BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Phạm Tuấn Linh
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT QuEChERS GC/MS 3 SIM
ĐỂ PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI DƢ LƢỢNG HÓA CHẤT BẢO VỆ
THỰC VẬT TRONG ĐẤT
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 62.44.01.18
DỰ THẢO
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA PHÂN TÍCH
Hà Nội, 2018
2
Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ -
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. Vũ Đức Lợi
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS. TS. Nguyễn Hồng Khánh
Phản biện 1: …
Phản biện 2: …
Phản biện 3: ….
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Học viện
họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam
vào hồi …..… giờ .., ngày …… tháng …….. năm 2019
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Hiện nay trên thế giới, có trên 1500 loại hóa chất bảo vệ thực
vật đã và đang được sử dụng, phân loại dựa trên thành phần, cấu tạo
hóa học (cơ Clo, cơ Phốt pho, Carbamate, Pyrethroid…) hay theo
công dụng (thuốc trừ sâu, trừ nấm, trừ cỏ…).
Tại Việt Nam, hóa chất bảo vệ thực vật ngày càng được sử
dụng phổ biến với chủng loại ngày càng tăng (từ 189 hoạt chất năm
2003 lên 437 hoạt chất năm 2010).
Các hóa chất bảo vệ thực vật đều là những chất ô nhiễm, có
thời gian phân hủy kéo dài nên tồn tại lâu trong môi trường. Do đó,
theo thời gian, trong môi trường đất sẽ tồn tại dư lượng nhiều loại
hóa chất bảo vệ thực vật khác nhau.
Các hóa chất bảo vệ thực vật trong đất, thông qua chuỗi thực
phẩm có thể phân tán vào cơ thể người, gây ảnh hưởng trực tiếp đến
sức khỏe. Vì vậy, việc xác định dư lượng HCBVTV trong đất là cần
thiết, giúp người nông dân chuyển đổi sang nền nông nghiệp hữu cơ
(nông nghiệp sạch và an toàn)
Hiện nay, công tác đánh giá dư lượng hóa chất bảo vệ thực
vật trong đất được tiến hành riêng theo từng nhóm chất, mỗi nhóm có
qui trình phân tích riêng làm tăng chi phí phân tích, kéo dài thời gian
và quy trình phân tích cũng phức tạp hơn.
Do đó, đề tài “Nghiên cứu phát triển kỹ thuật QuEChERS
GC/MS 3 SIM để phân tích đồng thời dư lượng hóa chất bảo vệ thực
vật trong đất” được thực hiện nhằm giảm thời gian phân tích, giảm
thiểu các bước phân tích, ít tiêu tốn hóa chất và đạt hiệu suất thu hồi
cao hơn.
2
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng phương pháp phân tích mới, nhanh, đơn giản để phân
tích đồng thời dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật thuộc các nhóm
hoạt chất khác nhau (bao gồm nhóm cơ clo, cơ phốt pho, cacbamat,
pyrethroid) trong môi trường đất trên thiết bị GC/MS với quá trình
xử lý mẫu theo kỹ thuật QuEChERS.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
- Nghiên cứu thiết lập các thông số trên hệ thiết bị GC/MS: chế độ
bơm mẫu, chương trình nhiệt độ, điều kiện cho hệ khối phổ.
- Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện chiết và làm sạch mẫu: dung
môi và thời gian chiết, các yếu tố ảnh hưởng, các chất làm sạch.
- Đánh giá phương pháp: xác định giới hạn định lượng, khoảng
tuyến tính, hiệu suất thu hồi, độ lặp lại
- Áp dụng phân tích 30 mẫu đất và so sánh với 04 phòng thí
nghiệm trong và ngoài nước
4. Đóng góp mới của luận án
- Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam cho phân tích
hóa chất bảo vệ thực vật trong mẫu đất theo phương pháp
QuEChERS.
- Phương pháp sử dụng kỹ thuật chiết d-SPE thay vì chiết soxhlet
nên thời gian xử lý mẫu giảm từ 24 h xuống còn 25 phút, dung
môi chỉ cần 15 ml (phương pháp thông thường cần tối thiểu 300
ml).
- Phương pháp có thể xác định đồng thời 103 hóa chất BVTV trong
mẫu đất (công bố mới nhất chỉ có 42 hoạt chất được xác định
đồng thời trong mẫu đất)
- Chỉ sử dụng hệ thiết bị phân tích GC/MS (công bố quốc tế thường
là thiết bị sắc ký khối phổ 2 lần GC/MS/MS).
3
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
Hóa chất bảo vệ thực vật (thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm hoặc
thuốc trừ sâu) là những chất gây ô nhiễm môi trường thường được
tìm thấy trong đất, nước, khí quyển và các sản phẩm nông nghiệp,
với hàm lượng cao, có thể gây ảnh hưởng tới môi trường. Mặc dù,
với hàm lượng thấp, hóa chất bảo vệ thực cũng có thể gây ra tác
dụng phụ đối với con người, thực vật, động vật và hệ sinh thái, tuy
nhiên, việc áp dụng thuốc trừ sâu vẫn tăng lên đáng kể trong vài thập
kỷ qua, dẫn đến nguy cơ tiềm ẩn cho sức khỏe con người. Thực tế,
hơn 95% hóa chất bảo vệ thực vật bị phun ra ngoài (thường là môi
trường đất) mà không tới được mục tiêu mong muốn. Vì vậy, nhu
cầu xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất đã trở nên
cấp bách.
Việc phân tích dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất
thường bao gồm công đoạn chuẩn bị mẫu và định lượng trên thiết bị.
Mục đích của việc chuẩn bị mẫu là tách được lượng vết các chất
phân tích và loại bỏ các chất ảnh hưởng từ nền. Các bước chuẩn bị
mẫu thường bao gồm đồng nhất, chiết xuất và làm sạch.
Do nồng độ hóa chất bảo vệ thực vật trong đất rất thấp, nên
cần thiết phải có một kỹ thuật đủ mạnh để chiết tách, không làm mất
mẫu. Các kỹ thuật thường được áp dụng là khuấy trộn cơ học bằng
cách lắc, siêu âm, vi sóng và chiết rắn - lỏng (ví dụ: chiết Soxhlet;
chiết áp suất, chiết siêu tới hạn). Phương pháp làm sạch phổ biến
nhất dựa trên kỹ thuật chiết pha rắn bằng cách sử dụng cột nhồi
florisil. Các phương pháp này tuy có hiệu quả, nhưng tốn thời gian
(kéo dài tới 1,5 ngày), phức tạp và tốn kém.
4
Do đó, việc phát triển các phương pháp phân tích mới để xác
định đa dư lượng các hóa chất bảo vệ thực vật trong đất đã được
quan tâm nghiên cứu.
Các nghiên cứu trong phương pháp phân tích tập trung vào
quá trình chiết tách các chất hữu cơ từ các nền mẫu khác nhau, làm
giảm thời gian phân tích, giảm thiểu số bước tiến hành, sử dụng ít
hóa chất hơn và mang lại hiệu suất thu hồi hồi cao hơn. Năm 2003,
Michelangelo Anastassiades đã phát triển một phương pháp chiết
tách đa dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong rau quả. Phương
pháp này được gọi là QuEChERS, viết tắt của Quick, Easy, Cheap,
Rugged và Safe. Phương pháp dựa trên cơ sở chiết pha rắn phân tán
(d-SPE). Trong d-SPE, hóa chất bảo vệ thực vật được chiết bằng
dung môi không pha trộn với dung dịch có độ khoáng hóa cao, để tạo
ra sự phân tách pha lỏng – lỏng.
Phương pháp QuEChERS đã trở nên phổ biến trong xác định
nhiều loại dư lượng hóa chất, chủ yếu là thuốc trừ sâu trong các mẫu
thực phẩm khác nhau do tính đơn giản, chi phí thấp, hiệu quả cao và
ít công đoạn thực hiện. Phương pháp QuEChERS là phương pháp
khung, linh hoạt, dễ dàng thay đổi tùy thuộc vào đặc tính chất cần
phân tích, nền mẫu, thiết bị cũng như điều kiện tại mỗi phòng thí
nghiệm. Tuy nhiên, phương pháp QuEChERS vẫn chưa phổ biến cho
phân tích dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất, số lượng hóa
chất bảo vệ thực vật được phân tích đồng thời còn hạn chế.
Hiện nay, tại Việt Nam, mới chỉ có các nghiên cứu áp dụng
phương pháp QuEChERS trong phân tích hóa chất bảo vệ thực vật
trong thực phẩm và dược liệu. Dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật
trong đất, vẫn được xác định theo phương pháp truyền thống, trên
thiết bị GC / ECD hoặc GC / NPD, với chiết Soxhlet.
5
CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.1 Hoá chất và thiết bị
Chuẩn đơn của mỗi hóa chất BVTV được hòa tan trong dung môi MeCN với nồng độ 2,00 mg/ml, bảo quản ở -200C.Chuẩn hỗn hợp 10µg/ml được pha từ các dung dịch chuẩn đơn. Hệ thống sắc kí
khí khối phổ GC/MS QP 2010 (Shimadzu), cột phân tích DB 5 MS
2.2 Thiết lập các nội dung nghiên cứu
2.2.1 Lựa chọn đối tượng hoá chất BVTV
103 hóa chất bảo vệ thực vật thuộc các nhóm khác nhau, đã và
đang được sử dụng phổ biến trong canh tác nông nghiệp tại Việt nam
cũng như trên thế giới và có tính chất hóa lý phù hợp cho phân tích
trên thiết bị GC/MS đã được lựa chọn.
2.2.2 Nghiên cứu, lựa chọn các điều kiện vận hành thiết bị sắc ký
khí khối phổ (GC-MS)
Lựa chọn nhiệt độ cổng bơm mẫu và tốc độ bơm mẫu, thể tích -
bơm mẫu và tốc độ khí mang
- Lựa chọn chương trình nhiệt độ
- Lựa chọn mảnh phổ phân tích
2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình tách chiết (xử lý mẫu).
- Lựa chọn dung môi và thời gian chiết mẫu
- Ảnh hưởng của thành phần nền mẫu: pH, ion tự do, cỡ hạt,
chất hữu cơ
- Ảnh hưởng của các chất hấp phụ
2.3 Xây dựng qui trình phân tích.
Từ các kết quả nghiên cứu thu được, xây dựng qui trình phân tích
bao gồm: xử lý mẫu và các thông số cài đặt trên thiết bị GC/MS. Qui
trình thiết lập được đánh giá độ thu hồi, độ lặp lại, khoảng tuyến tính
và giới hạn phát hiện, định lượng của phương pháp.
6
2.4 Đánh giá thông qua phân tích mẫu thực tế
Áp dụng qui trình đã xây dựng để phân tích 30 mẫu đất trồng
lúa và trồng rau được lấy ở Nam Định, Nghệ an, Hà Nội với đặc
điểm pH, ion trao đổi và chất hữu cơ khác nhau. Kết quả cũng được
so sánh với 04 phòng thí nghiệm phân tích tại Việt Nam và Hàn
Quốc.
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Nghiên cứu, lựa chọn các điều kiện vận hành thiết bị sắc ký
khí khối phổ (GC-MS)
3.1.1 Lựa chọn nhiệt độ cổng bơm mẫu và tốc độ bơm mẫu
Với chế độ bơm mẫu chậm, độ nhạy của tất cả các HCBVTV
khảo sát đều thấp hơn 50% so với chế độ bơm mẫu nhanh và trung
bình. Ngoài ra, độ ổn định cũng không cao, hầu hết %RSD > 30%.
Độ nhạy đã được cải thiện đáng kể và cũng không có sự
khác biệt lớn giữa 2 chế độ bơm mẫu nhanh và trung bình. Tuy
nhiên, chế độ bơm mẫu nhanh ổn định hơn, %RSD đều < 10% ở tất
cả các nhiệt độ khảo sát.
Cũng có thể nhận thấy, độ nhạy các chất tương đối đồng đều tại các nhiệt độ khác nhau và đạt cực đại tại 2600C (ngoại trừ permethrine tại 2100C). Tuy nhiên, tại nhiệt độ 2600C và ở chế độ bơm mẫu nhanh có độ ổn định cao nhất với độ lệch chuẩn tương đối
%RSD trong khoảng 2-4%.
Từ các kết quả nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ cổng bơm mẫu tối ưu cho phân tích các hóa chất BVTV là 260 oC và tốc độ bơm mẫu đặt ở chế độ “Fast”.
7
3.1.2 Thể tích bơm mẫu và tốc độ khí mang
Ảnh hưởng của tốc độ khí mang tuân theo phương trình van
Deemter. Theo kết quả tính toán, thể tích bơm mẫu thích hợp đối với
MeCN từ 1,0 đến 1,2 L. Từ tính toán lý thuyết trên, kết hợp với tốc
độ khí mang tiến hành thực nghiệm tìm ra thể tích bơm mẫu 1,0 L
và tốc độ khí mang 1.7 mL/phút là phù hợp cho việc phân tích các
hóa chất BVTV.
3.1.3 Chương trình nhiệt độ
06 chương trình nhiệt độ
350
đã được thử nghiệm. Kết
300
quả cho thấy chương trình
250
số 6 có khả năng phân
200
150
100
50
20
10
25
15
35
30
0
5
tách tốt nhất. Cụ thể, nhiệt độ ban đầu 60oC, giữ trong 1 phút; từ 60oC đến 180oC, mỗi phút tăng 20oC; từ 180oC đến 190oC, mỗi phút tăng 10oC; từ 190oC đến 240oC, mỗi phút tăng 3oC; từ 240oC đến 300oC, mỗi phút tăng 10oC và giữ ở 300oC trong 5 phút.
Hình 3.9. Sắc đồ hỗn hợp chuẩn theo chương trình nhiệt độ thiết lập
8
Chương trình 1 Chương trình 2 Chương trình 3 Chương trình 4 Chương trình 5 Chương trình 6
Terbufos & Quintozene
Diazinon, Etrimfos & BHC-delta
Chlorpyrifos, Fenthion & Parathion
Fludioxonil & Isoprothiolane
pp’-DDE, Oxadiazone & op-DDD
pp’-DDD, op-DDT & Ethion
Hình 3.10. Độ phân giải của một số hóa chất BVTV theo các chương trình nhiệt độ
9
3.1.4 Lựa chọn mảnh phân tách
Việc lựa chọn mảnh phân tách chính cho định lượng dựa trên các
tiêu chí ưu tiên sau: Mảnh phân tách chính của hóa chất BVTV (M+: Mother ion); Nếu không có mảnh phân tách chính, lựa chọn mảnh phân tách
có tín hiệu cao nhất. Ưu tiên lựa chọn mảnh phân tách có m/z lớn
hơn 100 để tránh ảnh hưởng của mảnh tạo thành do dung môi;
Tránh sử dụng mảnh tạo thành giống nhau của các hóa chất
BVTV có thời gian rửa giải liền kề.
Trên cơ sở các sắc đồ khối thu được, các mảnh phân tách chính và
mảnh phân tách phụ đã được thiết lập.
3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của quá trình tách chiết (xử lý mẫu)
3.2.1 Lựa chọn dung môi chiết
Bảng 3.6 cho thấy: MeCN có độ thu hồi và độ lặp lại tốt nhất
trong số các dung môi nghiên cứu và được sử dụng là dung môi cho
công tác chiết mẫu.
Bảng 3.6. Độ thu hồi, độ lệch chuẩn của các hoá chất BVTV theo
các dung môi chiết khác nhau
Dung môi Độ thu hồi (%) RSD (%)
MeCN 84 - 111 3 - 17
MeOH 40 - 142 3 - 26
EtOAc 72 - 111 1 - 30
Acetone 59 - 126 1 - 45
3.2.2 Lựa chọn thời gian chiết mẫu
Thời gian chiết mẫu 1 phút, 3 phút, 5 phút, 10 phút và 20
phút theo kỹ thuật QuEChERS đã được nghiên cứu, khảo sát. Kết
quả cho thấy thời gian chiết mẫu 3 – 5 phút phù hợp nhất (bảng 3.8)
10
Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả của ảnh hưởng thời gian chiết mẫu
Thời gian chiết
1 phút 3 phút 5 phút 10 phút 20 phút
Độ thu hồi (%) 47-114 69-110 69-111 67-119 63-111
% RSD 2-44 1-19 2-18 1-16 1-22
Số HCBVTV có độ thu hồi < 50% 0 0 0 0 1
Số HCBVTV có độ thu hồi 50-60% 0 0 0 0 5
Số HCBVTV có độ thu hồi 60-70% 1 2 4 7 11
Số HCBVTV có độ thu hồi >70% 102 101 99 96 86
3.2.3 Ảnh hưởng của các chất hấp phụ
Các chất ảnh hưởng có cực đại hấp thụ trong khoảng bước
sóng từ 190 – 230 nm, gồm các chất béo (max = 205 - 233 nm), các hợp chất đường (max = 190 nm); và triaglycerol (max = 210 nm).
Hình 3.14. Hiệu quả loại bỏ các chất ảnh hưởng bởi các chất hấp
phụ (a) florisil; (b) C18; (c) PSA; và (d) GCB.
Kết quả thực nghiệm (hình 3.14) cho thấy, florisil, C18, PSA
với hàm lượng 20 mg/mL và GCB với hàm lượng 10 mg/L đều có
khả năng làm sạch.
11
Hình 3.16. Sắc đồ mẫu đất được làm sạch bởi các chất hấp phụ
khác nhau
12
Tuy nhiên, khi quan sát đường nền cũng như cường độ các tạp
chất trong sắc đồ (hình 3.16), có thể nhận thấy:
- Với florisil: đường nền dâng lên đến 150.000 và đến phút
thứ 18 mới giảm về đường nền cơ sở. Tạp chất còn rất
nhiều với cường độ cao.
- Với C18 và GCB: đường nền dâng lên đến 100.000 và sau
11 phút mới giảm về đường nền cơ sở
- Với PSA: đường nền chỉ dâng lên 60.000 giảm về đường
nền cơ sở (50.000) sau 8 phút
Do đó, chất hấp phụ được lựa chọn cho quá trình làm sạch
các HCBVTV trong mẫu đất là PSA (500mg) và GCB (10mg)
3.2.4 Ảnh hưởng của thành phần nền mẫu
- Ảnh hưởng của pH:
pH có thể ảnh hưởng đến tính chất hóa lý của hóa chất
BVTV cũng như đến hiệu quả chiết mẫu. Với đất trồng trọt, canh tác,
pH đất dao động trong khoảng 5,5 – 8,5.
Kết quả thực nghiệm cho thấy pH từ 5 đến 9 có ảnh hưởng
không rõ rệt tới quá trình chiết tách. Độ thu hồi không sai khác nhiều
và trong khoảng 75 – 110% với % RSD dao động từ 1 – 18%.
- Ảnh hưởng của ion tự do
Các ion tự do làm tăng mức độ ion của hỗn hợp giúp quá
chiết HCBVTV được dễ dàng hơn. Tuy nhiên, một số kim loại có
khả năng tạo phức như Co, Cd và Cu sẽ làm giảm khả năng tách
chiết một số HCBVTV có độ phân cực cao.
Các nghiên cứu với hàm lượng Cu 1000 mg/kg cho thấy
không gây ảnh hưởng tới quá trình chiết tách các hóa chất BVTV
trong đất. Độ thu hồi dao động từ 69 – 110% với % RSD từ 1 – 17%.
13
- Ảnh hưởng của cỡ hạt mẫu và hàm lượng chất hữu cơ:
Các nghiên cứu tiến hành với mẫu có hạt thô (< 2mm), hạt
mịn (< 0,05 mm) và hàm lượng chất hữu cơ (10%) cho thấy: mẫu
được nghiền qua rây 2 mm và hàm lượng chất hữu cơ không vượt
quá 10% sẽ không ảnh hưởng tới hiệu suất chiết tách mẫu.
Xây dựng qui trình phân tích 3.3
3.3.1 Qui trình chuẩn bị mẫu
Công tác chuẩn bị mẫu được thể hiện tóm tắt trong hình 3.18
10ml H2O + IS. Lắc 1 phút. Đợi 30 phút
10 g mẫu/ống ly tâm 50ml
4g MgSO4 và 1g NaCl
10ml MeCN
Lắc trong 3 phút Ly tâm 4.000 vòng/phút trong 5 phút
Lấy 2ml dịch chiết/ống 5ml
150mg MgSO4, 50mg PSA, 10mg GCB
Lắc 30 giây Ly tâm 4.000 vòng/phút trong 5 phút
Lấy 0,5ml phân tích
Hình 3.18. Sơ đồ qui trình chuẩn bị mẫu
3.3.2 Qui trình phân tích trên thiết bị
a) Các điều kiện cho GC Nhiệt độ cổng bơm mẫu: 260 oC; Thể tích bơm mẫu: 1,0 L; Tốc
độ dòng khí: 1.7 mL/phút;
14
Chương trình nhiệt độ của lò GC: nhiệt độ ban đầu 60oC, giữ trong 1 phút; từ 60oC đến 180oC, mỗi phút tăng 20oC; từ 180oC đến 190oC, mỗi phút tăng 10oC; từ 190oC đến 240oC, mỗi phút tăng 3oC; từ 240oC đến 300oC, mỗi phút tăng 10oC và giữ ở 300oC trong 5 phút.
Chế độ lấy mẫu: chế độ splitless với thời gian lấy mẫu là 1 phút.
b) Các điều kiện cho MS
- Nhiệt độ: nguồn ion: 200oC; bộ liên kết (interface) giữa hệ thống
sắc kí khí và MS: 280oC.
- Ở chế độ Scan, m/z bắt đầu từ 50, m/z kết thúc là 700 với tốc độ
quét là 1428.
- Thời gian lưu, mảnh phân tách chính (định lượng) và các mảnh
phân tách phụ (định tính) được trình bày tại bảng 3.10
3.4 Đánh giá phƣơng pháp
3.4.1 Xác định độ thu hồi của phương pháp
10 gam đất (không chứa hóa chất BVTV) được nghiền đến
cỡ hạt 2 mm, thêm chuẩn để đạt nồng độ 50, 100 và 500 ug/kg. Kết
quả cho thấy % độ thu hồi của các hóa chất bảo vệ thực vật nghiên
cứu đều trong khoảng 73 – 115% (n=5). Không có nhiều khác biệt về
độ thu hồi giữa 1 lần và 2 lần chiết.
3.4.2 Xác định giới hạn phát hiện của phương pháp
Mẫu đất thêm chuẩn với nồng độ 5 µg/kg và 10 µg/kg được
phân tích theo qui trình đã thiết lập. Từ đó xác định được giá trị S/N.
Dựa vào giá trị S/N để tính toán ước lượng giá trị phát hiện (LOD)
và định lượng (LOQ) của phương pháp. S/N ≥ 3 sẽ là LOD và S/N ≥
10 sẽ là LOQ (bảng 3.11)
15
Bảng 3.10. Thời gian lưu, các mảnh định lượng và định tính (m/z)
Thời Mảnh Mảnh Thời Mảnh Mảnh Tên Tên gian lưu chính phụ gian lưu chính phụ
342, 199 12,064 188 160, 146 Carbofenothion 19,919 157 Alachlor
265, 293 13,357 263 Chlordane-cis 15,959 373 377, 272 Aldrin
19,78 148 206, 234 Chlordane-trans 15,461 373 272, 237 Benalaxyl
9,881 219 181, 109 Chlorfenapyr 17,626 59 247, 408 BHC-alpha
10,341 183 219, 109 Chlorfenvinphos 14,69 267 323, 295 BHC-beta
10,545 181 219, 109 Chlorobenzilate 18,333 251 139, 111 BHC-delta
10,441 109 109, 181 Chlorpropham 9,413 127 213, 171 BHC-gamma
23,118 181 166 Chlorpyrifos 13,218 197 314, 258 Bifenthrin
27,325 170 112, 141 Chlorpyrifos-methyl 11,874 286 125, 199 Bitertanol
12,79 207 164, 190 Cyfluthrin 28,569 163 226, 206 Bromacil
17,224 105 172, 305 Cyhalothrin 25,481 181 208, 180 Buprofezin
9,674 159 127, 270 Diazinon 10,692 179 137, 304 Cadusafos
12,953 123 224, 167 14,938 79 149, 117 Dichlofluanid Captan
16
Thời Mảnh Mảnh Thời Mảnh Mảnh Tên Tên gian lưu chính phụ gian lưu chính phụ
Dichlorobenil 7,131 171 173, 136 Etrimfos 11,074 292 277, 181
Dichlorvos 6,379 109 185, 145 Fenamidone 23,448 238 268, 281
Dimethenamid 11,735 154 230, 203 Fenitrothion 12,737 277 125, 260
Dimethipin 10,323 118 124, 76 Fenobucarb 8,976 121 150, 207
Diniconazole 18,47 268 281, 232 Fensulfothion 18,35 293 308, 141
Dithiopyr 12,401 354 286, 237 Fenthion 13,36 278 169, 125
Edifenphos 20,06 173 109, 310 Fipronil 14,447 367 369, 213
Endosulfan-alpha 15,459 241 195, 265 Fludioxonil 16,551 248 127, 182
Endosulfan-beta 15,961 241 195, 265 Flusilazole 17,176 233 206, 165
Endosulfan-sulfate 20,065 272 387, 229 Flutolanil 16,445 173 281, 145
Endrin 17,863 263 265, 245 Folpet 15,147 260 295, 262
EPN 22,841 157 185, 141 Hexaconazole 16,485 214 234, 175
Esprocarb 13,005 222 162, 91 Iprobenfos 11,315 204 91, 123
Ethion 18,768 231 153, 97 Isofenphos 14,645 213 121, 185
17
Thời Mảnh Mảnh Thời Mảnh Mảnh Tên Tên gian lưu chính phụ gian lưu chính phụ
Isoprocarb 8,454 121 136, 103 Oxadiazon 16,983 175 258, 302
Isoprothiolane 16,626 118 162, 189 Parathion 13,35 291 139, 109
Kresoxim-methyl 17,331 116 206, 131 Parathion-methyl 12,041 263 125, 109
Malathion 13,011 125 173, 158 Penconazole 14,535 248 159, 213
Mepanipyrim 16,086 222 223, 111 Pendimethalin 14,312 252 191, 162
Methidathion 15,405 145 85, 125 Permethrin 27,547 183 163, 127
Methoprene 15,334 73 111, 153 Phenamiphos 16,282 303 288, 154
Metolcarb 7,945 108 106, 90 Phosalone 24,555 182 367, 121
Mevinphos 7,668 127 192, 109 Pirimicarb 11,269 166 238, 72
Molinate 8,546 126 187, 98 Pirimiphos-ethyl 13,941 318 333, 304
Myclobutanil 17,052 179 150, 206 Pirimiphos-methyl 12,658 290 305, 276
18,681 235 236, 165 Napropamid 16,303 72 128, 100 pp'-DDD
16,887 246 318, 176 o,p’-DDD 17,135 235 281, 165 pp'-DDE
20,406 235 165, 199 o,p’-DDT 18,755 235 165, 199 pp'-DDT
18
Thời Mảnh Mảnh Thời Mảnh Mảnh Tên Tên gian lưu chính phụ gian lưu chính phụ
Pretilachlor 16,635 238 262, 202 Tebuconazole 21,063 250 125, 163
Probenazole 12,867 130 159, 103 Terbufos 10,591 231 153, 186
Procymidone 15,005 96 283, 67 Terbuthylazine 10,579 214 173, 130
336 171, 101 Tetraconazole 13,563 Profenofos 16,739 339 374, 208
100 257, 125 Thiobencarb 13,277 Prometryn 12,348 241 226, 184
309 267, 162 Tokuthion 16,554 Propanil 11,789 161 217, 162
265 250, 125 Tolclofos-methyl 12,074 Propoxur 8,993 110 152, 81
112 168, 128 Triadimenol 15,332 Pyridaben 27,726 147 117, 309
306 264, 290 Trifluralin 9,397 Pyridaphenthion 22,43 340 199, 188
Vamidothion 15,957 87 145, 109 Quintozene 10,439 237 249, 295
19
Bảng 3.1. Giới hạn phát hiện của phương pháp
No.
Pesticides
LOD µg/kg LOQ µg/kg
1. Alachlor 4 11
2. Aldrin 1 4
3. Benalaxyl 2 7
4. BHC-alpha 4 13
5. BHC-beta 3 10
6. BHC-delta 4 14
7. BHC-gamma 3 10
8. Bifenthrin 2 7
9. Bitertanol 11 33
10. Bromacil 7 23
11. Buprofezin 3 10
12. Cadusafos 3 8
13. Captan 2 7
14. Carbophenothion 8 24
15. Chlordane-cis 3 8
16. Chlordane-trans 3 8
17. Chlorfenapyr 0,3 1
18. Chlorfenvinphos 10 31
19. Chlorobenzilate 2 5
20. Chlorpropham 4 12
21. Chlorpyrifos 5 15
22. Chlorpyrifos-methyl 4 12
23. Cyfluthrine 11 34
24. Cyhalothrin 6 18
25. Diazinon 4 13
20
No.
Pesticides
LOD µg/kg LOQ µg/kg
26. Dichlofluanid 3 10
27. Dichlorobenil 3 9
28. Dichlovos 3 11
29. Dimethenamid 2 7
30. Dimethipin 6 17
31. Diniconazole 9 28
32. Dithiopyr 2 7
33. Edifenphos 8 25
34. Endosulfan-alpha 9 28
35. Endosulfan-beta 7 22
36. Endosulfan-sulfate 7 21
37. Endrine 7 20
38. EPN 6 18
39. Esprocarb 1 4
40. Ethion 7 22
41. Etrimfos 9 27
42. Fenamidone 4 12
43. Fenitrothion 7 22
44. Fenobucarb 2 7
45. Fensulfothion 7 21
46. Fenthion 3 8
47. Fipronil 5 15
48. Fludioxonil 6 19
49. Flusilazole 8 25
50. Flutolanil 2 7
51. Folpet 4 11
21
No.
Pesticides
LOD µg/kg LOQ µg/kg
52. Hexaconazole 5 16
53. Iprobenfos 3 10
54. Isophenphos 7 22
55. Isoprocarb 4 11
56. Isoprothiolane 3 8
57. Kresoxim-methyl 2 6
58. Malathion 5 15
59. Mepanipyrim 3 10
60. Methidathion 4 12
61. Methoprene 2 5
62. Metolcarb 2 8
63. Mevinphos 10 30
64. Molinate 2 5
65. Myclobutanil 12 35
66. Napropamid 6 18
67. op-DDD 2 6
68. op-DDT 2 7
69. Oxadiazone 3 9
70. Parathion 2 7
71. Parathion-methyl 8 23
72. Penconazole 9 27
73. Pendimethalin 3 10
74. Penthoate 6 17
75. Permethrine 2 5
76. Phenamiphos 8 26
77. Phosalone 5 15
22
No.
Pesticides
LOD µg/kg LOQ µg/kg
78. Pirimicarb 1 4
79. Pirimiphos-ethyl 6 17
80. Pirimiphos-methyl 4 11
81. pp-DDD 3 8
82. pp-DDE 3 8
83. pp-DDT 2 6
84. Pretilachlor 4 11
85. Probenazole 7 20
86. Procymidone 2 6
87. Profenofos 6 17
88. Prometryn 4 12
89. Propanil 4 11
90. Propoxur 3 10
91. Pyridaben 2 7
92. Pyridaphenthion 8 24
93. Quintozene 5 15
94. Tebuconazole 13 38
95. Terbufos 4 12
96. Terbuthylazine 3 10
97. Tetraconazole 4 11
98. Thiobencarb 1 4
99. Tokuthion 3 10
100. Tolclofos-methyl 2 7
101. Triadimenol 10 29
102. Trifluralin 5 14
103. Vamidothion 4 11
23
3.5 Đánh giá phƣơng pháp qua phân tích mẫu thực tế
3.5.1 Áp dụng phân tích mẫu thực tế
30 mẫu đất (do viện môi trường nông nghiệp cung cấp) được
phân tích. Kết quả cho thấy, 10 mẫu có dư lượng hoá chất BVTV,
trong đó 7 mẫu có DDT.
3.5.2 So sánh kết quả với các phòng thí nghiệm khác
30 mẫu đất đã được gửi tới 02 đơn vị chuyên về phân tích tại
Hàn quốc là: Korea Research Institue of Analytical Technology
(ANAPEX) và Power Chemical Analysis Management (PCAM). Các
đơn vị này có khả năng phân tích trên 100 hóa chất BVTV.
05 mẫu đất/10 mẫu xác định có hoá chất BVTV được gửi tới
02 đơn vị có chức năng và năng lực phân tích ở Việt Nam. Bao gồm:
Trung tâm KT tiêu chuẩn đo lường CL 1 (QUATEST): 37 chất và
Trung tâm khảo kiểm nghiệm chất lượng phân bón quốc gia: 26 chất.
Kết quả phân tích cho thấy sự tương đồng giữa các phòng thí
nghiệm.
KẾT LUẬN
Luận án đã nghiên cứu và xây dựng được qui trình phân tích đồng
thời dư lượng HCBVTV thuộc các nhóm khác nhau với 103 hoạt
chất (cơ clo, cơ phốt pho, carbamate và nhóm pyrethroid) trong mẫu
đất trên thiết bị sắc ký khí khối phổ theo phương pháp mới, hiện đại
(QuEChERS GC/MS 3 SIM). Trong đó:
1. Quá trình chiết mẫu: được tiến hành 01 lần duy nhất bao gồm 2
công đoạn (chiết và làm sạch) với tổng thời gian 25 phút, cần 15
ml dung môi MeCN và đạt hiệu suất thu hồi 70% - 120% (so với
các phương pháp hiện nay cần tối thiểu 02 quá trình chiết soxhlet
với thời gian 24 – 32 tiếng, hết 300 ml – 500 ml dung môi),
24
2. Phân tích trên thiết bị (GC/MS): một lần chạy máy duy nhất cho
103 hoạt chất với thời gian là 40 phút,
3. Trang thiết bị phục vụ xử lý mẫu đơn giản, qui trình dễ áp dụng
cho các phòng thí nghiệm phân tích,
4. Phương pháp đã được đánh giá và có giới hạn phát hiện trong
khoảng 5ppb – 30ppb (đáp ứng được qui chuẩn 15/2008/BTNMT
của Việt Nam về giới hạn cho phép dư lượng HCBVTV trong
đất), độ thu hồi trong khoảng 80 – 110 % (1 chất duy nhất 73%)
5. Qui trình đã được áp dụng phân tích HCBVTV cho 30 mẫu đất
với các đặc trưng khác nhau và kết quả phân tích thu được có độ
tương đồng cao (%RSD < 20%) so với kết quả phân tích của 02
phòng kiểm nghiệm tại Hàn Quốc và 02 phòng kiểm nghiệm tại
Việt Nam.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Phạm Tuấn Linh, Phan Tiến Hưng, Đặng Thị Lan Hương, Nguyễn
Viết Hoàng, Nguyễn Thành Đồng, Study on the effects of absorbents
on the removal of interferences in extracted soil sample for analysis
by GC-MS, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 2013, 17, 83-89
2. Tuan Linh Pham , Tien Hung Phan & Thanh Dong Nguyen,
Analysis of Pesticides in Soil Using Dispersive Solid Phase
Extraction Coupled to GC-MS, Soil and Sediment Contamination,
2014, 23, 339-352
3. Pham Tuan Linh, Vu Duc Loi, Nguyen Thi Thao, Nguyen Viet
Hoang, Nguyen Thanh Dong, Applied of AMDIS program for
construction of mass spectral library for pesticide identification from GC/MS Scan data, The proceedings of the 7th VAST – AIST workshop “Research collaboration: review and perspective”, 2015, Hanoi
