Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12961:2020 (hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 18191:2015) về Chất lượng nước - Xác định pH của nước biển bằng phương pháp sử dụng chỉ thị màu m-Crezol tím được Bộ Khoa học và Công nghệ công bố, quy định phương pháp chuẩn hóa nhằm xác định chính xác trị số pH trên thang nồng độ ion hydro tổng (thang pH tổng) của các mẫu nước biển và nước lợ.

Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh

Tiêu chuẩn này hướng dẫn phương pháp đo phổ hấp thụ để xác định pH của nước biển. Phạm vi áp dụng cụ thể bao gồm:

• Các mẫu nước biển tự nhiên và nước lợ có độ mặn nằm trong khoảng từ 20 đến 40.
• Dải pH tối ưu để phép đo đạt độ chính xác và độ lặp lại cao nhất là từ 7,2 đến 8,5.
• Đối tượng áp dụng là các phòng thử nghiệm phân tích môi trường, các cơ quan quan trắc chất lượng nước biển, các tổ chức nghiên cứu hải dương học và các bên liên quan đến hoạt động kiểm soát ô nhiễm môi trường biển.

Nguyên lý của phương pháp

• Phương pháp dựa trên việc bổ sung một lượng nhỏ chỉ thị màu sulfonephtalein (m-crezol tím) nhạy cảm với pH vào mẫu nước biển cần phân tích.
• Tỷ lệ giữa nồng độ của dạng axit yếu và dạng bazơ liên hợp của chỉ thị màu được xác định bằng cách đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch ở hai bước sóng đặc trưng là 434 nm (cực đại hấp thụ của dạng axit) và 578 nm (cực đại hấp thụ của dạng bazơ).
• Một bước sóng không hấp thụ (thường là 730 nm) được sử dụng để hiệu chỉnh độ lệch nền do độ đục của mẫu hoặc sự không ổn định của thiết bị đo.
• Giá trị pH tổng được tính toán trực tiếp từ tỷ số độ hấp thụ đo được, kết hợp với các hằng số phân ly của chỉ thị màu đã được hiệu chuẩn theo nhiệt độ và độ mặn của mẫu nước biển.

Yêu cầu về thuốc thử và thiết bị dụng cụ

• Chỉ thị màu m-Crezol tím: Phải sử dụng loại hóa chất tinh khiết phân tích. Dung dịch chỉ thị màu được chuẩn bị trong nước cất hoặc dung dịch muối có lực ion tương đương nước biển để tránh làm thay đổi pH của mẫu khi thêm vào.
• Máy đo phổ hấp thụ (Spectrophotometer): Thiết bị đo phổ phải có khả năng đo tĩnh hoặc quét tại các bước sóng 434 nm, 578 nm và 730 nm với độ chính xác bước sóng cao và độ nhiễu thấp.
• Hệ thống kiểm soát nhiệt độ: Cuvet đo mẫu phải được đặt trong giá giữ cuvet có điều nhiệt kết nối với bể tuần hoàn nhiệt độ, đảm bảo duy trì nhiệt độ mẫu ổn định ở mức 25,0 °C (hoặc nhiệt độ quy định khác) với sai số không quá 0,1 °C trong suốt quá trình đo.
• Cuvet đo phổ: Sử dụng cuvet thủy tinh hoặc thạch anh có chiều dài đường truyền quang thích hợp (thường là 5 cm hoặc 10 cm) để tăng độ nhạy của phép đo.

Quy trình tiến hành phân tích

• Lấy mẫu và bảo quản: Mẫu nước biển phải được thu thập và lưu trữ trong các chai chuyên dụng (thường là chai thủy tinh borosilicate) để tránh sự trao đổi khí cacbonic với khí quyển làm thay đổi pH. Phép đo nên được thực hiện càng sớm càng tốt sau khi lấy mẫu.
• Đo mẫu trắng (Blank): Đổ đầy mẫu nước biển chưa thêm chỉ thị vào cuvet, đưa vào máy đo phổ để đo độ hấp thụ tại các bước sóng 434 nm, 578 nm và 730 nm nhằm thiết lập giá trị nền.
• Thêm chỉ thị màu: Thêm một thể tích chính xác dung dịch chỉ thị m-crezol tím vào cuvet chứa mẫu (tránh tạo bọt khí), trộn đều nhẹ nhàng.
• Đo mẫu sau khi thêm chỉ thị: Đo lại độ hấp thụ của hỗn hợp mẫu và chỉ thị tại ba bước sóng nêu trên sau khi nhiệt độ đã đạt trạng thái cân bằng ổn định.
• Hiệu chỉnh ảnh hưởng của chỉ thị: Do bản thân chỉ thị màu là một axit yếu, việc thêm chỉ thị có thể làm thay đổi nhẹ pH của mẫu. Tiêu chuẩn hướng dẫn phương pháp thực nghiệm hoặc tính toán toán học để hiệu chỉnh lượng biến đổi pH này nhằm đảm bảo tính chính xác cao nhất.

Tính toán và biểu thị kết quả

• Giá trị pH trên thang tổng được tính toán bằng công thức toán học tích hợp tỷ số độ hấp thụ đã hiệu chỉnh, nhiệt độ đo (tính bằng Kelvin) và độ mặn của mẫu nước biển.
• Công thức tính toán sử dụng các hệ số thực nghiệm đã được chuẩn hóa quốc tế đối với chỉ thị m-crezol tím để đảm bảo tính đồng nhất và khả năng so sánh số liệu toàn cầu.
• Kết quả cuối cùng được biểu thị chính xác đến 3 chữ số thập phân cùng với thông tin về nhiệt độ đo và độ mặn của mẫu.

Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo kết quả phải bao gồm đầy đủ các thông tin cốt lõi sau:

• Viện dẫn tiêu chuẩn TCVN 12961:2020.
• Nhận dạng đầy đủ về mẫu thử (thời gian, địa điểm lấy mẫu).
• Nhiệt độ và độ mặn của mẫu tại thời điểm đo.
• Kết quả pH tổng tính toán được.
• Mọi chi tiết bất thường quan sát được trong quá trình thử nghiệm và các thao tác không quy định trong tiêu chuẩn nhưng có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Hiệu lực thi hành

TCVN 12961:2020 (ISO 18191:2015) có hiệu lực kể từ ngày được công bố. Tiêu chuẩn này là cơ sở kỹ thuật quan trọng phục vụ công tác kiểm soát chất lượng môi trường biển, nghiên cứu sự axit hóa đại dương và đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đối với hệ sinh thái biển tại Việt Nam.