MỞ ĐẦU Việt Nam là một nước nông nghiệp. Trong thập kỷ 90, chính sách hỗ trợ phát triển nông nghiệp của nhà nước đã tạo những tiến bộ rõ rệt, đưa nước ta lên hàng thứ 3 về xuất khẩu gạo. Về rau xanh năng suất bình quân đạt 150 tạ/ha, gần bằng mức bình quân trung bình của thế giới là 170 tạ/ha. Góp phần vào thành công này cần phải nói đến những đóng góp của khoa học kỹ thuật về giống cây trồng và bảo vệ cây trồng [7, 16, 17].
Theo thống kê của Cục Bảo vệ Thực vật, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, cho tới nay đã có hon 300 loại hoá chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) có mat trên thị trường với nhiều các hoạt chất khác nhau [2, 3, 4, 5]. Tuy nhiên, ngoài tác động tích cực là giúp vụ mùa bội thu thì cũng chính các HCBVTV gây ra những tác hại đáng kể tới môi trường sinh thái do tồn dư của các loại hóa chất này và sự di chuyển của chúng theo các sản phẩm nông nghiệp cũng như nguồn nước được sử dụng để tưới tiêu [26, 30, 45, 46, 68, 69, 70, 86, 97, 117, 118, 121]. Su đa dạng về chủng loại của các HCBVTV, đòi hỏi rất nhiều phương pháp khác nhau để phân tích từng loại hợp chất cần quan tâm [20, 31]. Vài năm gần đây, nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã chú trọng tới việc phát triển một phương pháp phân tích nhanh, có khả nang áp dụng cho nhiều đối tượng HCBVTV với kết quả tương đối chính xác phục vụ việc quan trắc, đánh giá sơ bộ trên diện rộng dư lượng HCBVTV trong môi trường.
Trong số đó phải kể đến các phương pháp như phương pháp hấp phụ miễn dịch gắn enzym (ELISA-Enzyme Linked Immuno sorbent assay), vi chiết pha rắn (SPME- Solid Phase Microextraction) và vi chiết pha lỏng (LPME-Liquid Phase Microextraction). Đây đều là những phương pháp phân tích nhanh để xác định nồng độ HCBVTV trong nước, đất và rau quả. Phương pháp ELISA dựa trên khả năng liên kết chọn lọc của kháng thể đặc hiệu với các phân tử phân tử thuốc trừ sâu (TTS) [14, 23, 59]. Khác với ELISA, phương pháp SPME sử dụng những hợp chất cao phân tử được phủ lên một sợi silica.
Khi cho sợi này tiếp xúc với mau nước hoặc không gian hơi (KGH: Head space -HS) của mẫu, các HCBVTV sẽ bị hấp thu lên lớp polyme nay. Quá trình tiếp đến là quá trình giải hấp nhiệt các chất cần phân tích trong buồng bơm mẫu của máy sac ký khí (GC) để phân tích [11, 33, 56, 111]. Phương pháp LPME sử dụng giọt dung môi hữu cơ không tan trong nước được giữ ở đầu kim tiêm của xyranh để chiết chất phân tích từ dung dịch nước hoặc từ KGH của mẫu [85, 149]. Do yêu cầu thực tế, trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu: 1.
Thử nghiệm phân tích da dư lượng vết TTS co clo họ xyclodien bằng phương pháp ELISA, nhằm mục đích khẳng định hướng nghiên cứu mới cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này. Sở dĩ chúng tôi không mở rộng phương pháp cho nhiều TTS vì ELISA yêu cầu các enzym đặc trưng chọn lọc cho từng loại TTS một [89, 108, 112]. Thay thé một số bộ phận của dụng cụ SPME ngoại nhập bằng các nguyên vật liệu rẻ tiền sắn có trong nước. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình phân tích để tối ưu hóa điều kiện phân tích.
Xây dựng quy trình phân tích đa dư lượng HCBVTV trong mẫu đất rắn qua KGH bằng phương pháp SPME (HS-SPME); phát triển và áp dụng phương pháp vi chiết (SPME, LPME) cho đối tượng là các HCBVTV trong các mẫu nước. Áp dụng phương pháp SPME và LPME kết hợp với sắc ký khí đetectơ cộng kết điện tử (GC-ECD) phân tích, xác định đa dư lượng HCBVTV trong mẫu nước, mẫu đất ở một số vùng quanh Hà Nội, Hải Phòng và một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long. Đánh giá mức độ 6 nhiêm HCBVTYV tại các khu vực đó. Những kết quả nghiên cứu của đề tài nhằm góp phần phát triển phương pháp phân tích lượng vết của các HCBVTV được sử dụng trong nông nghiệp ở Việt Nam với khả năng tiến hành nhanh và áp dụng rộng cho nhiều đối tượng.
Việc tự chế dụng cụ SPME góp phần làm giảm chi phí phân tích mau và sự phụ thuộc vào dụng cụ SPME ngoại nhập. Các quy trình phân tích HCBVTV (phương pháp ELISA, SPME và LPME) đã được đề cập trong đề tài với độ nhạy và độ chính xác cao từ đó cung cấp những thông tin đáng tin cậy, giúp cơ quan chức năng có cơ sở để đưa ra các quy định cần thiết cho việc sử dụng các HCBVTV thuộc các ho đã nghiên cứu. GIỚI THIỆU CAC PHƯƠNG PHAP CHIET TÁCH LAM GIAU TRONG PHAN TICH Lượng tồn du các loại HCBVTV trong môi trường ngày càng tang va đa dạng với nồng độ thường rất nhỏ, thậm chí dưới cả giới hạn phát hiện của các thiết bị hiện đại nhất. Thêm vào đó thành phần mẫu môi trường thường phức tạp nên càng khó phân tích [24, 34, 35, 49, 51, 54, 55, 80, 109].
Quá trình phân tích dư lượng HCBVTV gồm 2 bước chính: - Bước 1: Chiết tach, làm giàu va làm sạch mẫu. - Bước 2: Dùng các thiết bị phân tích để tách và định lượng các chất. Trong đó chiết tách, làm giàu mẫu là công việc chiếm thời gian dài và đòi hỏi nhiều nhân lực nhất, nhưng đây lại là khâu quan trọng trong quá trình phân tích. Tuỳ theo đặc tính của mẫu môi trường và tính chất của các HCBVTV, một số kỹ thuật chiết tách đã được nghiên cứu áp dụng.
Phần dưới đây sẽ trình bày tổng quan về một số kỹ thuật chiết tách, làm giàu mẫu theo phương pháp truyền thống và phương pháp tiên tiến sử dụng dé phân tích đa dư lượng HCBVTV trong mẫu môi trường. Các kỹ thuât chiết tách và làm giàu mẫu truyền thống a. Chiết pha long (LPE) a,. Chiết long- lỏng: Chiết lỏng- long là một kỹ thuật tách đơn giản, khá thuận lợi cho việc tách chiết nhờ độ phân cực của các dung môi nằm trong một khoảng rộng, thường được dùng để tách hoặc làm sạch các chất cần phân tích ra khỏi nền mẫu [9].
Tuy nhiên, phương pháp này cần sử dụng lượng dung môi lớn, đây là một nhược điểm về chi phí cũng như trên khía cạnh bảo vệ môi trường. Khi chiết các HCBVTV nhóm cơ clo và cơ phôtpho bằng phương pháp LPE có thể dùng loại dung môi ít phân cực như điclometan để chiết ra cùng lúc, vì phần lớn chúng có độ phân cực thấp. Mẫu sau chiết được đuổi dung môi bằng dòng khí N, sạch, rồi định mức lại bang các dung môi khác nhau tuỳ theo nhóm chất phan tích. Ví dụ, nếu phân tích nhóm cơ phôtpho thì thêm 1 ml etylaxetat rồi bơm lên I0 máy sắc ký khí đetectơ NPD, nếu phân tích nhóm cơ clo PCB, clophenol thì thêm 1 ml n- hexan rồi bơm lên máy sắc ký khí đetectơ ECD.
Chiết lỏng- rắn (thiết bị Soxhlet): Cơ sở của chiết long- rắn chính là sự khuếch tán của dung môi chiết trong hỗn hợp rắn [25]. Kỹ thuật chiết này thường được dùng để tách các chất cần tách ra khỏi mẫu rắn bảng dung môi thích hợp. Muốn tăng hiệu quả chiết, phải tăng diện tích tiếp xúc của dung môi với chất cần tách bằng cách nghiền nhỏ mẫu. Tùy vào độ phân cực của các chất cần tách mà ta lựa chọn dung môi chiết cho phù hợp, ví dụ đối với các chất có độ phân cực thấp thì chọn dung môi ít phân cực như n- hexan, xyclohexan, diclometan.
Kỹ thuật này thường áp dụng để phân tích dư lượng HCBVTV trong đất, trầm tích. Chiết pha rắn (SPE) [130]: Phương pháp SPE làm giàu và làm sạch các chất phân tích từ mẫu lỏng bằng cách hấp phụ vào cột chứa chất hấp phụ ran, rồi dùng dung môi thích hợp để rửa giải [13, 20]. Phương pháp SPE mới xuất hiện từ giữa những năm 1970, nhưng với những ưu điểm như khả năng làm sạch và làm giàu chất phân tích lớn, tiết kiệm dung môi, dễ tự động hoá, hiệu suất thu hồi cao, an toàn va dé sử dụng. Phương pháp SPE đã dần dần thay thế phương pháp LPE.
Phương pháp SPE với các pha rắn là cacbopack B (GCB), XAD- 4 đã được sử dụng nhiều để chiết đa dư lượng HCBVTV [12]. Ví dụ, cacbopack B được dùng để chiết các loại chất ô nhiễm hữu cơ như các thuốc trừ sâu cơ clo, triazin, các loại thuốc diệt có phenoxi axit, các phenol, cloanilin, hidrocacbon thơm. XAD- 4 là một chất hấp phụ thông dụng đối với các chất phân cực trong nước, các chất hoạt động bề mặt, các dược phẩm, các HCBVTV và các chất ô nhiễm có tính thơm trong nước. Các kỹ thuật chiết tách và làm giàu mau tiên tiến [33, 36, 49, 50, 53, 58] a.
Vi chiết pha rắn (SPME) [84, 119, 103, 104, 110]: Kỹ thuật vi chiết pha ran (SPME) được Pawlyszyl va các cộng su đề xuất tại trường đại hoc Waterloo (Ontrio, Canada, 1989), có nguyên tac dựa trên cơ chế hấp thu của các chất hữu cơ cần phân tích từ pha nước hoặc pha khí lên sợi chiết. Chất phân tích sau đó sẽ được giải hấp khỏi sợi chiết bằng nhiệt hoặc dung môi và đưa vào thiết bị phân tích. Gidi thiéu vé dung cu thuc hién SPME [96, 132, 147]: Sơ đồ dụng cụ thực hiện kỹ thuật SPME được trình bay trong hình 1. Dụng cụ này bao gồm hai phần: sợi chiết và các bộ phận phụ trợ được bố trí theo kiểu xyranh.
Soi chiết ở đây là một đoạn sợi silica dài khoảng Icm, đường kính ngoài cỡ 0,11 mm, được phủ bởi một lớp pha tinh polyme ky nước. Lớp pha tinh polyme thường là polydimetylsiloxan (PDMS), polymetylphenylsiloxan (PMPS), polyacrylat (PA), polyetylenglycol, hay có thể được trộn thêm với các chất hấp phụ khác như divinylbenzen, nhựa chịu nhiệt hoặc than xốp tùy theo từng đối tượng chất nghiên cứu. Sợi chiết được gắn với một cần kim loại, tất cả được đặt trong ống kim loại bảo vệ. Cần kim loại sau đó được gắn với pittông đặt trong xyranh.
Trên thế giới hiện đã có những Tang dụng cụ SPME thương mại và sợi vỆny nem tầm pha tinh có thể dùng khoảng vài chục lần. Lord và Pawliszyn cũng đã đưa ra một hệ thống xử lý septum đai giữ ¬ mẫu đồng bộ tự động hóa từ bước ống kim loại bảo vệ vi chiết đến chuyển mẫu vào cột Hình 1.1: Sơ đồ dụng cụ vi chiết pha rắn DHâN el [7s 8d: a,.