ĐẠi học quốc gia hà NỘi trưỜng đẠi học khoa học tự nhiêN

Trong các phương pháp chiết chúng tôi khảo sát, chiết soxhlet là phương pháp có khả năng chiết triệt để nhất do mẫu được tiếp xúc liên tục với lượng lớn dung môi ở nhiệt độ cao trong một thời gian khá dài, nhưng những đặc điểm này cũng lại là những hạn chế của phương pháp (tốn dung môi, tốn thời gian, nhiệt độ cao có thể gây ra sự bay hơi của các đồng loại nhẹ và sự phân hủy của các đồng loại nặng, đặc biệt là BDE 209). Đối với phương pháp chiết siêu âm, thể tích dung môi và thời gian chiết được giảm đi đáng kể, nhìn chung độ thu hồi tốt hơn so với chiết soxhlet, để hạn chế ảnh hưởng của sự tăng nhiệt độ trong quá trình chiết chúng tôi đã thêm nước đá vào bể siêu âm. Phương pháp chiết lỏng rắn sử dụng máy lắc cũng có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện, lượng dung môi và thời gian chiết không lớn nhưng khả năng chiết kém hơn do sự rung lắc cơ học không tác động đến liên kết giữa chất phân tích và nền mẫu mạnh mẽ bằng yếu tố nhiệt độ hoặc sóng siêu âm. Tuy mỗi phương pháp chiết có ưu, nhược điểm riêng nhưng đều đáp ứng được yêu cầu về độ thu hồi và độ lặp lại nên chúng tôi áp dụng cả 3 phương pháp này cho các nghiên cứu qui trình xử lí mẫu tiếp theo.

Độ thu hồi của PBDEs trong quá trình rửa dịch chiết mẫu bằng axit sunfuric đặc và dung dịch kali hidroxit 10%, mỗi quá trình được khảo sát trên 02 nền mẫu dung môi được thêm chuẩn chất chuẩn đánh dấu đồng vị. Giá trị độ thu hồi trung bình của chất chuẩn đánh dấu đồng vị và độ lệch chuẩn tương đối được đưa ra trong Bảng 3.7.

Bước rửa mẫu bằng dung dịch KOH được thực hiện với thao tác tương tự như rửa mẫu bằng axit sunfuric. Mục đích của bước này là loại bỏ khỏi dịch chiết mẫu các nhóm chất như phenol, axit cacboxylic, este, halogen ankan. Tuy nhiên, số lần rửa mẫu bằng dung dịch KOH cũng cần khống chế để tránh phản ứng debrom hóa theo phản ứng thế hoặc phản ứng tách. Độ thu hồi của các chất chuẩn đánh dấu đồng vị nhìn chung thấp hơn so với thí nghiệm rửa dịch chiết bằng axit sunfuric, từ 85,0% đến 93,2%.

Trong 2 thí nghiệm rửa dịch chiết mẫu bằng axit sunfuric và dung dịch KOH, khi hạn chế số lần rửa mẫu là 3 thì độ thu hồi của các chất chuẩn đánh dấu đồng vị và RSD tương ứng đều nằm trong giới hạn cho phép. Chất có độ thu hồi thấp nhất trong cả 2 thí nghiệm là BDE 209. Tuy các chất phân tích bị mất mát một phần trong quá trình rửa mẫu, đặc biệt là bước rửa bằng dung dịch KOH nhưng để loại bỏ phần lớn các chất ảnh hưởng gây nhiễm bẩn mẫu để tín hiệu nền thấp và ổn định, đảm bảo việc định lượng chính xác và đặc biệt là tránh nhiễm bẩn detector thì 2 bước làm sạch mẫu bằng axit và kiềm là rất cần thiết. Chúng tôi áp dụng 2 bước làm sạch mẫu này cho các thí nghiệm khảo sát tiếp theo và cho qui trình phân tích mẫu thật.

3.2.2.3. Độ thu hồi của PBDEs trong quá trình làm sạch dịch chiết mẫu bằng cột đa lớp:

Độ thu hồi của PBDEs trong quá trình làm sạch dịch chiết mẫu trên cột silicagel đa lớp ở các thể tích dung môi rửa giải 25 ml, 50 ml, 75 ml, 100 ml được khảo sát trên 02 nền mẫu dung môi được thêm chuẩn chất chuẩn đánh dấu đồng vị. Giá trị độ thu hồi trung bình (%) được đưa ra trong Bảng 3.8.

Chúng tôi nhận thấy khi tăng thể tích dung môi rửa giải từ 25 ml đến 75 ml thì độ thu hồi của các chất chuẩn đánh dấu đồng vị tăng đáng kể, tiếp tục tăng thể tích dung môi rửa giải đến 100 ml thì độ thu hồi gần như không có sự thay đổi rõ rệt. Như vậy, để đảm bảo độ thu hồi của quá trình rửa giải PBDEs trên cột đa lớp nằm trong giới hạn cho phép cũng như tiết kiệm dung môi và hạn chế lượng dung môi thải, chúng tôi lựa chọn thể tích dung môi rửa giải là 75 ml (độ thu hồi nằm trong khoảng từ 70,2% đến 96,5%) cho các thí nghiệm khảo sát tiếp theo và cho qui trình phân tích mẫu thật.

Với các kết quả khảo sát ở trên và sự tham khảo tại các phương pháp tiêu chuẩn và các nghiên cứu đã công bố, chúng tôi đề xuất và tiến hành xác nhận giá trị sử dụng của 02 qui trình phân tích PBDEs trong mẫu nhựa: (1) Qui trình PBDE-N1: mẫu được chiết bằng phương pháp chiết soxhlet, dịch chiết được làm sạch bằng axit sunfuric, dung dịch KOH, cột silicagel đa lớp và (2) Qui trình PBDE-N2: mẫu được chiết bằng phương pháp chiết siêu âm, dịch chiết được làm sạch bằng axit sunfuric, dung dịch KOH, cột silicagel đa lớp. Các thí nghiệm được thực hiện trên nền mẫu giả mẫu nhựa được thêm chuẩn chất chuẩn đánh dấu đồng vị ở mức 10 ng mỗi cấu tử (riêng BDE 209 là 100 ng).

Trên cơ sở so sánh về độ chính xác của 2 qui trình, chúng tôi lựa chọn qui trình PBDE-N1 để tiến hành phân tích mẫu thật do qui trình này có độ đúng (đánh giá thông qua độ thu hồi) và độ lặp lại (đánh giá thông qua RSD) tốt hơn. Qui trình PBDE-N1 được đưa ra dưới dạng sơ đồ trong Hình 3.3 dưới đây.

Trong 2 qui trình PBDE-N1 và PBDE-N2, các bước làm sạch dịch chiết mẫu, cô đuổi dung môi, phân tích trên GC-MS đều được tiến hành trong những điều kiện hoàn toàn tương tự, vì vậy hiệu lực của phương pháp chủ yếu do bước chiết mẫu quyết định. Khi so sánh 2 phương pháp chiết là chiết soxhlet và chiết siêu âm, đối với mẫu nhựa, phương pháp chiết soxhlet tỏ ra có ưu thế hơn hẳn do khả năng hòa tan mẫu nhựa tốt hơn so với chiết siêu âm, đồng nghĩa với việc PBDEs sẽ tách ra khỏi nền mẫu tốt hơn. Phương pháp chiết siêu âm nhìn chung khó tách được triệt để PBDEs ra khỏi nền mẫu do khả năng hòa tan mẫu kém hơn, đặc biệt là đối với mẫu nhựa mà PBDEs được bổ sung dưới dạng chất phản ứng (tức là có các liên kết cộng hóa trị với nền polyme), thời gian siêu âm cũng phải hạn chế do năng lượng cao của sóng siêu âm có thể làm phân hủy chất phân tích, vì các liên kết C-Br nhìn chung kém bền hơn so với liên kết C-Cl.

Với các kết quả khảo sát ở trên và sự tham khảo tại các phương pháp tiêu chuẩn và các nghiên cứu đã công bố, chúng tôi đề xuất và tiến hành xác nhận giá trị sử dụng của 03 qui trình phân tích PBDEs trong mẫu bụi: (1) Qui trình PBDE-B1: mẫu được chiết bằng phương pháp chiết soxhlet, dịch chiết được làm sạch bằng axit sunfuric, dung dịch KOH, cột silicagel đa lớp; (2) Qui trình PBDE-B2: mẫu được chiết bằng phương pháp chiết siêu âm, dịch chiết được làm sạch bằng axit sunfuric, dung dịch KOH, cột silicagel đa lớp và (3) Qui trình PBDE-B3: mẫu được chiết bằng phương pháp chiết lỏng rắn sử dụng máy lắc, dịch chiết được làm sạch bằng axit sunfuric, dung dịch KOH, cột silicagel đa lớp. Các thí nghiệm được thực hiện trên nền mẫu giả mẫu bụi được thêm chuẩn chất chuẩn đánh dấu đồng vị ở mức 10 ng mỗi cấu tử (riêng BDE 209 là 100 ng).

Độ thu hồi của tất cả các chỉ tiêu PBDEs trong 2 qui trình phân tích mẫu bụi là PBDE-B1 và PBDE-B2 không có sự khác biệt rõ rệt, độ thu hồi này trong các mẫu phân tích theo qui trình PBDE-B3 là thấp hơn hẳn. RSD của các mẫu phân tích theo qui trình qui trình PBDE-B1 nhìn chung thấp hơn thấp hơn so với 2 qui trình PBDE-B2 và PBDE-B3. Như vậy, 2 qui trình PBDE-B1 và PBDE-B2 có thể sử dụng để phân tích mẫu thật, trong đó qui trình PBDE-B1 có độ chính xác cao hơn. Tuy nhiên nếu phân tích mẫu bụi với số lượng mẫu lớn thì chúng tôi cho rằng nên sử dụng qui trình PBDE-B2 để tiết kiệm thời gian phân tích, tiết kiệm dung môi và hạn chế lượng dung môi thải.

Hạn chế cơ bản của phương pháp chiết lỏng rắn dùng máy lắc là lực rung lắc cơ học không đủ lớn để tách các PBDEs ra khỏi nền mẫu, thời gian lắc là từ 2 đến 3 giờ có thể dẫn đến sự mất mát các cấu tử PBDEs nhẹ do bay hơi (trong khi đó phương pháp chiết soxhlet có thể hạn chế sự bay hơi của chất do sinh hàn của bộ chiết được duy trì ở nhiệt độ 10⁰C còn trong quá trình chiết siêu âm, bể chiết luôn được thêm nước đá để ngăn chặn sự tăng nhiệt độ). Qui trình PBDE-B3 không đáp ứng được yêu cầu về độ lặp lại đối với đồng loại BDE 209, các đồng loại khác cho độ thu hồi thấp và có RSD tương đối cao.

Như vậy, trong thí nghiệm xác định giới hạn phát hiện của phương pháp và để phân tích mẫu thật, chúng tôi sử dụng qui trình PBDE-B1, chiết mẫu bụi bằng phương pháp chiết soxhlet. Qui trình PBDE-B1 dưới dạng sơ đồ được thể hiện trong Hình 3.5.