Download luận án tiến sĩ ngành hóa phân tích với đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích metyl thủy ngân trong các mẫu sinh học và môi trường tại khu vực khai thác vàng Thần Sa,Thái Nguyên Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://baocaothuctap.net

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
PHAN THANH PHƢƠNG
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH
METYL THỦY NGÂN TRONG CÁC MẪU SINH HỌC
VÀ MÔI TRƢỜNG TẠI KHU VỰC KHAI THÁC VÀNG
THẦN SA, THÁI NGUYÊN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
HÀ NỘI - 2019

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
PHAN THANH PHƢƠNG
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH
METYL THỦY NGÂN TRONG CÁC MẪU SINH HỌC
VÀ MÔI TRƢỜNG TẠI KHU VỰC KHAI THÁC VÀNG
THẦN SA, THÁI NGUYÊN
Ngành: Hóa Phân tích
Mã số: 9.44.01.18
LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Vũ Đức Lợi
2. PGS. TS. Lê Lan Anh
HÀ NỘI - 2019

3. i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả thực nghiệm đƣợc trình bày trong luận án
này là trung thực, do tôi và các cộng sự thực hiện. Các kết quả nêu trong luận án do
nhóm nghiên cứu thực hiện chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào của các
nhóm nghiên cứu khác.
Hà Nội, tháng 10 năm 2019
Tác giả
Phan Thanh Phƣơng

4. ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Vũ Đức Lợi và PGS. TS. Lê Lan Anh đã
hƣớng dẫn, giúp đỡ, động viên tôi thực hiện thành công luận án tiến sỹ này.
Xin chân thành cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hóa học -
Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, Phòng Quản lý tổng hợp, Phòng
Hóa Phân tích - Viện Hóa học đã ủng hộ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện
luận án.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Khoa học - Đại học
Thái Nguyên, lãnh đạo và các đồng nghiệp Khoa Hóa học, phòng QT - PV đã động
viên, chia sẻ và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận án.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, ngƣời thân và bạn
bè, đã luôn động viên khích lệ tinh thần và ủng hộ cho tôi hoàn thành luận án.
Hà Nội, tháng 10 năm 2019
Tác giả
Phan Thanh Phƣơng

5. iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ.................................................................. viii
KÝ HIỆU TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT ..................................................................xi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN.....................................................................................3
1.1. Thủy ngân trong tự nhiên và nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng...................3
1.1.1. Thủy ngân trong tự nhiên..................................................................................3
1.1.2. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trƣờng ....................................3
1.1.3. Ứng dụng của thủy ngân ...................................................................................6
1.1.4. Nguyên nhân gây ô nhiễm thủy ngân trong môi trƣờng...................................7
1.2. Tính chất của thủy ngân.....................................................................................13
1.2.1. Tính chất vật lý, hóa học của Hg ....................................................................13
1.2.2. Tính chất đặc trƣng của thủy ngân..................................................................14
1.2.3. Độc tính của thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân..................................16
1.3. Các tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm Hg trong môi trƣờng.....................................18
1.3.1. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng trầm tích ....................................18
1.3.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm .....19
1.3.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc...........................................20
1.4. Các phƣơng pháp phân tích Hg..........................................................................20
1.4.1. Một số phƣơng pháp xử lý mẫu trƣớc khi phân tích.......................................20
1.4.2. Phƣơng pháp phân tích tổng Hg......................................................................23
1.4.3. Các phƣơng pháp phân tích metyl thủy ngân..................................................26
1.5. Thẩm định phƣơng pháp phân tích ....................................................................29
1.5.1. Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lƣợng LOQ.......................................29
1.5.2. Phƣơng pháp xác định LOD và LOQ .............................................................30
1.5.3. Độ chính xác của phƣơng pháp phân tích.......................................................31

6. iv
1.6. Tình hình nghiên cứu phân tích Hg, Me-Hg trong và ngoài nƣớc.....................35
1.6.1. Tình hình nghiên cứu về khả năng tích lũy và chuyển hóa thủy ngân............35
1.6.2. Tình hình nghiên cứu về các phƣơng pháp phân tích thủy ngân ....................39
1.7. Tổng quan về khu vực nghiên cứu.....................................................................45
1.7.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội xã Thần Sa huyện Võ Nhai
tỉnh Thái Nguyên.....................................................................................................45
1.7.2. Tình hình khai thác vàng trên địa bàn xã Thần Sa huyện Võ Nhai tỉnh
Thái Nguyên..............................................................................................................47
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM .............................................................................49
2.1. Dụng cụ hóa chất................................................................................................49
2.1.1. Dụng cụ, thiết bị..............................................................................................49
2.1.2. Hóa chất ..........................................................................................................49
2.1.3. Chuẩn bị hóa chất và các dung dịch chuẩn.....................................................51
2.2. Xác nhận giá trị sử dụng của quy trình phân tích hàm lƣợng tổng Hg bằng
phƣơng pháp CV-AAS..............................................................................................52
2.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng tổng Hg....................................52
2.2.2. Quy trình phân tích tổng Hg trong mẫu đất, trầm tích....................................53
2.2.3. Quy trình phân tích hàm lƣợng tổng Hg trong mẫu nƣớc...............................54
2.2.4. Quy trình phân tích hàm lƣợng tổng Hg trong mẫu thủy sản, tóc và máu......55
2.3. Xác nhận giá trị sử dụng của quy trình phân tích hàm lƣợng Me-Hg trong
mẫu trầm tích bằng phƣơng pháp GC-ECD..............................................................56
2.3.1. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Me-Hg bằng phƣơng pháp GC-ECD.........56
2.3.2. Quy trình phân tích hàm lƣợng Me-Hg trong mẫu trầm tích bằng phƣơng
pháp GC-ECD ...........................................................................................................57
2.4. Nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích hàm lƣợng Me-Hg trong mẫu
sinh học bằng phƣơng pháp CV-AAS.......................................................................58
2.4.1. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Me-Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS.........58
2.4.2. Quy trình phân tích hàm lƣợng Me-Hg trong mẫu sinh học bằng phƣơng
pháp CV-AAS ...........................................................................................................59
2.5. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu..............................................................60
2.5.1. Đối tƣợng nghiên cứu......................................................................................60
2.5.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................61

7. v
2.6. Lấy mẫu và xử lí mẫu.........................................................................................64
2.6.1. Vị trí lấy mẫu ..................................................................................................64
2.6.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ..............................................................................65
2.7. Xác định hàm lƣợng thủy ngân trong các mẫu môi trƣờng và sinh học............69
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................70
3.1. Kết quả xác nhận giá trị sử dụng của quy trình phân tích hàm lƣợng tổng
Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS ...............................................................................70
3.1.1. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng tổng Hg....................................................70
3.1.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ)..............................72
3.1.3. Độ chính xác của phƣơng pháp.......................................................................73
3.2. Kết quả xác nhận giá trị sử dụng của quy trình phân tích hàm lƣợng Me-Hg
trong mẫu trầm tích bằng phƣơng pháp GC-ECD ....................................................77
3.2.1. Đƣờng chuẩn xác định Me-Hg bằng phƣơng pháp GC-ECD.........................77
3.2.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ)..............................78
3.2.3. Độ chính xác của phƣơng pháp GC-ECD.......................................................79
3.3. Kết quả xây dựng quy trình phân tích hàm lƣợng Me-Hg trong mẫu sinh
học bằng phƣơng pháp CV-AAS ..............................................................................79
3.3.1. Quy trình phân tích Me-Hg trong mẫu sinh học bằng phƣơng pháp CV-AAS.....79
3.3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Me-Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS.........91
3.4. Kết quả xác định hàm lƣợng tổng Hg và Me-Hg trong mẫu môi trƣờng và
mẫu sinh học .............................................................................................................94
3.4.1. Kết quả phân tích các mẫu môi trƣờng ...........................................................95
3.4.2. Kết quả phân tích các mẫu sinh học..............................................................101
KẾT LUẬN............................................................................................................115
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN.....................................................117
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 118LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN...............................................................................................................118
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................119
PHỤ LỤC...............................................................................................................132

8. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý của thủy ngân ........................................................14
Bảng 1.2. Giá trị giới hạn của các thông số trong trầm tích (trích QCVN 43 :
2012/BTNMT).........................................................................................18
Bảng 1.3. Lƣợng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận đƣợc tạm thời (trích
QCVN 8-2:2011/BYT) ............................................................................19
Bảng 1.4. Giới hạn ô nhiễm thủy ngân (Hg) trong thực phẩm (trích QCVN 8-
2:2011/BYT)............................................................................................19
Bảng 1.5. Giá trị giới hạn các thông số chất lƣợng nƣớc mặt (trích QCVN
08:2008/BTNMT)....................................................................................20
Bảng 1.6. Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau (theo AOAC) .....32
Bảng 1.7. Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau (theo AOAC)................34
Bảng 1.8. Hàm lƣợng thủy ngân trong máu (ng/L)...................................................37
Bảng 2.1. Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của thủy ngân...........................62
Bảng 2.2. Các điều kiện đo metyl thủy ngân bằng phƣơng pháp sắc ký khí GC-
ECD .........................................................................................................63
Bảng 2.3. Các điều kiện đo metyl thủy ngân bằng phƣơng pháp HPLC -ICP -
MS............................................................................................................63
Bảng 3.1. Kết quả đo lặp các điểm nồng độ khi xây dựng đƣờng chuẩn xác
định hàm lƣợng tổng Hg..........................................................................71
Bảng 3.2. Kết quả đo lặp 01 mẫu trầm tích 10 lần để xác định LOD, LOQ.............72
Bảng 3.3. Kết quả đo lặp mẫu máu để xác định LOD và LOQ ................................73
Bảng 3.4. Kết quả đo lặp xác định tổng Hg trong mẫu chuẩn MESS-3 ...................74
Bảng 3.5. Kết quả đo lặp xác định tổng Hg trong mẫu chuẩn DOLT-3...................74
Bảng 3.6. Kết quả đo lặp xác định tổng Hg trong mẫu chuẩn DORM-2..................75
Bảng 3.7. Kết quả phân tích tổng Hg trong mẫu nƣớc thêm chuẩn để đánh giá
độ thu hồi .................................................................................................76
Bảng 3.8. Kết quả đo lặp các điểm nồng độ khi xây dựng đƣờng chuẩn xác
định Me-Hg bằng phƣơng pháp GC-ECD...............................................77
Bảng 3.9. Kết quả xác định LOD và LOQ của quy trình phân tích metyl thủy
ngân trong mẫu trầm tích.........................................................................78

9. vii
Bảng 3.10. Kết quả phân tích metyl thủy ngân trong mẫu chuẩn đƣợc chứng
nhận IAEA-405........................................................................................79
Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của nồng độ KOH đến hiệu suất thu hồi Me-Hg.................82
Bảng 3.12. Ảnh hƣởng của thời gian gia nhiệt đến hiệu suất thu hồi Me-Hg ..........83
Bảng 3.13. Ảnh hƣởng tác nhân tạo phức và tỷ lệ dung môi chiết đến hiệu suất
thu hồi của Me-Hg...................................................................................85
Bảng 3.14. Tổng hợp kết quả khảo sát các yếu tố trong quy trình xử lý mẫu
xác định Me-Hg trong mẫu sinh học bằng phƣơng pháp CV-AAS ........89
Bảng 3.15. Kết quả đo lặp các điểm nồng độ khi xây dựng đƣờng chuẩn xác
định Me-Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS...............................................92
Bảng 3.16. Kết quả xác định LOD, LOQ của phƣơng pháp.....................................93
Bảng 3.17. Kết quả phân tích Me-Hg trong mẫu cá chuẩn DOLT-3........................94
Bảng 3.18. Kết quả xác định hàm lƣợng trung bình T-Hg và Me-Hg trong các
mẫu trầm tích tại xã Thần Sa, tỉnh Thái Nguyên.....................................95
Bảng 3.19. Kết quả xác định hàm lƣợng T-Hg trong các mẫu nƣớc tại xã Thần
Sa, tỉnh Thái Nguyên .............................................................................100
Bảng 3.20. Kết quả xác định hàm lƣợng tổng thủy ngân và Me-Hg trong các
mẫu thủy sản tại xã Thần Sa, tỉnh Thái Nguyên....................................102
Bảng 3.21. Kết quả xác định hàm lƣợng tổng thủy ngân và Me-Hg trong các
mẫu tóc tại xã Thần Sa, tỉnh Thái Nguyên ............................................106
Bảng 3.22. Kết quả xác định hàm lƣợng tổng thủy ngân và Me-Hg trong các
mẫu máu tại xã Thần Sa, tỉnh Thái Nguyên ..........................................111

10. viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1a. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trƣờng ............................4
Hình 1.1b. Sự hình thành Me-Hg trong nƣớc mặt, trầm tích và sự chuyển hóa
các dạng thủy ngân do hòa tan và khuếch tán .............................................6
Hình 1.2. Lƣợng phát thải thủy ngân của các khu vực trên thế giới.............................8
Hình 1.3. Nguồn phát thải thủy ngân tại Việt Nam năm 201616..................................9
Hình 1.4. Lƣợng phát thải thủy ngân vào các môi trƣờng tại Việt Nam năm 2016.......10
Hình 1.5. Lƣợng thủy ngân phát thải vào môi trƣờng từ hoạt động chiết tách
vàng tại Việt Nam năm 2016 .......................................................................12
Hình 1.6. Quy trình phân tích metyl thủy ngân của Westoo........................................43
Hình 1.7. Quy trình phân tích metyl thủy ngân cải tiến ...............................................44
Hình 1.8. Tóm tắt quy trình xử lý mẫu để phân tích metyl thủy ngân bằng
phƣơng pháp CV-AAS .................................................................................45
Hình 1.9. Sơ đồ huyện Võ Nhai ......................................................................................46
Hình 1.10. Sơ đồ xã Thần Sa ...........................................................................................47
Hình 2.1. Quy trình phân tích hàm lƣợng tổng Hg trong mẫu đất/ trầm tích ............53
Hình 2.2. Quy trình phân tích hàm lƣợng tổng Hg trong mẫu nƣớc...........................54
Hình 2.3. Quy trình phân tích hàm lƣợng thủy ngân tổng số trong mẫu sinh
học (thủy sản, tóc, máu) ...............................................................................55
Hình 2.4. Quy trình phân tích Me-Hg trong mẫu trầm tích bằng phƣơng pháp
GC-ECD .........................................................................................................57
Hình 2.5. Quy trình khảo sát lựa chọn điều kiện chiết chọn lọc Me-Hg....................60
Hình 2.6. Sơ đồ khối của hệ thiết bị phân tích thủy ngân ............................................62
Hình 2.7. Sơ đồ vị trí lấy mẫu môi trƣờng .....................................................................64
Hình 2.8. Sơ đồ vị trí lấy mẫu thủy sản..........................................................................64
Hình 3.1. Kết quả đo lặp các điểm nồng độ khi xây dựng đƣờng chuẩn xác
định hàm lƣợng tổng Hg (sự phụ thuộc tín hiệu đo vào nồng độ) ..........70
Hình 3.2. Đƣờng chuẩn xác định tổng Hg bằng phƣơng pháp CV- AAS (sự
phụ thuộc tín hiệu đo vào nồng độ).............................................................71
Hình 3.3. Đƣờng chuẩn xác định Me-Hg bằng phƣơng pháp GC-ECD ....................77
Hình 3.4. Quy trình phân tích metyl thủy ngân trong các mẫu sinh học....................80

11. ix
Hình 3.5. Quy trình tiền xử lý mẫu sinh học để phân tích Me-Hg..............................81
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của nồng độ KOH đến hiệu suất thu hồi Me-Hg.....................82
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của thời gian gia nhiệt đến hiệu suất thu hồi Me-Hg..............83
Hình 3.8. Quy trình tách Me-Hg .....................................................................................85
Hình 3.9. Ảnh hƣởng tác nhân tạo phức và tỷ lệ dung môi chiết đến hiệu suất
thu hồi của Me-Hg.........................................................................................86
Hình 3.10. Sắc ký đồ của của các dạng thủy ngân trong pha nƣớc sau khi tiền
xử lý mẫu........................................................................................................87
Hình 3.11. Sắc ký đồ của của Me-Hg sau khi chiết......................................................88
Hình 3.12. Quy trình phân tích Me-Hg trong các mẫu sinh học bằng phƣơng
pháp CV-AAS................................................................................................90
Hình 3.13. Kết quả đo lặp các điểm nồng độ khi xây dựng đƣờng chuẩn xác
định Me-Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS (sự phụ thuộc tín hiệu đo
vào nồng độ) ..................................................................................................91
Hình 3.14. Đƣờng chuẩn xác định Me-Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS ..................92
Hình 3.15. Hàm lƣợng tổng thủy ngân và metyl thủy ngân trong mẫu trầm tích .....96
Hình 3.16. Hàm lƣợng trung bình của T-Hg trong mẫu trầm tích tại các khu
vực lấy mẫu khác nhau .................................................................................97
Hình 3.17. Hàm lƣợng trung bình Me-Hg trong mẫu trầm tích tại các khu vực
lấy mẫu khác nhau.........................................................................................97
Hình 3.18. Tỷ lệ phần trăm hàm lƣợng metyl thủy ngân so với tổng thủy ngân
trong trầm tích tại các khu vực lấy mẫu khác nhau...................................98
Hình 3.19. Tỷ lệ hàm lƣợng trung bình T-Hg so với hàm lƣợng trung bình Me-
Hg trong trầm tích tại các vị trí khác nhau.................................................99
Hình 3.20. Hàm lƣợng tổng thủy ngân (T-Hg) trong các mẫu nƣớc ........................101
Hình 3.21. Hàm lƣợng tổng thủy ngân và metyl thủy ngân trong mẫu thủy sản ....102
Hình 3.22. Hàm lƣợng trung bình tổng thủy ngân trong mẫu thủy sản tại các
khu vực lấy mẫu khác nhau........................................................................103
Hình 3.23. Hàm lƣợng trung bình metyl thủy ngân trong mẫu thủy sản tại các
khu vực lấy mẫu khác nhau........................................................................104
Hình 3.24. Tỷ lệ phần trăm hàm lƣợng metyl thủy ngân so với tổng thủy ngân
trong thủy sản tại các khu vực lấy mẫu khác nhau..................................104

12. x
Hình 3.25. Biểu đồ tƣơng quan giữa hàm lƣợng thủy ngân tổng số và metyl
thủy ngân trong mẫu thủy sản....................................................................105
Hình 3.26. Hàm lƣợng T-Hg, Me-Hg trong mẫu tóc của nhóm đối chứng và
nhóm tạo hỗn hỗng......................................................................................108
Hình 3.27. Sự chuyển hóa của metyl thủy ngân trong tóc .........................................109
Hình 3.28. Mối tƣơng quan giữa hàm lƣợng T-Hg và Me-Hg trong tóc của
nhóm đối chứng...........................................................................................110
Hình 3.29. Tƣơng quan giữa hàm lƣợng T-Hg và Me-Hg trong tóc của nhóm
tạo hỗn hống.................................................................................................110
Hình 3.30. Hàm lƣợng thủy ngân trong máu của các đối tƣợng nghiên cứu...........113
Hình 3.31. Tƣơng quan giữa hàm lƣợng T-Hg trong máu và tóc của nhóm chứng.......113
Hình 3.32. Tƣơng quan giữa hàm lƣợng T-Hg trong máu và tóc của nhóm tạo
hỗn hống .......................................................................................................114

13. xi
KÝ HIỆU TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT
Chữ
viết tắt
Tiếng Anh Tiếng Việt
AAS Atomic Absorption Spectrometry Phổ hấp thụ nguyên tử
Abs - A Absorbance Độ hấp thụ
ADI Acceptable Daily Intake
Liều lƣợng hàng ngày xâm nhập
vào cơ thể có thể chấp nhận đƣợc
AES Atomic Emission Spectrometry Phổ phát xạ nguyên tử
AOAC
Association of Official Analytical
Chemists
Hiệp hội các nhà hoá phân tích
chính thống
ASTM
American Society for Testing and
Materials
Hiệp hội thử nghiệm vật liệu Hoa
Kỳ
CV-AAS
Cold Vapor Atomic Absorption
Spectroscopy
Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử kỹ thuật hóa hơi lạnh
F-AAS
Flame Atomic Absorption
Spectrometry
Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử ngọn lửa
CRM Certified Reference Material Mẫu chuẩn đƣợc chứng nhận
GF-AAS
Graphite furnace atomic absorption
spectrometry
Phổ hấp thụ nguyên tử không
ngọn lửa
PTWI Provisional Tolerable Weekly Intake
Lƣợng ăn vào hàng tuần có thể
chấp nhận đƣợc tạm thời
F-AES
Flame Atomic Emission
spectrometry
Phƣơng pháp quang phổ phát xạ
nguyên tử ngọn lửa
ICP-OES
Inductively Coupled Plasma-Optical
Emission Spectroscopy
Phƣơng pháp quang phổ phát xạ
nguyên tử ghép cặp plasma cao
tần cảm ứng
ICP- MS
Inductively Coupled Plasma - Mass
Spectrometry
Phƣơng pháp phổ khối lƣợng với
nguồn cảm ứng cao tần plasma
LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện
LOQ Limit of quantity Giới hạn định lƣợng
Me-Hg Methylmercury Metyl thủy ngân
HPLC
High Performance Liquid
Chromatography
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
PA Pure chemical analysis Hóa chất tinh khiết phân tích
SMEWW
Standard Methods for the
Examination of Water and Waste Water
Các phƣơng pháp chuẩn xét
nghiệm nƣớc và nƣớc thải.
TCU True Color Unit Đơn vị đo màu sắc
T-Hg Total mercury Hàm lƣợng tổng thủy ngân
US-FDA
United States Food and
Drug Administration
Cục Dƣợc phẩm và Thực phẩm
Mỹ
US EPA
United States Environmental
Protection Agency
Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa
Kỳ
WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới
GC-ECD
Gas Chromatograply _ Electron
Capture Detector
Sắc ký khí kết hợp với detector
bắt điện tử (GC-ECD)

14. 1
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trƣờng đang là vấn đề toàn cầu đƣợc tất cả các quốc gia và
nhiều nhà khoa học quan tâm. Trong số các chất ô nhiễm tồn tại trong môi trƣờng
thì kim loại nặng, đặc biệt là thủy ngân đóng một vai trò quan trọng trong các quá
trình chuyển hóa và tích lũy sinh học, khi xâm nhập vào cơ thể các kim loại nặng sẽ
gây ảnh hƣởng lớn tới sức khỏe con ngƣời, chúng đƣợc coi là một trong các tác
nhân gây ung thƣ và các bệnh hiểm nghèo khác. Độc tính của thuỷ ngân phụ thuộc
vào dạng hóa học của nó; thủy ngân hữu cơ độc hơn thuỷ ngân vô cơ, dạng độc nhất
của thuỷ ngân là metyl thuỷ ngân (CH3Hg+
), dạng này đƣợc tích luỹ trong tế bào cá
và động vật. Metyl thủy ngân tan đƣợc trong mỡ, phần chất béo của các màng và
trong não tủy. Đặc tính nguy hiểm nhất của metyl thủy ngân là có thể chuyển dịch
đƣợc qua màng tế bào và thâm nhập vào mô của bào thai qua nhau thai.
Trên thế giới, đã có nhiều trƣờng hợp nhiễm độc thủy ngân xảy ra ở quy mô
lớn. Năm 1953 - 1960 tại thành phố Minamata, Nhật Bản đã có 2955 ngƣời nhiễm
độc thuỷ ngân. Trong số những ngƣời bị nhiễm độc, đã có 45 ngƣời chết. Những
khuyết tật về gien đã đƣợc quan sát thấy ở trẻ em sơ sinh mà mẹ của chúng ăn hải
sản đƣợc khai thác từ vịnh. Tiếp đó năm 1972 tại Irac đã có 459 nông dân bị chết
sau khi ăn phải lúa mạch nhiễm độc thuỷ ngân do thuốc trừ sâu.
Thủy ngân đƣợc sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp nhƣ hóa chất, phân
bón, chất dẻo, kỹ thuật điện, điện tử, sơn, tách vàng trong các quặng sa khoáng, sản
xuất các loại đèn huỳnh quang, pin, nhiệt kế, huyết áp kế, mỹ phẩm...
Theo báo cáo của Cục hóa chất - Bộ Công thƣơng, năm 2016, Việt Nam có 4
ngành chính liên quan đến sử dụng và phát thải thủy ngân gồm sản xuất và sử dụng
thiết bị chiếu sáng, đốt than từ nhà máy, sử dụng trong lĩnh vực y tế và khai thác
vàng thủ công quy mô nhỏ, hàng năm nƣớc ta phát thải ra môi trƣờng khoảng
49.131 kg thủy ngân.
Trong môi trƣờng, thuỷ ngân biến đổi qua các dạng tồn tại hoá học của nó
bởi các hoạt động của tự nhiên và con ngƣời, thủy ngân đƣợc giải phóng vào khí
quyển bởi nhiều nguồn khác nhau, sau đó phân tán và lắng đọng xuống trái đất,
thủy ngân đƣợc lƣu giữ và chuyển hóa trong đất và nƣớc. Sự chuyển hoá sinh học
của các hợp chất thuỷ ngân vô cơ thành các hợp chất metyl thuỷ ngân có thể xảy ra
trong trầm tích, trong nƣớc và cả trong cơ thể sinh vật. Quá trình metyl hoá thủy

15. 2
ngân là yếu tố quan trọng nhất góp phần đƣa thủy ngân vào trong chuỗi thức ăn.
Các hoạt động khai thác vàng thủ công sử dụng thủy ngân kim loại để tạo hỗn hống,
tuy nhiên trong trầm tích tại khu vực khai thác lại phát hiện thấy metyl thủy ngân.
Sự chuyển hóa của các dạng thủy ngân tại khu vực khai thác vàng diễn ra rất phức
tạp, các nghiên cứu về quá trình metyl hóa và tích lũy sinh học của thủy ngân trong
cá và động vật đáy tại các khu vực này còn hạn chế. Mặt khác, ở Việt Nam chƣa có
các quy trình hƣớng dẫn về phân tích metyl thủy ngân trong trầm tích và các mẫu
sinh học.
Do vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình phân
tích metyl thủy ngân trong các mẫu sinh học và môi trường tại khu vực khai thác
vàng Thần Sa,Thái Nguyên”.
Mục tiêu của luận án được đặt ra là:
- Nghiên cứu xây dựng phƣơng pháp phân tích metyl thủy ngân trong mẫu
sinh học có độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác cao.
- Nghiên cứu, đánh giá sự chuyển hóa và tích lũy sinh học của thủy ngân
trong các mẫu trầm tích và sinh học tại khu vực khai thác vàng Thần Sa, huyện Võ
Nhai, tỉnh Thái Nguyên.
Để đạt đƣợc mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu chính của luận án bao gồm:
- Khảo sát, lựa chọn các điều kiện tối ƣu và xác nhận giá trị sử dụng của
phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng tổng thủy ngân trong mẫu trầm tích và mẫu
sinh học.
- Nghiên cứu, lựa chọn các điều kiện tối ƣu và xác nhận giá trị sử dụng của
phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng metyl thủy ngân trong trầm tích bằng phƣơng
pháp sắc ký khí sử dụng detector cộng kết điện tử (GC-ECD).
- Nghiên cứu, khảo sát và xây dựng quy trình phân tích hàm lƣợng metyl
thủy ngân trong mẫu sinh học bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với
kỹ thuật hóa hơi lạnh cải tiến kết hợp các kỹ thuật chiết lỏng - lỏng.
- Áp dụng quy trình phân tích xây dựng đƣợc để xác định hàm lƣợng tổng
thủy ngân và metyl thủy ngân trong mẫu trầm tích, sinh học tại khu vực khai thác
vàng Thần Sa, huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên và đánh giá sự chuyển hóa và tích
lũy thủy ngân trong các đối tƣợng mẫu nghiên cứu trên.

16. 3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Thủy ngân trong tự nhiên và nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng
1.1.1. Thủy ngân trong tự nhiên
Thủy ngân (Hg) tồn tại chủ yếu ở các dạng 0, +1, +2, rất ít hợp chất của thủy
ngân tồn tại ở trạng thái oxit hóa +3. Trong tự nhiên thủy ngân tồn tại chủ yếu ở các
dạng sau [1]:
- Dạng thủy ngân kim loại (Hgo
), tồn tại ở trạng thái lỏng và hơi.
- Dạng thủy ngân vô cơ tồn tại ở các dạng nhƣ: HgS, HgO, Hg(OH)2, Hg2Cl2,
HgCl2, HgCN2, Hg(NO3)2,… có độ hòa tan khác nhau.
- Dạng có khả năng trao đổi ion (liên kết với Mn - Fe trong mẫu trầm tích).
- Dạng thủy ngân hữu cơ tồn tại ở các dạng nhƣ: (CH3)2Hg phân hủy chậm,
CH3Hg+
hầu nhƣ không phân hủy và các dạng thủy ngân hữu cơ RHgX;
- Dạng cặn dƣ (phần còn lại của thủy ngân bị ràng buộc bởi các nguyên tố
khác mà không thể chiết xuất đƣợc bởi các thuốc thử trƣớc đó).
Trong tự nhiên, thủy ngân tồn tại chủ yếu dƣới dạng các khoáng vật: xinaba
hay thần sa (HgS), timanic (HgSe), colodoit (HgTe), livingtonit (HgSb4O7),
montroydrit (HgO), calomen (Hg2Cl2)... Rất hiếm khi gặp thủy ngân dƣới dạng tự
do. Thần sa là quặng duy nhất của thủy ngân, nhiều khi bắt gặp chúng tạo thành các
mỏ lớn. Nói chung thần sa khác với các sunfua khác là khá bền vững trong miền oxi
hoá. Các khoáng vật cộng sinh với thần sa thƣờng có antimonit (Sb2S3), pyrit
(FeS2), asenepyrit (FeAsS), Arsenic trisulfide (As2S3)... Các khoáng vật phi quặng
đi kèm theo thần sa thƣờng có: thạch anh, canxit, nhiều khi có cả fluorit, barit...
1.1.2. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường
Thủy ngân đƣợc phát tán vào môi trƣờng từ nguồn tự nhiên và nhân tạo, dƣới
dạng khí hoặc dạng hạt. Thủy ngân phát thải vào môi trƣờng tồn tại chủ yếu xung
quanh các nguồn thải, một phần đƣợc phát tán lan truyền ra xa nhờ mƣa gió và các
dòng chảy. Thủy ngân tác động đến tất cả các hệ sinh thái do có sự chuyển hóa giữa
các dạng của thủy ngân.

17. 4
Hình 1.1a. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trƣờng
Chu trình tuần hoàn của thủy ngân trong môi trƣờng có thể khái quát gồm 6
quá trình chính [9]:
(1) Sự tách hơi thủy ngân từ đá, đất và nƣớc mặt hoặc khí thải từ núi lửa, các
hoạt động của con ngƣời.
(2) Sự di chuyển ở dạng khí của thủy ngân trong khí quyển: Thủy ngân khi
phát tán vào khí quyển chủ yếu ở dạng hơi (Hgo
). Hơi thủy ngân tồn tại với thời gian
dài trong khí quyển có thể đến một năm vì vậy chúng có khả năng phát tán rộng.
(3) Sự lắng đọng thủy ngân xuống đất và nƣớc mặt: Hơi thủy ngân trong khí
quyển qua quá trình oxi hóa quang hóa tạo thành thủy ngân II, kết hợp với hơi nƣớc
và theo mƣa rơi xuống mặt đất.
(4) Sự chuyển hóa thành sunfua thủy ngân không tan.
(5) Sự chuyển hóa hóa học và chuyển hóa sinh học thành các dạng dễ hòa
tan, trong đó có 5 quá trình chuyển hóa lớn:
 Quá trình metyl hóa thủy ngân.
 Quá trình đề metyl hóa thủy ngân.
 Quá trình khử Hg2+
thành thủy ngân kim loại Hgo
.
 Quá trình oxy hóa Hgo
thành Hg2+
.
 Tác động của các vi sinh vật chuyển hóa Hg2+
thành các dạng chất hữu cơ
khác nhau.

18. 5
(6) Quay trở lại khí quyển hoặc tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn.
Trong không khí thủy ngân tồn tại ở dạng hơi nguyên tử, dạng metyl thủy
ngân hoặc dạng liên kết với các hạt lơ lửng. Trong nƣớc biển và đất, thủy ngân vô
cơ bị metyl hóa thành các dạng metyl thủy ngân và đƣợc tích lũy vào động vật. Một
phần thủy ngân này liên kết với lƣu huỳnh tạo thành kết tủa thủy ngân sunfua và giữ
lại trong trầm tích.
Quá trình metyl hoá thủy ngân là yếu tố quan trọng nhất góp phần đƣa thủy
ngân vào trong chuỗi thức ăn. Sự chuyển hoá sinh học của các hợp chất thuỷ ngân
vô cơ thành các hợp chất metyl thuỷ ngân có thể xảy ra trong trầm tích, trong
nƣớc và cả trong cơ thể sinh vật [10]. Các phản ứng đề metyl hoá xảy ra cùng với
quá trình bay hơi của dimetyl thuỷ ngân làm giảm lƣợng metyl thuỷ ngân trong
môi trƣờng nƣớc. Khoảng gần 100% thuỷ ngân tích luỹ sinh học trong cá là dạng
metyl thuỷ ngân. Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tích luỹ sinh học của
thuỷ ngân trong môi trƣờng nƣớc, bao gồm độ axit (pH), chiều dài của chuỗi thức
ăn, nhiệt độ, các chất hữu cơ hoà tan...Thuỷ ngân sẽ tích luỹ trong sinh vật khi quá
trình hấp thu lớn hơn quá trình đào thải thuỷ ngân. Mặc dù tất cả các dạng của
thuỷ ngân đều có thể tích luỹ tới một mức nhất định, metyl thuỷ ngân tích luỹ
nhiều hơn các dạng khác của thuỷ ngân. Quá trình sản sinh và tích luỹ metyl thuỷ
ngân trong nƣớc là một quá trình quan trọng trong tích luỹ sinh học của thuỷ ngân,
metyl thuỷ ngân thƣờng chiếm một phần tƣơng đối lớn trong tổng lƣợng thuỷ ngân
ở các động vật có mức dinh dƣỡng cao, sau đó đƣợc sử dụng bởi các loài chim ăn
cá, động vật và con ngƣời.

19. 6
Hình 1.1b. Sự hình thành Me-Hg trong nƣớc mặt, trầm tích và sự chuyển hóa các
dạng thủy ngân do hòa tan và khuếch tán
1.1.3. Ứng dụng của thủy ngân
Thủy ngân có rất nhiều ứng dụng do có những tính chất phong phú nhƣ tính
dẫn điện, nhạy với sự thay đổi nhiệt độ, áp suất và tạo đƣợc hợp kim với hầu hết
kim loại. Chính vì vậy thủy ngân đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực
công nghiệp khác nhau [2, 3].
- Trong công nghiệp hóa chất: Thủy ngân đƣợc sử dụng phổ biến nhất là
công nghiệp sản xuất Cl2 và NaOH bằng phƣơng pháp điện phân sử dụng điện cực
thủy ngân.
- Trong công nghiệp điện, điện tử: Thủy ngân đƣợc sử dụng để sản xuất bóng
đèn huỳnh quang, các thiết bị siêu dẫn, đồng hồ đo, pin oxit thủy ngân.
- Trong y học: Thủy ngân là một thành phần trong hỗn hợp để chữa các
bệnh sâu răng, hàn răng. Thủy ngân cũng đƣợc dùng làm thuốc sát trùng nhƣ
HgCl2. Nhiều hợp chất của thủy ngân đƣợc sử dụng làm chất bảo quản cho nhiều
loại dƣợc phẩm.
- Trong nông nghiệp: Ngƣời ta sử dụng một lƣợng lớn các hợp chất của thủy
ngân hữu cơ để chống nấm mốc và làm sạch các hạt giống, và là thành phần có
trong thuốc bảo vệ thực vật.

20. 7
- Trong khai thác vàng: Thủy ngân đƣợc sử dụng để tách vàng trong quặng
sa khoáng nhờ tạo hỗn hống.
Ngoài ra thủy ngân còn đƣợc sử dụng trong các thiết bị định hƣớng, các dụng
cụ đo nhiệt độ, áp suất, đƣợc sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân, làm dung môi
và xúc tác cho các kim loại hoạt động.
1.1.4. Nguyên nhân gây ô nhiễm thủy ngân trong môi trường
Nguồn phát thải thủy ngân vào môi trƣờng gồm hai nguồn chính đó là nguồn
do phát thải tự nhiên và hoạt động của con ngƣời gây ra. Nguồn phát thải do hoạt
động của con ngƣời bao gồm: phát thải từ các sản phẩm phụ và phát thải từ việc sử
dụng thủy ngân có chủ ý. Nguồn sản phẩm phụ lớn nhất phát thải ra thủy ngân là
việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, than thƣờng chứa các tạp chất thủy ngân và trong
quá trình đốt than giải phóng ra thủy ngân vào môi trƣờng không khí.
1.1.4.1. Ô nhiễm thủy ngân do tự nhiên
Nguồn phát thải tự nhiên là kết quả của sự phong hóa vỏ trái đất, lƣợng thủy
ngân phát thải từ nguồn này chiếm từ 5 đến 30 % lƣợng thủy ngân phát ra. Ở các
nƣớc có nhiều thủy ngân Nga, Mỹ, Tây Ban Nha và Ý, nguồn phát thải thủy ngân
vào tự nhiên khoảng 2700 đến 6000 tấn/năm [3, 11, 12]. Trong tự nhiên thủy ngân
có mặt ở khắp nơi trong môi trƣờng, có khoảng 10.000 tấn/năm đƣợc thải vào môi
trƣờng do việc khử khí của vỏ trái đất [13].
1.1.4.2. Ô nhiễm thủy ngân do các hoạt động của con người
 Phát thải thủy ngân trên thế giới
Trong tự nhiên thủy ngân có mặt ở khắp nơi trong môi trƣờng, có khoảng
20.000 tấn/năm do hoạt động nhân tạo thải vào môi trƣờng [13]. Lƣợng phát thải
Hg từ hoạt động đốt than là nguồn phát thải chính của con ngƣời gây ra sự ô nhiễm
Hg trong khí quyển. Theo tác giả [14] ƣớc tính lƣợng phát thải thủy ngân sẽ tăng
lên với tốc độ 5% mỗi năm. Việc đốt rác thải đô thị phát thải 5,6%; nhà máy sản
xuất pin thủy ngân, sản xuất clo và kiềm phát thải 4%; động cơ đốt trong 3,5% và
đốt rác thải y tế 1% [15] phát thải thủy ngân vào môi trƣờng. Lƣợng phát thải thủy
ngân của các khu vực trên thế giới đã đƣợc tác giả [16] đƣa ra trên hình 1.2.

21. 8
Hình 1.2. Lƣợng phát thải thủy ngân của các khu vực trên thế giới[16]
Trên Hình 1.2 cho thấy lƣợng phát thải thủy ngân do hoạt động của con
ngƣời gây ra ở khu Châu Á chiếm tỷ lệ rất lớn lên đến 65% tổng lƣợng phát thải
thủy ngân trên thế giới.
 Phát thải thủy ngân ở Việt Nam
Việt Nam là quốc gia đang phát triển, hiện nay rất nhiểu tỉnh thành có các
khu công nghiệp, khu chế xuất và khu kinh tế. Các khu công nghiệp trên cả nƣớc đã
tạo bộ mặt mới cho nền công nghiệp Việt Nam. Các khu công nghiệp đƣợc phân bố
trên 54 tỉnh thành, chủ yếu ở vùng Đông Nam bộ, đồng bằng sông Hồng và ven
biển miền Trung. Sự phát triển các khu công nghiệp góp phần thúc đẩy kinh tế của
nhiều tỉnh thành, hệ thống giao thông đƣợc cải thiện, đời sống nhân dân đƣợc dần
dần nâng cao. Tuy nhiên, song song với lợi ích về kinh tế cũng xuất hiện rất nhiều
vấn đề liên quan đến môi trƣờng. Do các khu công nghiệp thƣờng gần quốc lộ, khu
dân cƣ, gần các dòng sông để thuận tiện cho sự giao dịch của doanh nghiệp, đã làm
cho môi trƣờng ngày càng ô nhiễm.
Việt Nam đã ký kết công ƣớc Minamata về thủy ngân vào tháng 11 năm
2013 tại Nhật Bản và phê duyệt công ƣớc vào tháng 6 năm 2017. Mục tiêu chính
của Công ƣớc Minamata là bảo vệ sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng do ảnh hƣởng
của thủy ngân gây ra. Công ƣớc đƣa ra quy định kiểm soát, cung cấp thông tin về
các hoạt động liên quan đến khai thác, xuất nhập khẩu, kinh doanh, sử dụng, lƣu trữ
và hạn chế sử dụng thủy ngân trong các ngành công nghiệp và các điều khoản
không sử dụng thủy ngân trong các quy trình công nghệ không sử dụng thủy ngân
65%
7.900%
3.900%
8.300%
7.300%
5.500%
2.100%
Châu Á
Châu Âu
Nga
Bắc Mỹ
Nam Mỹ
Châu Phi
Châu Đại Dƣơng

22. 9
nhằm bảo vệ sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng do phát thải nhân sinh của thủy
ngân và các hợp chất thủy ngân. Nhật Bản là quốc gia đi đầu trong việc loại bỏ sử
dụng thủy ngân để sản xuất clo - kiềm và axetandehyt và đã chuyển đổi các quy
trình sản xuất này sang phƣơng pháp không thủy ngân. Ví dụ nhƣ xút đƣợc sản xuất
theo quy trình trao đổi ion, quy trình màng ngăn. Từ năm 1999, quy trình trao đổi
ion đã đƣợc sử dụng cho toàn bộ hoạt động sản xuất tại Nhật Bản [17].
Nguồn phát thải thủy ngân ở Việt Nam vào môi trƣờng rất đa dạng nhƣ:
- Tiêu thụ năng lƣợng
- Sản xuất nhiên liệu
- Sản xuất kim loại thô
- Các loại sản xuất nguyên liệu khác
- Sử dụng và loại bỏ các sản phẩm có chứa thủy ngân
- Tái chế kim loại
- Thiêu / đốt chất thải
- Hỏa táng và địa táng
- Thu gom chất thải và xử lý nƣớc thải
Hình 1.3. Nguồn phát thải thủy ngân tại Việt Nam năm 2016[17]
Theo báo cáo điều tra thủy ngân quốc gia [17] lƣợng phát thải thủy ngân
hàng năm của Việt Nam là 49.131 kg/năm. Trong đó đốt than và sản xuất các loại
nguyên liệu khác chiếm 27 %; đốt chất thải kín và lộ thiên ngoài trời chiếm 25 %;
sử dụng và thải bỏ các loại sản phẩm khác chiếm 19 %; sản xuất kim loại (loại trừ
sản xuất vàng bằng phƣơng pháp hỗn hống) chiếm 8% lƣợng thủy ngân phát thải.
8%
1%
5%
10%
1%
12%
0%16%
45%
2% Tiêu thụ năng lƣợng
Sản xuất nhiên liệu
Sản xuất kim loại thô
Các loại sản xuất nguyên liệu khác
Sản xuất các sản phẩm chứa thủy ngân
Sử dụng và loại bỏ các sản phẩm có chứa thủy ngân
Tái chế kim loại
Thiêu / đốt chất thải
Thu gom chất thải và xử lý nƣớc thải
Hỏa táng và địa táng

23. 10
Cũng theo báo cáo này lƣợng thủy ngân phát thải vào không khí khoảng 29.238 kg
(9,5%) trong tổng số 49.131 kg, còn lại là thải vào đất, nƣớc và trong các sản
phẩm khác.
Hình 1.4. Lƣợng phát thải thủy ngân vào các môi trƣờng
tại Việt Nam năm 2016[17]
Tất cả các nguồn phát thủy ngân này sẽ thải vào môi trƣờng không khí, đất
và xâm nhập vào nguồn nƣớc. Trong môi trƣờng nƣớc, thủy ngân dạng vô cơ ít độc
sẽ bị chuyển hóa thành dạng thủy ngân hữu cơ Me-Hg (metyl thủy ngân) rất độc
hại. Cũng nhƣ các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy, thủy ngân có tính chất lan
truyền rộng và tích lũy sinh học theo chuỗi thức ăn, gây nguy hiểm ngay cả khi phát
thải ở nồng độ thấp.
1.2.4.3. Ô nhiễm thủy ngân từ các hoạt động khai thác vàng
Trên thế giới, một số quốc gia đã cấm sử dụng thủy ngân trong khai thác
vàng thủ công ở quy mô vừa và nhỏ, nhƣng một số khu vực kém phát triển vẫn tiếp
tục sử dụng công nghệ này [18, 19]. Vẫn còn nhiều mỏ vàng ở quy mô nhỏ, khai
thác vàng thủ công vẫn sử dụng thủy ngân tạo hỗn hống để tách vàng. Khai thác
vàng đã gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trƣờng và đe dọa đến sức khỏe con ngƣời ở
khu vực mỏ các nƣớc Nam Mỹ, Châu Phi và Châu Á [20-23]. Thủy ngân phát thải
từ khai thác vàng thủ công ở quy mô nhỏ đƣợc ƣớc tính từ 1.400 tấn/năm, trở thành
ngành phát thải thủy ngân lớn nhất trên thế giới [20]. Nghiên cứu của Saiki và cộng
sự [24] cho thấy nồng độ thủy ngân và metyl thủy ngân của các mẫu nƣớc, đất, trầm
tích ở khu vực hạ lƣu của sông Sieraa Nevada cao hơn so với ở thƣợng nguồn,
59%
6%
10%
7%
12%
6% Không khí
Nƣớc
Đất
Chứa trong sản phẩm
Chất thải chung
Chất thải xử lý bỏ đặc biệt

24. 11
nguyên nhân là do các mỏ vàng khai thác ở vùng đó gây ra. Egler và công sự [25]
đã nghiên cứu tổng nồng độ thủy ngân trong đất và rau có mối quan hệ với nồng độ
thủy ngân trong đất và rau trong hai khu mỏ vàng nhỏ ở São Chico và Creporizinho
của Amazon, Braxin. Nghiên cứu chỉ ra rằng nồng độ thủy ngân của các mẫu đất
cao dẫn đến hàm lƣợng thủy ngân trong rau ở hai khu vực trên cao hơn tiêu chuẩn
cho phép hàm lƣợng thủy ngân trong rau. Trung Quốc là đất nƣớc giàu tài nguyên
khoáng sản và khai thác vàng có lịch sử lâu dài, trong quá khứ họ sử dụng kỹ thuật
pha trộn thủy ngân để tách vàng. Các mỏ vàng, mỏ thủy ngân ô nhiễm tập trung ở
các khu vực Sơn Tây, cho thấy tổng thủy ngân trong môi trƣờng không khí cao hơn
nhiều so với nồng độ trung bình của Trung Quốc, hàm lƣợng thủy ngân đạt 18.000
ng/m3
. Nồng độ thủy ngân trong đất có nơi cao nhất là 19,50 mg/kg, cao hơn nhiều
so với nồng độ thủy ngân trung bình là 0,25 mg/kg. Tổng thủy ngân trong trong rau
và lúa mì từ 42 mg/kg đến 640 mg/kg, đều vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép của Trung
Quốc (trong rau là 0,01 mg/kg và trong cá là 0,02 mg/kg) [26]. D. Meng và cộng sự
[27] đã nghiên cứu ảnh hƣởng của thủy ngân dƣ trong quá trình pha trộn tinh chế
vàng đến môi trƣờng. Nồng độ thủy ngân trong khí quyển đƣợc xác định vào mùa
thu năm 2011 và mùa xuân năm 2012. Kết quả chỉ ra rằng giá trị tối đa của thủy
ngân trong không khí là 25 ng/m3
vào mùa thu và 19,5 ng/m3
vào mùa đông, trong
đất là 2,06 mg/kg vào mùa thu và 2,51 mg/kg mùa xuân. Trong nghiên cứu tác giả
nhận thấy nồng độ thủy ngân trong không khí và trong đất cao thƣờng ở các khu
vực mỏ vàng và khu vực chất thải khai thác vàng.
Việt Nam có các mỏ vàng phân bố rải rác ở nhiều nơi với quy mô nhỏ, trữ
lƣợng vàng ƣớc tính khoảng vài nghìn tấn. Hiện nay Việt Nam đã phát hiện gần 500
điểm quặng và mỏ vàng gốc (quặng vàng gốc thực thụ và các loại quặng khác có
chứa vàng). Trong các điểm mỏ đã có gần 30 nơi đƣợc tìm kiếm thăm dò và đánh
giá trữ lƣợng với số lƣợng khoảng 300 tấn vàng. Các mỏ vàng tại các vùng miền núi
phía Bắc, vùng có nhiều khoáng hóa vàng khá tập trung nhƣ ở quanh Đồi Bù (Hòa
Bình) với tổng trữ lƣợng khoảng 10 tấn, vùng núi Xà Khía xã Lâm Thủy (Lệ Thủy,
Quảng Bình), vùng Hà Giang, mỏ vàng có trữ lƣợng lớn tại Bồng Miêu, Phƣớc Sơn
(Quảng Nam) và Pác Lạng (Bắc Cạn)…. Trong công nghệ sản xuất vàng tại Việt

25. 12
Nam, các công ty sản xuất vàng có giấy phép hoạt động khai thác vàng chỉ sử dụng
công nghệ dùng xyanua mà không dùng thủy ngân. Các công ty này đều chịu sự
quản lý của Nhà nƣớc và các cơ quan địa phƣơng. Tuy nhiên, rất nhiều điểm mỏ có
xảy ra hoạt động khai thác vàng trái phép, hoạt động khai thác trái phép này thƣờng
sử dụng hỗn hống hóa thủy ngân đƣợc sử dụng để khai thác vàng thủ công với quy
mô nhỏ. Không chỉ có các điểm mỏ nhỏ có hoạt động khai thác vàng trái phép mà
tại hai điểm mỏ lớn đƣợc cấp phép khai thác đó là mỏ Bồng Miêu (Quảng Nam) và
Pác Lạng (Bắc Cạn) cũng tồn tại hình thức khai thác vàng trái phép có sử dụng hỗn
hỗng hóa thủy ngân gây ô nhiễm môi trƣờng và để lại hậu quả lâu dài.
Theo “Báo cáo đánh giá ban đầu về Công ƣớc Minamata tại Việt Nam năm
2016 - Cục Hóa chất, Bộ Công thƣơng, Việt Nam”, hoạt động Chiết tách vàng dùng
hỗn hống thủy ngân đã phát thải vào môi trƣờng đất 96,6 kg Hg/năm; môi trƣờng
nƣớc là 76,7 kg Hg/năm và môi trƣờng đất là 67,5 kg Hg/năm.
Hình 1.5. Lƣợng thủy ngân phát thải vào môi trƣờng từ hoạt động chiết tách vàng
tại Việt Nam năm 2016[17]
Khai thác vàng có phép có sử dụng xyanua, khai thác vàng trái phép sử dụng
xyanua và thủy ngân nếu không đƣợc xử lý đều gây ra các hậu quả nghiêm trọng
đối với con ngƣời và môi trƣờng. Xyanua (CN-
) rất độc có thể làm cho cá bị chết
với nồng đột 0,04 mg/L (đối với cá hồi), ở nồng độ xyanua vƣợt quả 5 mg/L gây
.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.00
Không khí
Nước
Đất
Chứa trong sản phẩm
Chất thải chung
Chất thải xử lý bỏ đặc biệt
Lượng thủy ngân phát thải, kg Hg/năm

26. 13
ảnh hƣởng đến hệ sinh thái. Tại các vùng khai thác vàng thủy ngân ngoài khả năng
khuếch tán vào môi trƣờng không khí, nƣớc, đất còn có khả năng xâm nhập vào
chuỗi thức ăn ở dạng Me-Hg (metyl thủy ngân) gây độc cho các loài thủy sinh và
con ngƣời.
Hiện nay nƣớc ta có rất nhiều những khu vực bị ô nhiễm nghiêm trọng do
hoạt động khai thác vàng gây ra. Tại Quảng Nam dòng sông Quế Phƣơng chảy qua
địa bàn xã Tam Lãnh (Phù Ninh) bi ô nhiễm nặng do các đối tƣợng khai thác vàng ở
mỏ vàng Bồng Miêu tập kết và đãi quặng để lấy vàng. Ngoài hoạt động đãi vàng
gây ô nhiễm thủy ngân dòng sông còn có các hồ chứa xyanua, để tách vàng nằm
gần sông cũng thấm vào đất và thải vào dòng sông gây ô nhiễm nghiêm trọng,
ngƣời dân ở các khu vực này gọi đây là “dòng sông chết”.
Bãi khai thác vàng tại Kom Tum tình trạng khai thác vàng trái gây ra những
hậu quả nghiêm trọng đối với môi trƣờng xung quanh khu vực. Dòng sông, suối bị
đào bới để khai thác vàng gây ô nhiễm nguồn nƣớc, một số vùng đất màu mỡ bị
hoang hóa nặng nề, không thể canh tác hay sản xuất đƣợc. Dòng sông Pô Kô đoạn
chảy qua xã Đăk Ang (Ngọc Hồi) bị biến dạng do hoạt động khai thác vàng và gây
ô nhiễm nghiêm trọng.
Bãi khai thác vàng tại thôn Bản Loòng, xã Đƣờng m, huyên Bắc Mê (Hà
Giang) cũng tàn phá môi trƣờng xung quanh gây mất diện tích rừng, làm suy giảm
đa dạng sinh học, ảnh hƣởng tới sức khỏa của ngƣời dân địa phƣơng.
Bãi khai thác vàng tại Kim Bôi, Hòa Bình đã phá vỡ môi trƣờng sinh thái,
mất đất sản xuất nông nghiệp của ngƣời dân.
Ngoài ra còn rất nhiều các điểm mỏ khai thác vàng trái phép khác đã và đang
gây ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng lớn đến hệ sinh thái, gây hệ lụy lâu dài cho con
ngƣời và môi trƣờng xung quanh.
1.2. Tính chất của thủy ngân
1.2.1. Tính chất vật lý, hóa học của Hg
Thủy ngân (Hg) là nguyên tố thuộc nhóm IIB trong bảng hệ thống tuần hoàn
các nguyên tố hoá học, có số thứ tự là 80, cấu hình electron lớp ngoài cùng là:
4f14
5d10
6s2
[1].

27. 14
Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý của thủy ngân
Cấu hình electron [Xe] 4f14
5d10
6s2
Năng lƣợng ion hóa, eV
I1 10,43
I2 18,56
I3 34,3
Nhiệt độ nóng chảy, o
C -38,87
Nhiệt độ sôi, o
C 357
Nhiệt bay hơi, kJ mol-1
61,5
Thế điện cực chuẩn, V 0,854
Bán kính nguyên tử, A0
1,60
Bán kính ion hóa trị hai, A0
0,93
Ở nhiệt độ thƣờng, thủy ngân không tác dụng với oxi, nhƣng dễ dàng phản
ứng ở 300o
C tạo thành HgO và ở 400o
C lại bị phân huỷ thành Hg kim loại. Thủy
ngân có tƣơng tác với halogen, trong đó tƣơng tác dễ dàng với lƣu huỳnh, iôt. Thuỷ
ngân chỉ tan trong những axit có tính oxi hoá mạnh nhƣ HNO3, H2SO4 đặc. Ví dụ:
Hg + 4HNO3 (đặc)  Hg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (1.1)
6Hg + 8HNO3 (loãng)  3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4H2O (1.2)
1.2.2. Tính chất đặc trưng của thủy ngân
 Phản ứng phát hiện ion Hg2+
[131]
- Phản ứng với kali iodua (ở pH< 7):
Hg2+
+ I-
→ HgI2↓ đỏ (1.3)
Kết tủa HgI2 tan đƣợc trong thuốc thử dƣ:
HgI2↓ + 2I-
→ HgI4
2-
(không màu) (1.4)
- Phản ứng khử với SnCl2 (ở pH< 7):
2HgCl2 + SnCl2 → SnCl4 + Hg2Cl2↓(trắng) (1.5)
Và: HgCl2 + SnCl2 → SnCl4 + Hg↓(đen) (1.6)
- Phản ứng khử với CuI (ở pH = 0):
Hg2+
+ 4CuI → Cu2[HgI4]↓(đỏ hoặc da cam) + 2Cu+
(1.7)
- Phản ứng khử với Cu (ở pH < 7):
Hg2+
+ Cu → Cu2+
+ Hg (1.8)

28. 15
 Phản ứng của ion CH3Hg+
Ion CH3Hg+
hoạt động nhƣ một axit Lewis mềm và có phản ứng mạnh với
các phối tử có chứa các trung tâm phản ứng (L-
) nhƣ: S-, P-, O-, N- và halogen; tỷ
lệ về sự hình thành các phức Cl-, Br- và OH- cực kỳ nhanh. Phản ứng tổng quát
diễn ra nhƣ sau [132]:
CH3Hg+
+ L-
→ CH3HgL (1.9)
VD: CH3Hg+
+ Cl-
→ CH3HgCl K = 105,23
CH3Hg+ + S2-
→ CH3HgS-
K = 1021,04
 Phản ứng tạo thành Me-Hg trong cơ thể [132]
Me-Hg có thể đƣợc tạo thành dễ dàng bằng phản ứng của thủy ngân vô cơ
với methylcobalamin, một coenzyme tự nhiên của vitamin B12 theo phƣơng trình
sau [132]:
(1.10)
(1.11)
 Phản ứng tạo phức của Me-Hg với Cysteine [132]
Thiol quan trọng nhất là cysteine (CSH), trong dung dịch nƣớc CSH có các
phản ứng phân ly axit [132]:

29. 16
Với hằng số phân li (ở I= ~ 0,01 M, T= 25 ºC) [132]: pK1 = 1,92 ±0,14; pK12 = 8,45
±0,05; pK13 = 8,68 ±0,15; pK123 = 10,2 ±0,11; pK132 = 9,99 ±0,17
CH3Hg+
+ CSH2-
→ CH3HgCys-
log K =16.90 (1.12)
CH3Hg+
+ CSH2-
+ H+
→ CH3HgHCys log K = 26.07 (1.13)
K đƣợc tính ở (I = 1 M tại 25°C) [132]
1.2.3. Độc tính của thủy ngân và các hợp chất của thủy ngân
1.2.3.1. Thủy ngân kim loại
Thủy ngân kim loại ở dạng hơi độc hơn nhiều thủy ngân kim loại ở dạng
lỏng, các hợp chất muối của thủy ngân rất độc. Độc tích của thủy ngân tăng theo thứ
tự Hg < Hg2Cl2 < HgCl2 < metyl thủy ngân (Me-Hg). Do thủy ngân ở dạng hơi sẽ
dễ dàng bị hấp thu ở phổi rồi vào máu và não trong quá trình hô hấp dẫn đến hủy
hoại hệ thần kinh trung ƣơng. Khi hít thở không khí có nồng độ thủy ngân 1 mg/m3
trong thời gian dài có thể bị nhiễm độc thủy ngân, ở nồng độ từ 1 - 3 mg/m3
có thể
gây viêm phổi cấp [4]. Khi tiếp xúc với thủy ngân trong không khí có nồng độ 0,1
mg/m3
gây nguy cơ nhiễm độc với các triệu chứng nhƣ run, kém ăn; ở nồng độ thủy
ngân từ 0,06 đến 0,1 mg/m3
, gây ra các triệu chứng nhƣ mất ngủ, kém ăn; ở nồng độ
từ 0,1 đến 0,2 mg/m3
tiếp xúc 8 giờ/ngày trong 225 ngày lao động/năm có triệu
chứng run; ở nồng độ khoảng 0,5 mg/m3
chƣa gây ra ảnh hƣởng đáng kể.
1.2.3.2. Thủy ngân vô cơ
Thủy ngân (I) Hg2
2+
có độc tính thấp do khi vào cơ thể sẽ tác dụng với ion
Cl-
có trong dạ dày tạo thành hợp chất không tan Hg2Cl2 sau đó bị đào thải ra ngoài.

30. 17
Thủy ngân (II) Hg2+
có độc tính cao hơn nhiều so với muối Hg2
2+
, nó dễ dàng
kết hợp với các amino axit có chứa lƣu huỳnh của protein. Hg2+
cũng tạo liên kết
với hemoglobin và albumin trong huyết thanh vì cả hai chất này đều có chứa nhóm
thiol (SH). Song Hg2+
không thể dịch chuyển qua màng tế bào nên nó không thể
thâm nhập vào các tế bào sinh học.
Thủy ngân HgCl2 là hợp chất thủy ngân thƣờng gặp, có độc tính rất cao, độc
tính của thủy ngân qua đƣờng miệng nhƣ sau: từ 1 g trở lên, một lần gây nhiễm độc
siêu cấp tính dẫn đến tử vong nhanh; từ 150 đến 200 mg, một lần gây nhiễm độc
cấp tính thƣờng tử vong; từ 0,5 đến 1,4 mg, trong 24 giờ gây nhiễm độc mãn tính;
từ 0,007 mg trong 24 giờ có thể gây nhiễm độc cho ngƣời kém sức chịu đựng [4].
Thủy ngân xyanua [(Hg(CN)2)] rất độc, một ngƣời khỏe mạnh uống 0,13 g
thủy ngân xyanua có thể gây chết sau 9 ngày với các triệu chứng ngộ độc thủy ngân.
Thủy ngân vô cơ đƣợc thải loại qua kết tràng và thận, một tỷ lệ nhỏ đƣợc thải
loại qua da và nƣớc bọt. Ngƣời bị bệnh thận mà bị nhiễm thủy ngân thì sự thải loại bị
cản trở. Đây là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong những trƣờng hợp không thấy
tƣơng quan giữa tỷ lệ đào thải qua nƣớc tiểu và qua các dấu hiệu nhiễm độc [2].
1.2.3.3. Thủy ngân hữu cơ
Trƣớc đây các hợp chất thủy ngân hữu cơ đƣợc dùng dƣới dạng dƣợc phẩm
trong y tế nhƣ thuốc lợi niệu, thuốc sát trùng. Một số khác các hợp chất thủy ngân
cũng đƣợc sử dụng là chất trừ nấm mốc các loại hóa chất này gây nhiễm độc cho
ngƣời dùng và lƣu tồn lâu dài trong trong môi trƣờng đến này đã bị cấm sử dụng.
Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân có độc tính cao nhất, đặc biệt là metyl
thủy ngân (Me-Hg), chất này tan đƣợc trong mỡ, phần chất béo của các màng và
trong não tủy [2]. Đặc tính nguy hiểm nhất của ankyl thủy ngân (RHg+
) là có thể
dịch chuyển đƣợc qua màng tế bào và thâm nhập vào mô của bào thai qua nhau thai.
Khi ngƣời mẹ bị nhiễm metyl thủy ngân thì đứa trẻ sinh ra thƣờng chịu những
thƣơng tổn không thể hồi phục đƣợc về hệ thần kinh trung ƣơng, gây nên bệnh tâm
thần phân liệt, co giật, trí tuệ kém phát triển.
Thủy ngân khi liên kết với màng tế bào sẽ ngăn cản quá trình vận chuyển
đƣờng qua màng làm suy giảm năng lƣợng của tế bào, gây rối loạn việc truyền các

31. 18
xung thần kinh. Nhiễm độc metyl thủy ngân cũng dẫn tới sự phân chia nhiễm sắc
thể, phá vỡ nhiễm sắc thể và ngăn cản sự phân chia tế bào. Các triệu chứng nhiễm
độc thủy ngân bắt đầu xuất hiện khi nồng độ metyl thủy ngân (Me-Hg) trong máu
vào khoảng 0,5 ppm.
Hội chứng đối với ngƣời bị phơi nhiễm metyl thủy ngân đƣợc gọi là bệnh
Minamata. Tên gọi này từ một thảm họa môi trƣờng những năm 1950 đến 1960 ở
Nhật Bản do việc thải các chất thải từ nhà máy hóa chất và chất dẻo chứa thủy ngân
vào vịnh Minamata. Thủy ngân đã đƣợc chuyển hóa thành metyl thủy ngân dễ hấp
thụ bởi vi khuẩn trong lớp trầm tích biển và đi vào các sinh vật biển theo chuỗi thức
ăn, tích lũy trong các sinh vật, nhất là trong mô mỡ của cá. Cộng đồng dân cƣ tỉnh
Minamata đã bị nhiễm độc thủy ngân qua con đƣờng ăn, uống, tính đến năm 1970
đã có ít nhất 170 ngƣời chết và có 800 trƣờng hợp xác định mắc bệnh này [5, 6].
Một thảm họa khác ở Irắc vào năm 1971, bệnh này xảy ra không phải ăn cá mà do
ngƣời dân ăn hạt ngũ cốc đã dùng metyl thủy ngân để ngăn nấm. Trong thảm họa
này đã có 3723 ngƣời tử vong và có 10.000 ngƣời bị ảnh hƣởng và di chứng [7, 8].
1.3. Các tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm Hg trong môi trƣờng
1.3.1. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm tích
Bảng 1.2. Giá trị giới hạn của các thông số trong trầm tích
(trích QCVN 43 : 2012/BTNMT)
TT Thông số
Đơn vị
(theo khối lƣợng khô)
Giá trị giới hạn
Trầm tích
nƣớc ngọt
Trầm tích nƣớc mặn,
nƣớc lợ
1 As mg/kg 17,0 41,6
2 Cd mg/kg 3,5 4,2
3 Pb mg/kg 91,3 112
4 Zn mg/kg 315 271
5 Hg mg/kg 0,5 0,7
6 Tổng Cr mg/kg 90 160
7 Cu mg/kg 197 108

32. 19
1.3.2. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm
Bảng 1.3. Lƣợng ăn vào hàng tuần có thể chấp nhận đƣợc tạm thời
(trích QCVN 8-2:2011/BYT)
TT Kim loại nặng
PTWI
(Provisional Tolerable Weekly Intake)
(mg/kg thể trọng)
1 Cadmi (Cd) 0,007
2 Chì (Pb) 0,025
3 Thủy ngân (Hg) 0,005
4 Methyl thuỷ ngân (Me-Hg) 0,0016
5 Thiếc (Sn) 14
Bảng 1.4. Giới hạn ô nhiễm thủy ngân (Hg) trong thực phẩm
(trích QCVN 8-2:2011/BYT)
TT Tên thực phẩm
ML (maximum limit)
(mg/kg hoặc mg/L)
1
Cá vây chân, cá da trơn, cá ngừ, cá chình, cá sơn, cá
tuyết, cá bơn lƣỡi ngựa, cá cờ, cá bơn buồm, cá
phèn, cá nhông lớn, cá tuyết nhỏ, cá nhám góc, cá
đuối, cá vây đỏ, cá cờ lá, cá hố, cá bao kiếm, cá vền
biển, cá mập, cá thu rắn, cá tầm, cá kiếm.
1,0
2
Giáp xác (không bao gồm phần thịt nâu của ghẹ, đầu
và ngực của tôm hùm và các loài giáp xác lớn)
0,5
3 Thủy sản và sản phẩm thủy sản khác 0,5

33. 20
1.3.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
Bảng 1.5. Giá trị giới hạn các thông số chất lƣợng nƣớc mặt
(trích QCVN 08:2008/BTNMT)
TT Thông số Đơn vị
Giá trị giới hạn
A B
A1 A2 B1 B2
1 pH 6-8,5 6-8,5 5,5-9 5,5-9
13 Asen (As) mg/L 0,01 0,02 0,05 0,1
14 Cadimi (Cd) mg/L 0,005 0,005 0,01 0,01
15 Chì (Pb) mg/L 0,02 0,02 0,05 0,05
16 Crom III (Cr3+
) mg/L 0,05 0,1 0,5 1
17 Crom VI (Cr6+
) mg/L 0,01 0,02 0,04 0,05
18 Đồng (Cu) mg/L 0,1 0,2 0,5 1
19 Kẽm (Zn) mg/L 0,5 1,0 1,5 2
20 Niken (Ni) mg/L 0,1 0,1 0,1 0,1
21 Sắt (Fe) mg/L 0,5 1 1,5 2
22 Thuỷ ngân (Hg) mg/L 0,001 0,001 0,001 0,002
1.4. Các phƣơng pháp phân tích Hg
1.4.1. Một số phương pháp xử lý mẫu trước khi phân tích
Đối tƣợng chính của phƣơng pháp phân tích theo AAS là phân tích vi lƣợng,
các nguyên tố trong các loại mẫu vô cơ hoặc mẫu hữu cơ. Nguyên tắc chung khi
phân tích các loại mẫu này gồm hai giai đoạn
Giai đoạn 1: Xử lý mẫu để đƣa nguyên tố cần xác định về trạng thái dung
dịch theo một kỹ thuật phù hợp để chuyển đƣợc hoàn toàn nguyên tố đó vào dung
dịch cho một phép đo đã chọn.
Giai đoạn 2: Phân tích các nguyên tố dựa trên phổ hấp thụ nguyên tử của nó,
trong những điều kiện thích hợp đã đƣợc nghiên cứu và lựa chọn.
Trong đó giai đoạn 1 là cực kỳ quan trọng không những đối với phƣơng pháp
AAS mà còn đối với các phƣơng pháp khác khi phân tích kim loại. Nếu xử lý mẫu
không tốt có thể dẫn đến mất nguyên tố phân tích (gây sai số âm) hoặc nhiễm bẩn
mẫu (gây sai số dƣơng), làm ảnh hƣởng đến kết quả phân tích, đặc biệt khi phân
tích vi lƣợng.

34. 21
Tuỳ thuộc vào bản chất của chất phân tích, đối tƣợng mẫu, điều kiện trang bị
kỹ thuật…có các phƣơng pháp sau đây để xử lý mẫu.
Xử lý mẫu vô cơ
Phân tích dạng trao đổi (còn gọi là dạng dễ tiêu): kim loại ở thể này có thể
tan đƣợc trong nƣớc, dung dịch muối hoặc axit loãng.
Phân tích tổng số: Để phân tích tổng số ngƣời ta phá huỷ cấu trúc của mẫu để
chuyển kim loại về dạng muối tan. Có thể phá huỷ mẫu bằng các loại axit có tính
oxi hoá mạnh nhƣ axit nitric, sunfuric, pecloric hoặc hỗn hợp các axit.
Xử lý mẫu hữu cơ
Các chất hữu cơ rất phong phú, đa dạng. Trong các mẫu này kim loại ít khi ở
dạng dễ tiêu, do đó để phân tích kim loại trong mẫu hữu cơ, thƣờng phải tiến hành
phân tích tổng số. Trƣớc khi phân tích, mẫu thƣờng đƣợc xử lý bằng một trong các
phƣơng pháp sau: vô cơ hoá khô, vô cơ hoá ƣớt, xử lý ƣớt bằng lò vi sóng, xử lý
mẫu bằng kỹ thuật lên men.
a. Phương pháp vô cơ hoá khô
Nguyên tắc: Đốt cháy các chất hữu cơ có trong mẫu phân tích để giải phóng
kim loại ra dƣới dạng oxit, muối hoặc kim loại, sau đó đƣợc hoà tan tro mẫu bằng
các axit thích hợp.
Phƣơng pháp vô cơ hóa khô đơn giản, triệt để, yêu cầu tối thiểu sự chú ý của
ngƣời phân tích, nhƣng có nhƣợc điểm là làm mất nguyên tố dễ bay hơi nhƣ Hg,
As, Pb…khi nhiệt độ ở trên 5000
C.
Để khắc phục nhƣợc điểm này ngƣời ta thƣờng cho thêm các chất bảo vệ nhƣ
MgO, Mg(NO3)2 hay KNO3 và chọn nhiệt độ thích hợp.
b. Phương pháp vô cơ hoá ướt
Nguyên tắc: Oxi hoá chất hữu cơ bằng một axit hoặc hỗn hợp axit có tính
oxi hoá mạnh thích hợp.
Phƣơng pháp vô cơ hoá ƣớt rút ngắn đƣợc thời gian so với phƣơng pháp vô
cơ hoá khô, bảo toàn đƣợc chất phân tích, nhƣng phải dùng lƣợng axit khá nhiều, vì
vậy yêu cầu các axit phải có độ tinh khiết cao.
c. Phương pháp bằng lò vi sóng
Thực chất là vô cơ hoá ƣớt thực hiện trong lò vi sóng.

35. 22
Nguyên tắc: Dùng năng lƣợng của vi sóng để đun nóng dung môi và mẫu
đƣợc đựng trong bình kín. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao có thể dễ dàng
hoà tan đƣợc mẫu.
Đây là phƣơng pháp xử lý mẫu hiện đại, làm giảm đáng kể thời gian xử lý
mẫu, không mất mẫu và vô cơ hoá đƣợc triệt để. Có thể vô cơ hoá cùng một lúc
đƣợc nhiều mẫu. Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi thiết bị đắt tiền mà nhiều cơ
sở không đủ điều kiện trang bị.
d. Phương pháp lên men
Nguyên tắc: Hoà tan mẫu thành dung dịch hay huyền phù. Thêm men xúc
tác và lên men ở nhiệt độ 37-400
C trong thời gian từ 7-10 ngày. Trong quá trình lên
men, các chất hữu cơ bị phân huỷ thành CO2, axit, nƣớc và giải phóng các kim loại
trong hợp chất hữu cơ dƣới dạng cation trong dung dịch.
Phƣơng pháp lên men là phƣơng pháp êm dịu nhất, không cần hoá chất,
không làm mất các nguyên tố phân tích, rất thích hợp cho việc phân tích các mẫu
đƣờng, sữa, nƣớc ngọt, tinh bột. Nhƣng thời gian xử lý mẫu rất lâu và phải chọn
đƣợc các loại men thích hợp. Trong các đối tƣợng phức tạp, khi các nguyên tố đi
kèm có nồng độ rất cao trong mẫu ảnh hƣởng tới việc xác định nguyên tố phân tích
bằng AAS thì ngƣời ta phải dùng thêm kỹ thuật chiết, kỹ thuật này không những
tách đƣợc các nguyên tố đi kèm mà còn làm giàu đƣợc các nguyên tố cần phân tích.
Tác nhân vô cơ hoá
Khi xử lý mẫu bằng phƣơng pháp vô cơ hoá ƣớt và lò vi sóng, việc lựa chọn
tác nhân oxi hoá phải căn cứ vào khả năng, đặc tính oxi hoá của thuốc thử và đối
tƣợng mẫu.
Axit Nitric (HNO3)
Axit nitric là chất đƣợc sử dụng rộng rãi nhất để vô cơ hoá mẫu. Đây là tác
nhân vô cơ hoá dùng để giải phóng nhanh vết nguyên tố từ các cốt sinh học và thực
vật dƣới dạng muối nitrat dễ tan. Điểm sôi của axit nitric ở áp suất khí quyển là
1200
C, lúc đó chúng sẽ oxi hoá toàn bộ các chất hữu cơ trong mẫu và giải phóng
kim loại dƣới dạng ion.
Loại mẫu đƣợc áp dụng: Chủ yếu là các mẫu hữu cơ nhƣ nƣớc giải khát,
protein, chất béo, nguyên liệu thực vật, nƣớc thải, một số sắc tố polyme và các mẫu
trầm tích.

36. 23
Axit sunfuric (H2SO4)
Axit sunfuric là chất có tính oxi hoá mạnh có nhiệt độ sôi 3390
C. Khi kết hợp
với HNO3 có khả năng phá huỷ hoàn toàn hầu hết các hợp chất hữu cơ. Nếu sử dụng
lò vi sóng thì phải vô cơ hoá trƣớc trong cốc thuỷ tinh hay thạch anh và giám sát
quá trình tăng nhiệt độ của lò.
Loại mẫu đƣợc áp dụng: Mẫu hữu cơ, oxit vô cơ, hydroxit, hợp kim, kim
loại, quặng.
Axit pecloric (HClO4)
Axit pecloric có tính oxi hoá mạnh, có thể ăn mòn các kim loại, không phản
ứng với các axit khác, phá huỷ các hợp chất hữu cơ. Do HClO4 có thể gây nổ mạnh
khi tiếp xúc với nguyên liệu hữu cơ và các chất vô cơ dễ bị oxi hoá cho nên phải oxi
hoá mẫu trƣớc bằng HNO3 sau đó mới sử dụng HClO4. Trong trƣờng hợp phá mẫu
bằng lò vi sóng cần phải rất thận trọng, vì trong bình kín, ở áp suất và nhiệt độ cao
HClO4 rất dễ gây nổ.
Loại mẫu đƣợc áp dụng: Các mẫu hữu cơ và vô cơ. Trong nhiều trƣờng hợp
ta phải sử dụng hỗn hợp các axit mới có thể vô cơ hoá đƣợc hoàn toàn mẫu.
1.4.2. Phương pháp phân tích tổng Hg
Hiện nay, có nhiều phƣơng pháp nhạy và chon lọc đƣợc sử dụng để xác định
thủy ngân nhƣ: phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử, phƣơng pháp quang phổ
phát xạ nguyên tử (AES), phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS),
phƣơng pháp phổ huỳnh quang nguyên tử (AFS), phƣơng pháp quang phổ phát xạ
nguyên tử cảm ứng Plasma (ICP-AES), phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
plasma sóng ngắn (MIP-AES), phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma
trực tiếp (DCP-AES), phƣơng pháp kích hoạt nơtron (NAA), phƣơng pháp phổ
huỳnh quang tia X (XRF), phƣơng pháp vi phân tích với đầu dò điện tử ( EPMA),
phƣơng pháp phát xạ tia X bởi proton (PIXE), phƣơng pháp phổ khối lựợng (MS),
phƣơng pháp điện hóa, phƣơng pháp sắc ký khí (GC) và các phƣơng pháp khác.
1.4.2.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (CV-AAS)
Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phƣơng pháp phổ biến nhất
hiện nay để xác định thuỷ ngân trong tất cả các đối tƣợng mẫu [28-34]. Cơ sở lí
thuyết của phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là dựa trên sự hấp thụ
năng lƣợng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do của một nguyên tố ở trạng thái hơi

37. 24
(khí) khi chiếu chùm tia bức xạ đơn sắc qua đám hơi nguyên tử tự do của nguyên tố
ấy trong môi trƣờng hấp thụ [35, 36].
Đối với thủy ngân, không dùng các kỹ thuật nguyên tử hóa ở nhiệt độ cao
nhƣ các nguyên tố khác mà phải hóa hơi ở nhiệt độ thƣờng bằng các phản ứng hóa
học. Kỹ thuật hóa hơi thủy ngân trong phƣơng pháp AAS phổ biến là kỹ thuật hóa
hơi lạnh.
 Kỹ thuật hóa hơi lạnh (CV - AAS)
Kỹ thuật hóa hơi lạnh dựa trên việc chuyển các nguyên tố cần xác định về
dạng nguyên tử tự do dễ bay hơi. Kỹ thuật này thƣờng đƣợc sử dụng cho các
nguyên tố: Hg, As, Se,…là nguyên tố dễ chuyển về dạng tự do nhờ phản ứng với
các chất khử mạnh SnCl2, bột kẽm, bột Magie, NaBH4.
Đối với nguyên tố thủy ngân, trong dung dịch nó là cation, sau khi đƣợc khử
thành thủy ngân nguyên tử sẽ bay hơi thành các nguyên tử tự do ngay ở nhiệt độ
phòng, ngƣời ta thƣờng sử dụng chất khử là NaBH4 và SnCl2, các phản ứng xảy ra:
2NaBH4 + Hg2+
→ Hg0
+ B2H6 + H2 + 2Na+
SnCl2 + Hg2+
→ Sn4+
+ Hgo
+ 2Cl-
Các phản ứng xảy ra trong hệ kín, sau khi khử xong hơi thủy ngân nguyên tử
đƣợc lôi cuốn ra khỏi dung dịch mẫu bằng một dòng khí mang (thƣờng là N2, Ar,
hay không khí). Hơi thủy ngân đƣợc mang tới ống hấp thụ bằng thạch anh, thủy tinh
hoặc plastic. Do hơi thủy ngân nguyên tử gần nhƣ không thể chuyển hóa thành hợp
chất thủy ngân nên sự hấp thụ của thủy ngân là ổn định. Việc xác định định lƣợng
thủy ngân đƣợc thực hiện bằng cách đo độ hấp thụ của đám hơi thủy ngân tại bƣớc
sóng 253,7 nm ở nhiệt độ phòng.
Ngoài ra, trên thế giới còn có hệ thiết bị phân tích thuỷ ngân bằng phƣơng
pháp AAS có sử dụng bẫy vàng để làm giàu. Bẫy vàng đƣợc chế tạo gồm một ống
thạch anh bên trong có chứa các hạt phủ vàng và các bông thuỷ tinh đƣợc silan hoá.
Hơi thuỷ ngân sinh ra từ phản ứng khử sẽ tạo thành hỗn hống với vàng làm giàu
thuỷ ngân tạo thành, sau đó bẫy vàng đƣợc nung nóng để giải phóng hơi thuỷ ngân
tự do và đo bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. Quá trình này rất dễ bị
nhiễm độc vàng, làm ảnh hƣởng đến độ nhạy và độ chính xác của phép đo.
1.4.2.2. Phương pháp phổ huỳnh quang nguyên tử
Một số tác giả đã ứng dụng phƣơng pháp phổ huỳnh quang nguyên tử để xác
định thuỷ ngân [37-40]. Hầu hết các tác giả trƣớc đây thƣờng dùng kỹ thuật nguyên

38. 25
tử hóa bằng ngọn lửa và kích thích huỳnh quang bằng nguồn laser, giới hạn phát
hiện của thuỷ ngân trong nƣớc đƣợc xác định bằng phƣơng pháp này khoảng 2
g/L. Để tăng độ nhạy của phƣơng pháp, các kỹ thuật nguyên tử hóa bằng hồ quang
điện và hóa hơi lạnh đã đƣợc áp dụng.
Cƣờng độ huỳnh quang trong không khí bị giảm do sự dập tắt huỳnh quang
bởi oxy và nitơ. Khi thay thế không khí bằng agon (Ar) thì độ nhạy của phƣơng
pháp tăng lên khoảng 86 lần. Kỹ thuật này đã đƣợc áp dụng để xác định thủy ngân
bằng cách tạo hỗn hống với vàng hoặc tách pha bằng ống xốp polytetrafloetylen
[41] sau đó đo phổ huỳnh quang của thủy ngân.
Khi phƣơng pháp huỳnh quang nguyên tử kết hợp với nguồn cảm ứng cao
tần Plasma để nguyên tử hóa mẫu thì giới hạn phát hiện khoảng 0,5 ng/L, nếu thay
thế đèn catốt rỗng bằng đèn hơi thuỷ ngân thì giới hạn phát hiện của phƣơng pháp
khoảng 0,2 ng/L. Mặc dù độ nhạy của phƣơng pháp này có đƣợc cải tiến nhƣng nó
không có nhiều ƣu điểm so với phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
1.4.2.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
Trong lịch sử, phƣơng pháp quang phổ phát xạ đã đƣợc các nhà địa chất sử
dụng rất phổ biến, phƣơng pháp này đã đƣợc phát triển mạnh trong hai thập kỷ qua,
bằng việc thay thế nguồn phát xạ ngọn lửa bằng các nguồn khác nhƣ hồ quang,
laser, cảm ứng cao tần plasma, tạo dòng plasma trực tiếp hoặc plasma tần số radio.
Thuỷ ngân trong nƣớc đƣợc xác định bằng kỹ thuật plasma tạo sóng ngắn He
ở áp suất khí quyển kết hợp với hóa hơi lạnh (CV-MIP-AES), giới hạn phát hiện
của phƣơng pháp này khoảng 4 ng [42]. Việc ghép nối thiết bị phân tích dòng chảy
với thiết bị trên đã đƣợc nhiều tác giả đề cập. Hơi thuỷ ngân và hidrua kim loại liên
tục đƣợc đƣa vào buồng tạo plasma còn hơi nƣớc và hydro sinh ra trong quá trình
khử đƣợc giữ lại trên màng xốp. Giới hạn phát hiện thuỷ ngân của phƣơng pháp này
là 50 ng/L.
Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử sử dụng nguồn cảm ứng plasma
cũng đƣợc áp dụng để phân tích thủy ngân trong mẫu nƣớc. Để tăng hiệu suất quá
trình hóa hơi nguyên tử, amoni sunfua (NH4)2S đƣợc bơm cùng với mẫu, nhờ đó độ
tuyến tính của phƣơng pháp đạt đƣợc là 10-1000 ng/L.
Kết quả thu đƣợc từ việc phân tích hàm lƣợng thuỷ ngân tổng số trong mẫu
máu và cá bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật hóa hơi

39. 26
lạnh và quang phổ phát xạ sử dụng nguồn tạo plasma trực tiếp kết hợp hóa hơi lạnh
(CV-DCP) là khá phù hợp. Tuy nhiên độ nhạy của phƣơng pháp này còn hạn chế,
giới hạn phát hiện đối với thủy ngân là 20 mg/L.
1.4.2.4. Phương pháp phổ khối (ICP-MS)
Phƣơng pháp phổ khối nguồn tia điện (spark source) lần đầu tiên đƣợc ứng
dụng để xác định Hg trong táo [43], nguyên tắc của phƣơng pháp là tạo ra xung điện
giữa hai điện cực để hóa hơi và ion hóa mẫu, sau đó các ion đƣợc đƣa vào detector
khối phổ và sử dụng một đồng vị ổn định làm nội chuẩn [44]. Phƣơng pháp phổ
khối nguồn tia điện đƣợc ứng dụng nhiều vào những năm 70, hiện nay nó đã đƣợc
thay thế bằng phƣơng pháp phổ khối lƣợng với nguồn cảm ứng cao tần plasma
(ICP-MS), do phƣơng pháp này có nhiều ƣu điểm vƣợt trội.
Phƣơng pháp ICP-MS kết hợp với với hệ thống khử liên tục sử dụng NaBH4
đã đƣợc ứng dụng để xác định Hg ở hàm lƣợng vết trong nƣớc tự nhiên và trầm
tích. Sự phát triển của phƣơng pháp ICP-MS đã mở rộng lĩnh vực phân tích thủy
ngân không chỉ trong các đối tƣợng địa chất mà còn trong nhiều lĩnh vực khác nhƣ
lĩnh vực sinh hóa, hóa dầu… Việc kết hợp sử dụng phƣơng pháp phân tích dòng
chảy, sắc ký lỏng ghép nối với thiết bị ICP-MS đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu
[45-47].
1.4.3. Các phương pháp phân tích metyl thủy ngân
Quá trình phân tích dạng thủy ngân đƣợc thực hiện sau khi đã tách các dạng
khác nhau của chúng và đo định lƣợng mỗi loại bằng các phƣơng pháp nhạy và
chọn lọc phù hợp. Các phƣơng pháp đƣợc sử dụng để tách các dạng thuỷ ngân bao
gồm; sắc ký lỏng, sắc ký khí, chiết chọn lọc, điện phân, điện di mao quản, đồng kết
tủa, phản ứng hóa học và tạo hỗn hống [48-53].
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều quy trình để phân tích các dạng thủy ngân
qua việc kết hợp giữa phƣơng pháp đo và kỹ thuật tách nhƣ trên. Tuy nhiên, chỉ có
rất ít quy trình đƣợc sử dụng rỗng rãi vì giá thành cao và hạn chế về độ lặp lại, độ
chính xác và tốc độ phân tích mẫu. Những phát triển gần đây cho thấy, việc tách các
dạng thủy ngân sử dụng phƣơng pháp chiết chọn lọc, HPLC, GC kết hợp với
phƣơng pháp đo nhƣ phổ khối và quang phổ hấp thụ nguyên tử đã nâng cao khả
năng phát hiện và đo chọn lọc các dạng thuỷ ngân [54-59].

40. 27
1.4.3.1. Phương pháp chiết chọn lọc
Thuỷ ngân tổng số đƣợc xác định nhanh bằng phƣơng pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử với kỹ thuật lò graphit hoặc kỹ thuật hóa hơi lạnh [60, 61]. Các dẫn
xuất clorua của thuỷ ngân hữu cơ đƣợc chiết vào benzen hoặc toluen sau đó giải
chiết trong dung dịch thiosulfat và xác định nhƣ thủy ngân tổng số. Một số tác giả
cũng đề xuất quy trình chiết bằng cách tạo phức với dithizon trong benzen để xác
định metyl thủy ngân, còn hàm lƣợng thủy ngân tổng số đƣợc xác định bằng
phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
Năm 1966 Westoo đã xây dựng quy trình chiết ngƣợc [62], trong đó metyl
thuỷ ngân clorua đƣợc chiết vào benzen và sau đó giải chiết trong dung dịch cystein
tạo thành phức thuỷ ngân cysteinat tan trong nƣớc. Sau khi axit hóa để phân hủy
phức thủy ngân với cystein, metyl thủy ngân lại đƣợc chiết vào benzen. Quy trình
này đã đƣợc giới thiệu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới.
1.4.3.2. Phương pháp điện di mao quản
Phƣơng pháp điện di mao quản (CE) là kỹ thuật tách hiệu quả đối với nhiều
loại chất, từ các ion kim loại đến các hợp chất sinh học có khối lƣợng phân tử lớn.
Trong phƣơng pháp điện di mao quản, quá trình tách dựa trên sự dịch chuyển khác
nhau của các chất trong điện trƣờng. Các cation dịch chuyển về phía catốt, chúng
đƣợc solvat hóa và mang theo dung dịch hƣớng về phía âm của mao quản tạo thành
dòng điện di. Những ion có điện tích cao và kích thƣớc nhỏ sẽ dịch chuyển nhanh
hơn các ion có kích thƣớc lớn hơn và điện tích nhỏ hơn, nghĩa là những chất có tỷ lệ
giữa điện tích và kích thƣớc càng lớn thì tốc độ dịch chuyển trong điện trƣờng càng
nhanh. Thông thƣờng, mao quản đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp điện di mao
quản là ống silica, có đƣờng kính trong từ 20-100 m và chiều dài từ 50 đến 100
cm. Thế điện áp đƣợc đƣa vào ống mao quản từ 20 đến 30 kV.
Việc áp dụng phƣơng pháp điện di mao quản kết hợp với phổ khối lƣợng với
nguồn cảm ứng cao tần plsama (CE-ICP-MS) đã đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu
[132]. Các dạng thủy ngân thƣờng đƣợc tạo phức để hình thành các hợp chất mang
điện trƣớc khi tách bằng phƣơng pháp điện di mao quản, các tác nhân tạo phức
thƣờng đƣợc sử dụng là cystein, dithizon sunphonat. Phƣơng pháp này có nhƣợc
điểm là thể tích mẫu đƣợc sử dụng rất nhỏ (khoảng 10 nl) dẫn đến độ nhạy của
phƣơng pháp thấp hơn nhiều so với phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao. Do vậy

41. 28
việc áp dụng để phân tích dạng thủy ngân trong các mẫu môi trƣờng và sinh học
vẫn còn hạn chế.
1.4.3.3. Phương pháp sắc ký khí
Phƣơng pháp sắc ký khí kết hợp với detector bắt điện tử (GC-ECD) là
phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi nhất để xác định metyl thuỷ ngân trong các
mẫu sinh học và môi trƣờng [28, 63-67].
Trong phƣơng pháp sắc ký khí, các dạng thủy ngân đƣợc tách dựa trên sự
khác nhau của nhiệt độ bay hơi và sự tƣơng tác của chúng với pha tĩnh. Hiện nay
ngƣời ta thƣờng sử dụng hai loại cột tách là cột nhồi và cột mao quản. Cột mao
quản thông thƣờng có chiều dài từ 10 đến 100 m và đƣờng kính trong từ 0,2 đến 0,7
mm, thành trong của loại cột này đƣợc tẩm một lớp pha tĩnh mỏng, có chiều dày từ
0,2 đến 5 m. Cột sắc ký đặt trong buồng điều nhiệt và đƣợc điều khiển bởi chƣơng
trình nhiệt độ. Pha động thƣờng đƣợc sử dụng là khí trơ hêli hoặc nitơ để vận
chuyển các chất bay hơi đến detector. Nhiệt độ và tốc độ pha động có ảnh hƣởng rất
lớn đến quá trình tách các dạng thủy ngân [54].
Để đạt đƣợc hiệu quả cao trong quá trình tách bằng sắc ký khí, các dạng thủy
ngân phải đƣợc chuyển hóa thành các hợp chất bay hơi và bền nhiệt. Thuốc thử
Grignard thƣờng đƣợc sử dụng để butyl hóa các dạng thủy ngân [68, 69], thủy ngân
đƣợc chiết vào dung môi hữu cơ sau đó phản ứng với thuốc thử Grignard, hiệu suất
chiết của các dạng thủy ngân trong các đối tƣợng mẫu khác nhau có ảnh hƣởng rất
lớn đến kết quả phân tích. Trong thời gian 5 phút, phản ứng giữa các dạng thủy
ngân và thuốc thử Grignard xảy ra hoàn toàn, nếu cho dƣ thuốc thử, các dạng thủy
ngân sẽ chuyển hóa thành dibutyl thủy ngân, dẫn đến không phân biệt đƣợc các
dạng của thủy ngân. Sự có mặt của các halôgen trong mẫu nhƣ brôm và iot sẽ phá
hủy các hợp chất ankyl thủy ngân trong quá trình phân tích.
Natri tetraetyl borat cũng đƣợc sử dụng để etyl hóa các dạng thủy ngân trong
dung dịch [70]. Các dạng etyl thủy ngân đƣợc bay hơi và hấp phụ trong cột Tenax,
sau đó chúng đƣợc giải hấp bằng nhiệt và đƣa vào cột sắc ký [71-73]. Các dạng
thủy ngân sau khi etyl hóa cũng có thể đƣợc chiết vào dung môi hữu cơ nhƣ hexan
hoặc iso-octan sau đó bơm vào cột sắc ký bằng phƣơng pháp truyền thống.
Việc tạo ra các dẫn xuất mới để tăng hiệu suất tách bằng phƣơng pháp sắc ký
khí nhƣ metyl thuỷ ngân metylen bromua (Me-HgCH2Br) và các dẫn xuất của

42. 29
dialkyl sử dụng metyl cobalamin đã đƣợc nhiều tác giả đề cập [74]. Trong phƣơng
pháp này ngƣời ta sử dụng propyl thuỷ ngân bromua nhƣ là một chất nội chuẩn.
Cột nhồi cũng đƣợc sử dụng thay cho cột mao quản trong phƣơng pháp GC-
ECD để phân tích thuỷ ngân vô cơ và hữu cơ trong các mẫu sinh học. Các kết quả
nghiên cứu cho thấy, khi sử dụng cột nhồi pha tĩnh AT -1000 cho hiệu quả tốt nhất
để tách các dạng metyl thuỷ ngân, etyl thuỷ ngân và phenyl thuỷ ngân [64].
1.4.3.4. Phương pháp sắc ký lỏng
Việc sử dụng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để xác định dạng thuỷ ngân
có ƣu điểm là chuẩn bị mẫu đơn giản, không cần phải tạo các hợp chất dễ bay hơi,
bền nhiệt phức tạp nhƣ trong phân phân tích bằng sắc ký khí. Việc sử dụng kết hợp
giữa HPLC cùng detector quang phổ hấp thụ nguyên tử là một phƣơng pháp định
dạng đơn giản và chọn lọc các kim loại [75-77].
Nguyên tắc của phƣơng pháp dựa trên sự tách các dạng thủy ngân có độ phân
cực khác nhau trên cột nhồi silicagen có đƣờng kính hạt từ 3-10m. Trên bề mặt
của hạt có phủ một lớp pha tĩnh thông thƣờng là octadecylsilan (ODS), các loại cột
sử dụng pha tĩnh này đƣợc gọi là cột C18. ODS là một chất không phân cực do vậy
nó phải kết hợp với dung môi pha động phân cực [78]. Khi chất phân tích đƣợc bơm
vào cột sẽ xuất hiện cân bằng giữa pha động và pha tĩnh, các chất phân cực có thời
gian lƣu ngắn hơn do cân bằng chuyển dịch theo hƣớng pha động, còn các chất
không phân cực sẽ giữ lại trên pha tĩnh do vậy có thời gian lƣu dài hơn. Dựa trên
nguyên tắc này mà các dạng thủy ngân đƣợc tách bằng kỹ thuật sắc ký, để tăng độ
nhạy và khả năng tách của kỹ thuật phân tích, các dạng thủy ngân thƣờng đƣợc
phản ứng với các hợp chất có chứa lƣu huỳnh nhƣ mecaptoetanol, pyrrolidine
dithiocarbamat và mercaptobenzothiazole [79-82]. Do thủy ngân dễ hấp thụ trên bề
mặt của thép gây ra hiệu ứng lƣu trong quá trình phân tích do vậy cột sắc ký và
vòng bơm mẫu cần phải sử dụng vật liệu là thủy tinh trong thiết bị sắc ký lỏng hiệu
năng cao [76].
1.5. Thẩm định phƣơng pháp phân tích
1.5.1. Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lượng LOQ
a. Khái niệm LOD (Limit of detection) [120,133]
Giới hạn phát hiện là nồng độ tại đó giá trị xác định đƣợc lớn hơn độ không
đảm bảo đo của phƣơng pháp. Đây là nồng độ thấp nhất của chất phân tích trong
mẫu có thể phát hiện đƣợc, nhƣng chƣa thể định lƣợng đƣợc.

43. 30
b. Khái niệm LOQ (Limit of quantitation) [120]
LOQ là nồng độ tối thiểu của một chất có trong mẫu thử có thể định lƣợng
đƣợc bằng phƣơng pháp khảo sát và cho kết quả có độ chụm mong muốn.
1.5.2. Phương pháp xác định LOD và LOQ
Có nhiều cách xác định LOD khác nhau thông thƣờng dựa vào: độ lệch
chuẩn và đƣờng chuẩn [120].
a. Xác định LOD, LOQ dựa vào độ lệch chuẩn [120]
Tiến hành trên 01 mẫu thử: đo lặp 10 lần song song. Nên chọn mẫu thử có
nồng độ thấp (thƣờng trong khoảng 5 - 7 lần LOD ƣớc lƣợng).
Tính giá trị trung bình X , độ lệch chuẩn SD và LOD, LOQ theo các công
thức [120]:
n
i
1
x
X
n


(CT1.1)
 
2
ix X
SD
n 1




(CT1.2)
LOD = 3.SD (CT1.3)
LOQ = 10.SD (CT1.4)
Trong đó:
X = giá trị trung bình của các lần đo
xi = nồng độ của mẫu thử thứ i
n = số mẫu đo
SD = độ lệch chuẩn của các mẫu đo
Đánh giá LOD đã tính đƣợc dựa vào tính hệ số:
R
X
H
LOD
 (CT1.5)
- Nếu 4 < HR < 10 thì nồng độ dung dịch thử là phù hợp và kết quả LOD tính
đƣợc là đáng tin cậy.
- Nếu HR < 4 thì phải dùng dung dịch thử đậm đặc hơn, hoặc thêm một ít
chất chuẩn vào dung dịch thử đã dùng, làm lại thí nghiệm và tính lại HR.
- Nếu HR > 10 thì phải dùng dung dịch thử loãng hơn, hoặc pha loãng dung
dịch thử đã dùng, làm lại thí nghiệm và tính lại HR.

44. 31
b. Xác định LOD, LOQ dựa vào đường chuẩn [120]
Phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho các phƣơng pháp có xây dựng đƣờng
chuẩn. Giá trị LOD đƣợc xác định dựa vào độ dốc của đƣờng chuẩn dạng: y = bx +
a và độ lệch chuẩn của phép đo.
3,3.SD
LOD
b
 (CT1.6)
10.SD
LOQ
b
 (CT1.7)
Trong đó: SD là độ lệch chuẩn của phép đo; b là độ dốc của đƣờng chuẩn.
1.5.3. Độ chính xác của phương pháp phân tích
Hiện nay có nhiều cách hiểu khác nhau về thuật ngữ độ chính xác. Trƣớc đây
và đến bây giờ nhiều tài liệu có nói về độ đúng và độ chính xác nhƣ là hai khái niệm
khác nhau. Theo quan điểm mới nhất của tiêu chuẩn quốc tế (ISO 5725 1- 6:1994)
và tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 6910 1- 6:2005), độ đúng và độ chụm là hai khái
niệm dùng để diễn tả độ chính xác của một phƣơng pháp phân tích [120].
Độ chính xác (accuracy) = độ chụm (precision) + độ đúng (trueness)
1.5.3.1. Độ chụm (precision)
 Khái niệm độ chụm [120]
Trong nhiều trƣờng hợp các phép thử nghiệm trên những đối tƣợng và với
những điều kiện khác nhau thƣờng không cho kết quả giống nhau. Điều này do các
sai số ngẫu nhiên của mỗi quy trình gây ra, ta không thể kiểm soát đƣợc hoàn toàn
tất cả các yếu tố ảnh hƣởng đến kết quả thử nghiệm. Do đó, để kiểm soát đƣợc các
sai số này, phải dùng đến khái niệm độ chụm.
Độ chụm là một khái niệm định tính và đƣợc biểu thị định lƣợng bằng độ
lệch chuẩn hay hệ số biến thiên.
 Phƣơng pháp xác định độ chụm [120]
- Cách 1: Tiến hành làm thí nghiệm lặp lại 10 lần (ít nhất 6 lần) trên cùng một
mẫu (mỗi lần bắt đầu từ cân hay đong mẫu). Mẫu phân tích có thể là mẫu chuẩn, hoặc
mẫu trắng có thêm chuẩn, tốt nhất là làm trên mẫu thử hay mẫu thử thêm chuẩn.
- Cách 2: Tiến hành ở các nồng độ khác nhau (thấp, trung bình, cao) nằm
trong khoảng làm việc của đƣờng chuẩn, ở mỗi nồng độ cần đo lặp lại 10 lần (ít
nhất 6 lần). Tính độ lệch chuẩn SD và độ lệch chuẩn tƣơng đối RSD% (hay hệ số
biến thiên CV%) theo công thức CT1.8 [120]: