Thiết bị xách tay đánh giá nhanh chất lượng nước

Đây là công trình của các tác giả GS.TS. Phạm Hùng Việt, TS. Mai Thanh Đức và PGS.TS. Dương Hồng Anh thuộc Trung tâm Nghiên cứu công nghệ Môi trường và Phát triển bền vững, trường ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐH QGHN.

Toàn bộ hệ này được lắp đặt gọn trong một chiếc vali xách tay với kích thước các chiều là 33cmx45cmx15cm và có tổng khối lượng khoảng 10 kg, được chia làm hai tầng riêng biệt: tầng sát đáy dùng để chứa điện, tầng trên để lắp đặt phần dẫn lỏng và hộp cách điện cao thế.

Một trong những ưu điểm nổi bật của thiết bị là khả năng đo đạc trực tiếp nước từ dòng chảy liên tục mà không bị giới hạn bởi quy trình phân tích, được thực hiện đơn giản khi chỉ cần lọc và bơm trực tiếp lên thiết bị. Số lần đo mẫu trong một chương trình không bị giới hạn và không phải sử dụng đến các lọ đựng mẫu chịu áp chuyên dụng như nhiều thiết bị khác.

Với những ưu điểm trong kết cấu và tính năng đặc biệt mà hệ điện di mao quản này có thể được sử dụng một cách cơ động như trong phòng thí nghiệm để phục vụ cho công việc phân tích thường xuyên (routine analysis) hay ở ngoài hiện trường cho các ứng dụng quan trắc di động. Đối tượng phân tích mà hệ di mao quản này có thể “đảm đương” là các cation và anion vô cơ cơ bản hoặc các hợp chất hữu cơ có khả năng phân ly trong môi trường nước.

Bước đầu, thiết bị đã được các nhà nghiên cứu thuộc nhánh nghiên cứu về điện di mao quản của Trung tâm CETASD ứng dụng trong việc đánh giá nhanh chất lượng nước tại hiện trường, trong đó có nhiều loại nước có thành phần phức tạp cần phân tích như nước thải đô thị hay các loại nước tự nhiên như nước mặt, nước mưa, nước ngầm…

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm kết hợp giữa phương pháp làm giàu mẫu bằng chiết pha rắn (SPE) và phân tích bằng điện di mao quản sử dụng thiết bị này và đã xác định dư lượng một số dược phẩm thuộc nhóm chống viêm, giảm đau không steroid (các NSAIDs) như ibuprofen, diclofenac và naproxen trong mẫu nước thải của một số bệnh viện, xí nghiệp sản xuất dược phẩm trên địa bàn thành phố Hà Nội cũng như nước từ các kênh thoát và các sông tiếp nhận nước thải sinh hoạt. Ví dụ, kết quả phân tích cho thấy sự có mặt của ibuprofen ở khá nhiều mẫu (12/30 mẫu) với nồng độ dao động từ 6,98 ÷ 38,7 µg/L.

Một ưu điểm khác của hệ di mao quản này là có phương pháp cho giới hạn phát hiện (MDL) tốt, từ 1,56 ÷ 4,44 µg/L, dù quy trình thực hiện đơn giản. Nguyên nhân là hệ di mao quản có các ion quan trọng nhất là NH4+, NO2- và NO3- có MDL lần lượt là 0,03; 0,10 và 0,08 mg/L, đáp ứng được nhu cầu quan trắc theo các tiêu chuẩn QCVN 09:2008/BTNMT (nước ngầm) và QCVN 08:2008/BTNMT. Để đánh giá chính xác chất độ nhạy của hệ di mao quản, các nhà nghiên cứu cũng kiểm chứng kết quả thu được từ hệ điện di mao quản này thông qua việc so sánh kết quả từ bằng thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng detector mảng diode (HPLC-DAD). Kết quả thật đáng ngạc nhiên khi sự sai khác giữa hai phương pháp chỉ nhỏ hơn 15%.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đánh giá chất lượng nước tự nhiên thông qua nồng độ của các ion vô cơ cơ bản như ion amoni (NH4+), kim loại kiềm (Na+, K+), kiềm thổ (Ca2+, Mg2+ là các yếu tố làm nước cứng), các anion (NO2-, NO3-, Cl-, SO42-). Họ đánh giá thử nghiệm chất lượng của 50 mẫu nước mặt, nước ngầm lấy tại các hồ và giếng khoan tại Hà Nội, nước một số sông ở các tỉnh lân cận cũng như tiến hành đánh giá chất lượng nước mưa với 50 mẫu thu thập trong ba tháng, tháng 5, 7 và 8/2015, tại 12 điểm mưa của trạm Quan trắc khí tượng thủy văn khu vực miền Bắc. Các kết quả thu được cũng được so sánh, đối chứng với các phương pháp tiêu chuẩn như quang phổ hấp thụ phân tử vùng tử ngoại - khả kiến (UV-Vis), quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), sắc ký ion (IC) cho sai khác phần lớn nhỏ hơn 10%.

Trao đổi với Báo KH&PT, giáo sư Phạm Hùng Việt cho biết, trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ còn tiếp tục điều chỉnh và hoàn thiện hơn nữa thiết bị này, để nâng cao hơn nữa độ nhạy, độ chính xác và cải tiến mẫu mã và thiết kế nhỏ gọn hơn nữa.