Xây dựng quy trình xác định hàm lượng các kim loại nặng Cd, Pb, Zn, Cu trong mẫu trầm tích bằng khối phổ ICP-MS

Trong bối cảnh đô thị hóa và công nghiệp hóa với tốc độ nhanh tại các nước đang phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường nước do các kim loại nặng (KLN) đang được quan tâm. Tình trạng này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người, cũng như hệ sinh thái thủy sinh, gây ra những hệ lụy lâu dài tới môi trường sống, cũng như hoạt động kinh tế xã hội liên quan. Ô nhiễm kim loại nặng có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo. Các hiện tượng tự nhiên như núi lửa, bão, lụt, sóng thần…có thể gây ô nhiễm KLN, nhưng nguồn gốc chính là do hoạt động của con người. Để đánh giá được mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong trầm tích, đầu tiên là phải có phương pháp phân tích phù hợp. Phương pháp ICP-MS có độ nhạy rất cao hay giới hạn phát hiện rất nhỏ cỡ ppt (ng/l), với vùng tuyến tính rất rộng khoảng từ 0,5 ppt đến 500,0 ppm, phạm vi phân tích khối lượng rộng từ 7 đến 250 amu (atomic mass unit) nên phân tích được hầu như tất cả các nguyên tố từ Li tới U, ngoài ra còn phân tích các đồng vị của các nguyên tố. Tốc độ phân tích rất nhanh chỉ mất từ 3 - 5 phút. Với những ưu điểm đó, kỹ thuật ICP-MS xác định hàm lượng KLN được sử dụng phổ biến trên thế giới.

Để nâng cao năng lực phân tích trong lĩnh vực môi trường, hệ thống quang phổ phát xạ plasma ghép khối phổ ICP/MS (Model: PlasmaQuant MS; Hãng sản xuất: Analytik Jena/ Đức) đã được trang bị tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân. Để khai thác hiệu quả trang thiết bị này, nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân do Dương Văn Thắng dẫn đầu, đã thực hiện đề tài: “Xây dựng quy trình xác định hàm lượng các kim loại nặng Cd, Pb, Zn, Cu trong mẫu trầm tích bằng khối phổ ICP-MS” vào năm 2020.

Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu xây dựng được quy trình xác định hàm lượng các kim loại nặng Cd, Pb, Zn, Cu trong mẫu trầm tích bằng khối phổ ICP-MS, đào tạo nâng cao năng lực cho cán bộ trẻ.

Nhóm nghiên cứu đã hoàn thành việc xây dựng quy trình xác định hàm lượng các kim loại nặng Cd, Pb, Zn và Cu trong mẫu trầm tích bằng khối phổ ICP-MS, quy trình được áp dụng phân tích với 5 mẫu trầm tích thu thập được dọc theo sông Đáy. Kết quả thu được có sai số thấp, độ chụm, độ đúng tốt, phù hợp với các nhóm nghiên cứu khác trên cùng đối tượng, cụ thể: hàm lượng Cd phân tích được nằm trong khoảng từ 0,336 đến 0,781 mg/kg, LOD = 1,5 µg/kg; LOQ = 5,0 µg/kg; hàm lượng Pb phân tích được nằm trong khoảng từ 16,088 đến 90,877 mg/kg, LOD = 2,3 µg/kg; LOQ = 7,6 µg/kg; hàm lượng Zn phân tích được nằm trong khoảng từ 54,017 đến 125,593 mg/kg, LOD = 81,0 µg/kg; LOQ = 270,0 µg/kg; hàm lượng Cu phân tích được nằm trong khoảng từ 12,042 đến 67,974 mg/kg, LOD = 50,1 µg/kg; LOQ = 167,0 µg/kg.

Như vậy, các nguyên tố Cd, Pb, Cu và Zn phân tích được trong 5 mẫu trầm tích có hàm lượng phù hợp với các công trình đã công bố và so với QCVN 43: 2012/BTNMT (Quy chất kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích) đều thấp hơn giới hạn giá trị cho phép về chất lượng trầm tích ở cột A, chứng tỏ chưa có hiện tượng ô nhiễm KLN Cd, Pb, Cu, và Zn ở khu vực khảo sát.

Những kết quả bước đầu trong việc xây dựng quy trình và phân tích bằng hệ ICP-MS tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân là cơ sở để nâng cao hiệu suất khai thác thiết bị phục vụ các hoạt động nghiên cứu môi trường trong và ngoài Viện. Tuy nhiên, để hoàn thiện và chủ động hơn trong quá trình phân tích, các tác giả đề xuất được trang bị thêm hệ thống phá mẫu bằng lò vi sóng.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19948/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)