst RF a ox 0,06 a ox E E0 *ln E0 *lg nF a red n a red R: hằng số khí (8,315J/độ mol) F: hằng số Faraday (96487 Coulomb) T: nhiệt độ tuyệt đối aox: hoạt độ chất oxi hố 24
  26. b) Các yếu tố ảnh hưởng trên cân bằng oxi-hĩa khử  pH - + 2+ MnO4 + 8H + 5e = Mn + 4H2O 8 0 0,06 MnO4 H  E E MnO ,H /Mn2 log dd 4 5 Mn 2  0 0,06 8 0,06 MnO4  2 E E MnO 4 ,8H /Mn lgH  lg dd 5 5 Mn2  0 E ’MnO4-, 8H+/ Mn2+ 25
  27.  ảnh hƣởng của chất tạo phức Co3+ + e = Co2+ Co3 E E 0,06log   0 Co2  NH3 3+ 2+ Co(NH3)6 + e = Co(NH3)6 3+ -35,2 2+ -4,4 Co(NH3)6 Kpl1-6: 10 ; Co(NH3)6 K1-6: 10 0 E Co3+ /Co2+ = + 1,84v Phƣơng trình Nernst: 3 0' Co NH3 6  E E 0,06log 2 Co NH3 6  E0’ :điện thế oxi hố khử điều kiện 26
  28. c) Hằng số cân bằng của phản ứng oxi hố khử a OX1 + b Red2 = b OX2 + a Red1 (Ce 4+ + Fe 2+ = Ce 3+ +Fe 3+) hằng số cân bằng của p/u này là a b red1  ox2  K a b ox1  red2  p/u đạt tới cân bằng khi Eox= Ered 27
  29. II.2 Lựa chọn phƣơng pháp phân tích • Mơi trƣờng phân tích • Phƣơng pháp áp dụng • Thiết bị • Biểu diển kết quả-Tính sai số 28
  30. II.2.1 Mơi trƣờng phân tích và thiết bị phân tích nƣớc Phƣơng pháp Phân tích chuẩn độ thể tích, cổ điển khối lƣợng đất khơng Phƣơng pháp khí Phân tích quang phổ, hiện đại điện hố, chất sắc ký thải 29
  31. II.2.2 Chọn phƣơng pháp áp dụng Phương pháp Điểm mạnh Điểm yếu Phƣơng pháp -độ chính xác cao; -lƣợng mẫu lớn; cổ điển -chi phí phân tích hợp -tính chọn lọc khơng cao; lý; -thời gian phân tích (thích hợp với -thiết bị đơn giản, chi chậm, hàm lƣợng phí đầu tƣ thấp; lớn) Phƣơng pháp -lƣợng mẫu nhỏ; -chi phí phân tích cao; hiện đại - độ chính xác cao; -chi phí đầu tƣ thiết bị - tính chọn lọc cao; cao; (thích hợp với -thời gian phân tích hàm lƣợng nhanh. vết) 30
  32. Lựa chọn phƣơng pháp thích nghi để áp dụng thƣờng phụ thuộc vào các yếu tố sau:  mục đích phân tích  đăc tính của mẫu phân tích  mức độ yêu cầu phân tích  mức độ chính xác  chi phí khả thi 31
  33. II.2.3 Sai số trong phân tích Δx μ x Cĩ 2 loại sai số: - sai số hệ thống: - sai số ngẩu nhiên : 32
  34. Chƣơng III CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH III.1 Phƣơng pháp chuẩn độ Đây là phƣơng pháp phân tích thể tích, rất thƣờng đƣợc sử dụng. Các thuật ngữ dùng trong phƣơng pháp chuẩn độ:  phản ứng chuẩn độ X + R = C + D chất xác định/ chất chuẩn  điểm tƣơng đƣơng  điểm cuối  chất chỉ thị  đƣờng cong chuẩn độ 33
  35. Phân loại theo cách thức tiến hành chuẩn độ III.1.1 Chuẩn độ trực tiếp Chất chuẩn R đƣợc cho trực tiếp vào chất xác định X, phản ứng hố học xảy ra: X + R = C + D tại điểm tƣơng đƣơng: số đlƣợng X = số đlƣợng R CR.VX = CR.VR 34
  36. III.1.2 Chuẩn độ gián tiếp III.1.2.1 Chuẩn độ thay thế Nguyên tắc: cho thuốc thử AR1 vào dd xác định X, X sẽ thay thế R1 để tạo ra AX, sau đĩ dùng dd chuẩn để xác định hàm lượng R1 III.1.2.2 Chuẩn độ ngược Nguyên tắc: cho lượng thừa (chính xác) thuốc thử R vào dd xác định X, xác định lượng thừa R (sau khi phản ứng với X) bằng dd chuẩn thích hợp 35
  37. III.1.3 Chuẩn độ phân đoạn Thí dụ: - Chuẩn độ hổn hợp (Ca2+ và Mg2+) - Chuẩn độ hổn hợp (Al3+ và Fe3+) - Chuẩn độ hổn hợp (H3PO4 và H2SO4) 36
  38. Phƣơng pháp khối lƣợng III.2 Phương pháp khối lượng III.2.1 Nguyên tắc (ứng dụng phương pháp kết tủa) Xét phản ứng kết tủa mX + nR = XmRn - XmRn được lọc, rửa, nung để chuyển hố thành dạng XaTb 37
  39. 3+ - Al + 3OH (+ H2O) = Al(OH)3.xH2O Al(OH)3.xH2O Al2O3  nung ở 9000C III.2.2 Các điều kiện của chất kết tủa  Yêu cầu đối với dạng kết tủa - phải là chất cĩ tích số tan nhỏ để phản ứng xảy ra một cách định lƣợng; - dạng kết tủa phải dễ lọc và “tinh khiết” sau khi rửa. 38
  40. III.3 Cơng thức tính hàm lƣợng chất kết tủa a*F x *100 G G : lượng cân của mẫu (g) a : khối lượng dạng cân (g) F : hệ số chuyển 39
  41. III. 4 Kết tủa Yêu cầu Dạng tinh thể Dạng vơ định hình (BaSO4) (Fe(OH)3 Dung dịch Pha lỗng trƣớc khi Khơng pha lỗng X, sử X,R phản ứng dụng dd R đđ Tiến hành Cho từ từ R vào X, đun Cho nhanh R vào X, đun nĩng, khuấy trộn mạnh nĩng, khuấy trộn mạnh Lƣợng R tạo Cho lƣợng R vừa đủ Cho lƣợng R vừa đủ dƣ kết tủa dƣ để hạn chế sự tan để hạn chế sự tan của của kết tủa kết tủa Lọc và rửa chờ 1 thời gian để kết Lọc ngay kết tủa và tiến kết tủa tủa hồn tồn , lọc và hành rửa ngay kết tủa rửa ngay kết tủa trên trên giấy lọc giấy lọc 40
  42. Chƣơng IV XỬ LÝ DỮ LIỆU VÀ QUẢN LÝ DỮ LIỆU IV.1 Xử lý dữ liệu IV.1.1 Thu thập dữ liệu IV.1.2 Phân tích sai số:độ chính xác, độ lệch chuẩn, giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng IV.1.3 Tính tốn kiểm tra và trình bày kết quả 41
  43. Các đại lƣợng thống kê và sai số trong phân tích  Giá trị thực  Giá trị thực  là 1 đại lƣợng thƣờng khơng biết đƣợc. Trong thực tế,  đƣợc xem là giá trị trung bình của tồn khối dử liệu đƣợc cung cấp bởi n lần thí nghiệm. s n  xi x i 1 n  Độ lệch đối với 1 giá trị trung bình n  xi x d i 1 n 42
  44. Bảng tra giá trị của Q ở các xác suất 90, 95, 99% Số lần Q lý thuyết TN P =90% P =95% P =99% 3 0,94 0,98 0,99 4 0,76 0,85 0,93 5 0,64 0,73 0,82 6 0,56 0,64 0,74 7 0,51 0,59 0,68 8 0,47 0,54 0,63 9 0,44 0,51 0,60 10 0,41 0,48 0,57 43
  45. IV.5 Biểu diễn các kết quả phân tích theo phƣơng pháp xử lý thống kê Quy tắc chữ số cĩ nghĩa (CSCN) CS khơng tin cậy số đo số CSCN min = 14,53 4 3 ± 0,01 0,00074 2 4 ± 0,00001 3,07 3 7 ±0,01 8,750 4 0 ±0,001 0,01080 4 0 ±0,00001 44
  46. Biểu diễn các kết quả đo theo chuẩn Student sn,x: độ lệch chuẩn mẫu μx xn εp n n x x 2  xi  i n x i 1 s i 1 n n n,x n 1 s s n,x n,x εP t P;f μx xn tP; f n n P: làm trịn tới 2 CSCN (luơn luơn nhƣ vậy) xn : làm trịn theo P td: x= (18,718±0,098)ml 45
  47. IV.2 Quản lý dữ liệu Quản lý dữ liệu Quản lý Quản lý Quản lý Quản lý thiết bị phƣơng kết quả chi phí phân tích pháp 46
  48. Chƣơng V PHÂN TÍCH NƢỚC V.1 Phƣơng pháp lấy mẫu, bảo quản, vận chuyển V.1.1 Cách lấy mẫu - Địa điểm lấy mẫu phải phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu: - Thời gian lấy mẫu V.1.2 Bảo quản, vận chuyển 47
  49. Sơ đồ qui trình phân tích Lấy mẫu & bảo quản Xử lý & lƣu mẫu Phân tích hàm lƣợng chất 48
  50. V.2 Kỹ thuật xử lý mẫu; tách, chiết, làm giàu, hịa tan 49
  51. V.3 Phân tích mẫu V.3.1 Phân tích tại hiện trƣờng  nhiệt độ:  pH:  màu:  mùi :  Clor hoạt động (hoạt tính)  gồm phân tử Cl2, clodioxit ClO2, cloramin - NH2Cl, dicloramin NHCl2, hypoclorit ClO , clorit và clorat.  phương pháp chuẩn độ iod-thiosulfat  phương pháp so màu với thuốc thử o-toluidin 50
  52. V.3.2 Phân tích trong điều kiện phịng thí nghiệm:  Thuật ngữ  DO (Dissolved Oxygen – oxy hồ tan) - DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ơ nhiễm nƣớc của các thuỷ vực.  BOD (Biochemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hố)  COD (Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hố học) 51
  53.  Chỉ tiêu lý-hố 1. độ dẫn điện, độ đục 2. Độ axit, độ kiềm 3. Độ cứng, hàm lƣợng Ca2+, Mg2+ 4. Hàm lƣợng cặn: TS, SS, DS, VS, FS 5. Hàm lƣợng clorua + - - 6. Hàm lƣợng nitơ tổng, NH4 , NO2 , NO3 7. Hàm lƣợng sắt: Fe tổng, Fe2+, Fe3+ 8. Hàm lƣợng natri Na+ 2- 3- 9. Hàm lƣợng SO4 , PO4 10. Hàm lƣợng dầu trong nƣớc (dầu mỡ khống, dầu mỡ động thực vật) 11. Hàm lƣợng kim loại nặng: As, Cd, Cu, Hg, Pb, Sn, Zn, Al, 52
  54. 12. Oxy hồ tan DO 13. Nhu cầu oxy hố học COD 14. Nhu cầu oxy sinh hố BOD5  Chỉ tiêu vi sinh 15. Coliforms, E. Coli (Escherichia coli) (TCVN 6187-2-96; TCVN 6187-2-96 ) 53
  55. Chƣơng VI PHÂN TÍCH KHÍ Mơi trƣờng khơng khí gồm: - Mơi trƣờng khơng khí xung quanh, giao thơng - Mơi trƣờng vệ sinh lao động tại các vị trí làm việc trong khu vực sản xuất hoặc nhà máy, xí nghiệp. - Mơi trƣờng nguồn thải: đối với khí thải từ ống khĩi của nhà máy (nguồn tĩnh), từ ống xả của xe (nguồn động) 54
  56. VI.1 Phƣơng pháp thu mẫu Các phƣơng pháp lấy mẫu (TCVN 5754-1993) - phương pháp trực tiếp dụng cụ đựng mẫu: bình, chai hoặc túi nhựa mềm + lấy mẫu bằng bình hút chân khơng; + lấy mẫu bằng túi nhựa mềm (dạng túi phải phù hợp với khí đƣợc lấy); + lấy mẫu bằng bình chứa sẳn nƣớc (bình phải đầy nƣớc khơng đƣợc cĩ bọt khí) 55
  57. - phương pháp hấp thụ bằng dung dịch (hấp thụ lỏng)  Khơng khí đƣợc hút qua bình đựng dung dịch lỏng, hơi khí đƣợc giử lại bằng cách hồ tan hoặc phản ứng với thuốc thử trong dung dịch  dụng cụ đựng mẫu: 56
  58. - phương pháp hấp thụ bằng chất rắn (hấp thụ rắn)  Khơng khí đƣợc hút qua bình đựng dung dịch lỏng, hơi khí đƣợc giử lại bằng cách hồ tan hoặc phản ứng với thuốc thử trong dung dịch  dụng cụ đựng mẫu: 57
  59. Dụng cụ lấy mẫu - Đầu lấy mẫu; - Lƣu lƣợng kế hoặc đồng hồ đo lƣu lƣợng; - Máy hút khơng khí; - Đồng hồ bấm giây; - Dụng cụ bảo quản mẫu. 58
  60. Phương pháp active sampling  máy hút (High Volume Sampler - 1-10 tầng, hoặc các bộ air sampling - khoảng 4 tầng)  mẫu khơng khí đi qua các tầng giấy lọc với kích thƣớc lổ xốp khác nhau (để phân tầng bụi lơ lửng theo kích thƣớc)  tính hàm lƣợng bụi lơ lửng (theo những kích thƣớc khác nhau) hay nồng độ các chất bám trong bụi lơ lửng trong khơng khí. 59
  61. Phương pháp passive sampling:  mỗi loại passive sampler dùng cho 1 chất (SO2, HCl, NH3, HNO3, acid hữu cơ, )  Sau một thời gian (thƣờng 1 tuần, hoặc 1 tháng), lấy mẫu xuống giải hấp và phân tích.  PP passive sampling được sử dụng rộng rãi ở những nơi khơng cĩ nguồn điện, hẻo lánh, 60
  62. Phương pháp lấy mẫu canister (bình kín đƣợc rút chân khơng)  Phân tích chủ yếu các hợp chất hữu cơ trong khơng khí. Các thiết bị chuyên dụng tự động (phân tích mẫu khí liên tục 24/24) 61
  63. Các phƣơng pháp phân tích mẫu Thơng số Phƣơng pháp xác định (TCVN 5937:2005) SO2 Pararosanilin hoặc huỳnh quang cực tím CO Quang phổ hồng ngoại khơng phân tán (NDIR) NO2 Quang phổ huỳnh quang O3 Hấp thu phân tử tử ngoại (UV) Bụi lơ lửng Lấy mẫu thể tích lớn, phân tích khối lƣợng (TSP) Bụi 10m phân tích khối lƣợng hoặc tách quán tính (PM 10) Pb Lấy mẫu thể tích lớn, phân tích bằng phƣơng pháp AAS * 62
  64. Chƣơng VII PHÂN TÍCH CHẤT THẢI RẮN VII.1 Phƣơng pháp thu mẫu - Mẫu chất thải rắn thƣờng đƣợc lấy ở những bãi rác tập trung (tùy mục đích khảo sát) - Mẫu phải lấy theo 1 qui trình nhất định - Mẫu phải cĩ tính đại diện VII.2 Phân tích mẫu  Chỉ tiêu vật lý: pH, độ ẩm, khối lượng và thành phần rác, tỷ trọng rác 63
  65. Chỉ tiêu hố học: * hàm lượng carbon, * hàm lượng tro, * nitơ tổng, * phốt pho tổng, * kali tổng, canxi, kẽm, magiê, sắt, lưu huỳnh, * hàm lượng chất xơ, hàm lượng tinh bột, * tổng số axit hịa tan, * tổng số chất béo, * chỉ số axit, * hàm lượng nitrat và nitrit, 64
  66. Chỉ tiêu sinh học: * vi sinh vật phân giải xelluloza, * số lượng nhĩm vi sinh vật phân giải hợp chất phốt pho khĩ tan, * nhĩm vi sinh vật cố định nitơ, * vi sinh phân giải xelluloza (tham khảo các phương pháp phân tích chất rắn) 65
  67. Chƣơng VIII PHÂN TÍCH ĐẤT VIII.1 Phƣơng pháp thu mẫu, bảo quản Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu là khâu quyết định trong quá trình xác định tính chất của đất.  mẫu phải đại diện đƣợc cho đối tƣợng nghiên cứu  mẫu phải đƣợc xử lý tốt, đồng nhất, xử lý và bảo quản để mẫu giữ nguyên đƣợc tính chất 66
  68. VIII.2 Qui trình chuẩn bị mẫu phân tích Lấy mẫu Phơi khơ mẫu Mẫu trung bình phân tích Nghiền và rây mẫu Bảo quản mẫu 67
  69. VIII.3 Phân tích mẫu  Xác định pH của đất:  pH nƣớc  pH KCl  pH NaF (đo pH bằng máy đo pH điện cực thuỷ tinh) 68
  70.  Xác định thành phần chất hữu cơ (đây là 1 chỉ tiêu quan trọng của đất) Phƣơng pháp sử dụng (phương pháp Walkley- Black) 1. chuẩn độ oxyhố-khử: 2. xác định theo phƣơng pháp so màu 69
  71.  Xác định thành phần mùn (humus) Sự tích lũy chất hữu cơ trong đất là do hoạt động của vi sinh vật, thực vật cũng nhƣ phân bĩn hữu cơ Thành phần mùn chủ yếu gồm: - nhĩm acid humic tan trong kiềm, khơng tan trong acid; - nhĩm acid fulvic tan trong kiềm, tan trong acid; - nhĩm humin khơng tan trong kiềm 70
  72.  Xác định nitơ +  Phân tích đạm tổng số (nitơ tổng số gồm NH4 , - - nitrit NO2 và nitrat NO3 ) phƣơng pháp chƣng cất Kjeldhal, dùng phƣơng pháp chuẩn độ thể tích hoặc phƣơng pháp so màu để xác định đạm tổng số +  nitơ dạng NH4 trao đổi (nitơ dễ tiêu) + xác định nitơ NH4 bằng phƣơng pháp so màu với thuốc thử Nessler -  nitơ dạng nitrat NO3 khử nitrat bằng hổn hợp Devarda (Cu+Al+Zn) và + chƣng cất NH4 -  nitơ dạng nitrit NO2 - - xác định nitơ NO2 bằng phƣơng pháp so màu ở71 với thuốc thử Griess
  73.  Xác định phosphore (P)  Phosphor tổng số  P dễ tiêu  Kim loại nặng ( Cu, Zn, Pb )  điều kiện phân tích phải đạt yêu cầu chuẩn: - mẫu đất nghiền thật mịn trong cối mã não và qua rây bằng sợi capron, trộn cho thật đồng nhất; - hố chất và nƣớc cất sử dụng phải thật tinh khiết. 72
  74. Các phương pháp xác định kim loại nặng: - phƣơng pháp so màu; - phƣơng pháp AAS; - phƣơng pháp cực phổ.  Dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật  phương pháp xác định: phƣơng pháp sắc ký  phương pháp chuẩn bị mẫu và tiến hành phân tích (theo tiêu chuẩn qui định) Một vài loại thuốc bảo vệ thực vật thơng dụng - thuốc trừ sâu thảo mộc (Rotenone ) - thuốc trừ sâu Clo hữu cơ (Endosulfan ) - thuốc trừ sâu lân hữu cơ (Fenitrothion, Diazinon, Malathion ) - thuốc ức chế sinh trưởng và phát triển cơn trùng(Buprofezin ) 73
  75. PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU PHÂN TỬ PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ PHƢƠNG PHÁP SẮC KÝ 75
  76.  Tiêu chí về hàm lượng chất phân tích: • Hợp phần đa lượng được phân tích bằng các phương pháp hĩa học (thể tích, khối lượng) • Hợp phần vi lượng được phân tích bằng các phương pháp dụng cụ Tiêu chí về độ nhạy và độ chính xác • Những phương pháp dụng cụ cĩ độ nhạy cao hơn phương pháp hĩa học. • Nhưng phương pháp dụng cụ cĩ độ chính xác khơng bằng phương pháp hĩa học. 76
  77. I.1 Phƣơng pháp hấp thu phân tử (MAS: molecular absorption Spectrometry) I.1.1 Nguyên tắc Phổ hấp thu dựa trên việc đo sự giảm đi cuờng độ bức xạ đi qua chất cần phân tích Vùng phổ hấp thu tƣơng ứng với vùng phổ electron (electron liên kết) - vùng 200-400nm (UV) - vùng 400-750nm (VIS) 77 - vùng 750-1000nm (IR gần)
  78. I.1.1 Định luât Beer Lambert: dựa vào ánh sáng đã bị hấp thu bởi vật chất suy ra hàm lƣợng của chất đã hấp thu ánh sáng đĩ I0 A log ε*l*C A: độ hấp thu phân tử I I0:cƣờng độ ban đầu của nguồn sáng I:cƣờng độ ánh sáng sau khi đi qua dd : hệ số hấp thu phân tử khi C(mol/L và l=1cm) l: bề dày dung dịch lớp hấp thu C: nồng độ dung dịch cần xác định 78
  79. Phương pháp định lượng 1. Xây dựng dãy chuẩn: 2. Từ dữ liệu độ hấp thu A ~ theo nồng độ, ta suy ra phƣơng trình hồi quy cĩ dạng A = a+bC 3. Đo độ hấp thu của dung dịch chứa chất phân tích chƣa biết nồng độ (gọi là dung dịch mẫu). Dựa vào phƣơng trình hồi quy ta suy ra nồng độ của chất phân tích cĩ trong dung dịch mẫu. 79
  80. Ứng dụng: • Phân tích nước • Nơng nghiệp • Địa chất • Cơng nghiệp • Dược phẩm • Sinh hĩa • Y Tế 80
  81. I.2 Phƣơng pháp hấp thu nguyên tử (AAS: Atomic-Absorption Spectrometry ) I.2.1 Nguyên tắc Phƣơng pháp này dựa trên sự hấp thu chọn lọc các bức xạ điện từ đặc trƣng của hơi nguyên tử của nguyên tố cần xác định Các nguyên tử ở mức năng lƣợng E0 sẽ hấp thu tia I và chuyển lên mức Ej E0 + h j0 Ej 81
  82. Các bộ phận chính của thiết bị đo phổ hấp thu nguyên tử - Nguồn bức xạ (đèn cathod rỗng) - Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc (các kính lọc sáng) - Bộ phận nguyên tử hố: ngọn lửa (F-AAS) - hay lị graphit (G-AAS) - Detector + bộ phận khuếch đại 82
  83. Bản chất của thế điện cực Thế điện cực cĩ bản chất tương đối: giá trị thế của nĩ phụ thuộc vào giá trị thế của một điện cực được chọn làm điện cực quy chiếu. 83
  84. Điện cực màng chọn lọc dựa trên các muối Ag -  Chọn lọc Cl : Ag2S + AgCl 2-  Chọn lọc S : Ag2S -  Chọn lọc CN : Ag2S + AgCl  Chọn lọc Pb: Ag2S + PbS  Chọn lọc Cu: Ag2S + CuS 84
  85. Phƣơng pháp điện thế trực tiếp • Hệ gồm: điện cực màng chọn lọc • Điện cực so sánh • Đo pH là một trường hợp tiêu biểu • Thực hiện bằng 2 cách: dựng đường chuẩn hoặc thêm chuẩn: giữa thế đo được và nồng độ dung dịch chuẩn (hoặc thêm chuẩn). 85
  86. Một số ứng dụng thơng thường • Đo pH • Đo độ dẫn • Đo điện thế • Phương pháp von-ampe 86
  87. Phƣơng pháp sắc ký  Phƣơng pháp sắc ký là phƣơng pháp tách các chất dựa vào sự tƣơng tác khác nhau của các chất này với pha tĩnh và pha động.  Quá trình tách gồm 2 giai đoạn:  Giai đoạn giữ các chất trên pha tĩnh  Giai đoạn triển khai và rửa giải: cho pha động qua để tách các chất 87
  88. Các phƣơng pháp sắc ký Phƣơng pháp Sắc ký Pha động Pha tĩnh khí-lỏng khí lỏng khí-pha rắn khí chất rắn phân bố lỏng lỏng giấy lỏng lỏng bản mỏng lỏng lỏng/rắn gel lỏng lỏng trao đổi ion lỏng chất rắn 88
  89.  Sắc ký khí (pha động là khí) thƣờng áp dụng để tách các chất rắn, lỏng, khí dể bay hơi và bền ở nhiệt độ cao (M 2000 89
  90. Tài liệu tham khảo 1. Hố phân tích, Nguyễn Thị Thu Vân, 2004, Đại học Quốc gia T.P Hồ Chí Minh. 2. Cơ sở hố phân tích, Từ Vọng Nghi và cộng sự, 2007, nhà xuất bản Giáo dục Hà Nội. 3. Cơ sở hố học phân tích, A.P. Kreskov, Từ Vọng Nghi và Trần Tứ Hiếu dịch, NXB Đại học và giáo dục chuyên nghiệp 4. Các TCVN liên quan (phƣơng pháp thử) 5. Environmental Analysis, D.Barcelĩ,1993, Elsevier, London-New York-Tokyo. 6. Fundamentals of Environmental Chemistry, Manahan, Stanley E., 2001, Boca Raton, CRC Press LLC. 90