Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12901:2020 về Chất lượng đất - Xác định thủy ngân - Phương pháp phổ huỳnh quang nguyên tử hơi lạnh quy định phương pháp xác định hàm lượng thủy ngân trong dịch chiết đất bằng cường thủy (aqua regia) hoặc axit nitric bằng kỹ thuật phổ huỳnh quang nguyên tử hơi lạnh (CV-AFS). Tiêu chuẩn này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất tại Việt Nam.

Phạm vi và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn

• Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này áp dụng đối với các loại mẫu đất, bùn thải, trầm tích và các vật liệu tương tự sau khi đã được xử lý phân hủy bằng axit thích hợp. Giới hạn phát hiện của phương pháp phụ thuộc vào cấu hình thiết bị cụ thể nhưng thường đạt mức rất thấp, phù hợp cho việc phân tích vết thủy ngân.
• Đối tượng áp dụng: Các phòng thử nghiệm, phân tích môi trường, các cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường, cùng các tổ chức, cá nhân thực hiện hoạt động quan trắc, đánh giá chất lượng đất.

Nguyên lý của phương pháp phổ huỳnh quang nguyên tử hơi lạnh (CV-AFS)

Phương pháp dựa trên việc chuyển hóa toàn bộ các dạng thủy ngân có trong dịch chiết mẫu đất về trạng thái thủy ngân nguyên tử tự do (hơi thủy ngân) bằng phản ứng khử với thiếc(II) clorua (SnCl2) hoặc natri tetrahydridoborat (NaBH4) trong môi trường axit. Hơi thủy ngân sinh ra được dòng khí mang (thường là khí argon tinh khiết) cuốn vào tế bào đo của thiết bị phổ huỳnh quang nguyên tử. Tại đây, các nguyên tử thủy ngân hấp thụ năng lượng từ nguồn sáng kích thích (đèn cathode rỗng hoặc đèn phóng điện không cực) và phát ra bức xạ huỳnh quang ở bước sóng đặc trưng (khoảng 253,7 nm). Cường độ huỳnh quang đo được tỷ lệ thuận với nồng độ thủy ngân có trong mẫu.

Yêu cầu về thiết bị, dụng cụ và hóa chất

• Thiết bị đo: Hệ thống phổ huỳnh quang nguyên tử hơi lạnh (CV-AFS) hoàn chỉnh, bao gồm bộ hóa hơi lạnh (hệ thống bơm liên tục hoặc bơm dòng), tế bào đo, nguồn sáng kích thích và bộ phát hiện tín hiệu huỳnh quang.
• Hóa chất và thuốc thử: Tất cả hóa chất sử dụng phải là loại tinh khiết phân tích hoặc tinh khiết hóa học đặc biệt dùng cho phân tích vết kim loại. Các hóa chất chính bao gồm Axit nitric (HNO3), Axit clohydric (HCl), Thiếc(II) clorua (SnCl2) hoặc Natri tetrahydridoborat (NaBH4) làm chất khử, và nước cất hai lần hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.
• Dụng cụ thủy tinh: Tất cả các bình định mức, pipet, ống nghiệm sử dụng trong quá trình phân tích phải được làm sạch triệt để bằng cách ngâm trong dung dịch axit nitric loãng và tráng lại nhiều lần bằng nước cất để tránh nhiễm bẩn thủy ngân từ môi trường.

Quy trình phân tích chi tiết

• Chuẩn bị mẫu đất: Mẫu đất sau khi thu thập được làm khô tự nhiên hoặc sấy ở nhiệt độ thấp (không quá 40 độ C để tránh làm bay hơi thủy ngân), sau đó nghiền nhỏ, đồng nhất hóa và rây qua rây có kích thước lỗ phù hợp (thường là rây 2 mm hoặc nhỏ hơn tùy yêu cầu).
• Phân hủy mẫu (chiết mẫu): Cân một lượng mẫu đất xác định, tiến hành phân hủy bằng hỗn hợp cường thủy (aqua regia) hoặc axit nitric trong hệ thống kín (như thiết bị phá mẫu bằng vi sóng) hoặc hệ thống hở có bộ hoàn lưu để ngăn ngừa sự thất thoát của các hợp chất thủy ngân dễ bay hơi.
• Xây dựng đường chuẩn: Chuẩn bị một dãy các dung dịch chuẩn thủy ngân có nồng độ tăng dần từ dung dịch chuẩn gốc. Tiến hành đo cường độ huỳnh quang của dãy chuẩn này để thiết lập phương trình đường chuẩn biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ thủy ngân và cường độ tín hiệu huỳnh quang.
• Đo mẫu và mẫu trắng: Tiến hành đo mẫu trắng (mẫu không chứa đất nhưng được xử lý bằng các loại axit và hóa chất tương tự như mẫu thật) và dịch chiết mẫu đất trên thiết bị CV-AFS dưới cùng một điều kiện đo.

Tính toán và biểu thị kết quả phân tích

Hàm lượng thủy ngân (tính bằng miligam trên kilogam, mg/kg) trong mẫu đất khô được tính toán dựa trên nồng độ thủy ngân đo được từ đường chuẩn (sau khi đã trừ đi giá trị mẫu trắng), thể tích định mức cuối cùng của dịch chiết mẫu và khối lượng mẫu đất khô kiệt đem phân hủy. Kết quả cuối cùng cần được biểu thị rõ ràng, làm tròn số theo đúng quy định kỹ thuật và kèm theo độ không đảm bảo đo nếu có yêu cầu.

Kiểm soát chất lượng và báo cáo thử nghiệm

• Kiểm soát chất lượng (QC): Quá trình phân tích phải tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp kiểm soát chất lượng bao gồm việc đo mẫu trắng song song, đo mẫu lặp để đánh giá độ chụm, và đo mẫu chuẩn đối chứng (CRM) hoặc mẫu thêm chuẩn để đánh giá độ thu hồi và độ đúng của phương pháp.
• Báo cáo thử nghiệm: Báo cáo kết quả phải thể hiện đầy đủ các thông tin bắt buộc như: viện dẫn tiêu chuẩn TCVN 12901:2020, thông tin chi tiết về mẫu đất, phương pháp phân hủy mẫu đã áp dụng, kết quả phân tích cuối cùng, các hiện tượng bất thường ghi nhận trong quá trình đo và mọi thao tác không quy định trong tiêu chuẩn nhưng có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12901:2020 có hiệu lực kể từ ngày ban hành và tạo cơ sở pháp lý, kỹ thuật thống nhất cho các hoạt động quan trắc môi trường đất trên phạm vi cả nước.