Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13450:2021 về Chất lượng nước - Xử lý sơ bộ mẫu để phân tích kim loại được Bộ Khoa học và Công nghệ công bố, ban hành nhằm thiết lập một quy trình chuẩn hóa, thống nhất cho việc xử lý và phân hủy các mẫu nước trước khi tiến hành phân tích hàm lượng kim loại. Tiêu chuẩn này đóng vai trò nền tảng kỹ thuật quan trọng cho các phòng thí nghiệm, cơ quan quan trắc môi trường và các tổ chức kiểm định chất lượng nước tại Việt Nam.

Phạm vi áp dụng và đối tượng xác định

TCVN 13450:2021 quy định các phương pháp xử lý sơ bộ (phân hủy) mẫu nước để xác định các nguyên tố kim loại và á kim chọn lọc trong nhiều nền mẫu nước khác nhau. Phạm vi áp dụng cụ thể bao gồm:

• Các loại nước áp dụng: Tiêu chuẩn được áp dụng rộng rãi cho nước mặt, nước dưới đất, nước uống, nước sinh hoạt, nước mưa và nước thải (bao gồm cả nước thải công nghiệp và nước thải đô thị).
• Các nguyên tố phân tích: Phương pháp phân hủy này chuẩn bị mẫu cho việc xác định các nguyên tố như nhôm (Al), antimon (Sb), asen (As), bari (Ba), beri (Be), cadimi (Cd), crom (Cr), coban (Co), đồng (Cu), sắt (Fe), chì (Pb), mangan (Mn), niken (Ni), selen (Se), bạc (Ag), thali (Tl), vanadi (V) và kẽm (Zn).
• Giới hạn phương pháp: Phương pháp phân hủy bằng axit không áp dụng cho việc xác định các hợp chất hữu cơ chứa kim loại hoặc các dạng liên kết kim loại cực kỳ bền vững không thể bị phá hủy bởi các hỗn hợp axit thông thường.

Tài liệu viện dẫn kỹ thuật

Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác, cần viện dẫn và phối hợp thực hiện cùng các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế liên quan về lấy mẫu và phân tích nước:

• Các tiêu chuẩn thuộc bộ TCVN 6663 (ISO 5667) về hướng dẫn lấy mẫu nước, bảo quản và xử lý mẫu nước.
• TCVN 4851 (ISO 3696) về yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử đối với nước dùng trong phòng thí nghiệm phân tích.

Thuật ngữ và định nghĩa cốt lõi

Trong phạm vi tiêu chuẩn TCVN 13450:2021, các thuật ngữ chuyên ngành được định nghĩa rõ ràng để tránh sai lệch trong quá trình thực hành:

• Sự phân hủy (Digestion): Là quá trình xử lý mẫu nước bằng nhiệt và axit để hòa tan các kim loại liên kết với các hạt lơ lửng hoặc các hợp chất hữu cơ, chuyển chúng về dạng ion tự do trong dung dịch để có thể đo được bằng các thiết bị phân tích.
• Phân hủy bằng nước cường toan (Aqua regia digestion): Phương pháp sử dụng hỗn hợp axit clohydric (HCl) và axit nitric (HNO3) theo tỷ lệ thể tích thích hợp để phân hủy mẫu, có khả năng hòa tan mạnh hầu hết các kim loại.
• Phân hủy bằng axit nitric (Nitric acid digestion): Phương pháp sử dụng axit nitric đặc để oxy hóa và hòa tan các kim loại, thường được ưu tiên khi phân tích bằng các kỹ thuật nhạy như ICP-MS do ít gây nhiễu phổ hơn so với nước cường toan.

Nguyên tắc của phương pháp xử lý sơ bộ

Quá trình xử lý sơ bộ mẫu nước dựa trên nguyên tắc giải phóng các kim loại từ các liên kết hóa học và vật lý trong nền mẫu bằng tác nhân hóa học và nhiệt độ:

• Mẫu nước sau khi được lắc đều sẽ được lấy một thể tích xác định và chuyển vào dụng cụ phân hủy thích hợp.
• Thêm axit nitric đặc hoặc hỗn hợp nước cường toan vào mẫu.
• Đun nóng hỗn hợp ở nhiệt độ kiểm soát dưới hệ thống hoàn lưu (reflux) hoặc trong thiết bị phân hủy kín (như lò vi sóng phòng thí nghiệm) để tránh thất thoát các nguyên tố dễ bay hơi như asen, selen, thủy ngân.
• Sau khi quá trình phân hủy hoàn tất, dung dịch được để nguội, định mức đến thể tích quy định bằng nước cất hai lần hoặc nước có độ tinh khiết tương đương trước khi đưa vào thiết bị đo.

Yêu cầu nghiêm ngặt về hóa chất và thiết bị dụng cụ

Để đảm bảo độ chính xác và tránh nhiễm bẩn chéo trong phân tích vết kim loại, tiêu chuẩn đặt ra các yêu cầu khắt khe:

• Hóa chất và thuốc thử: Tất cả các axit sử dụng (HNO3, HCl) phải là loại tinh khiết phân tích vết (suprapur hoặc tương đương). Nước dùng để pha loãng và chuẩn bị mẫu trắng phải đạt tiêu chuẩn Loại 1 theo TCVN 4851 (ISO 3696).
• Dụng cụ chứa và xử lý mẫu: Chỉ sử dụng các dụng cụ bằng chất liệu polyme fluorocarbon (như PTFE, PFA), thủy tinh borosilicate chất lượng cao hoặc polyetylen tỷ trọng cao (HDPE). Tất cả dụng cụ phải được ngâm rửa kỹ bằng dung dịch axit nitric loãng (khoảng 10%) và tráng lại nhiều lần bằng nước siêu sạch trước khi sử dụng.
• Thiết bị gia nhiệt: Hệ thống bể điều nhiệt, bếp điện có kiểm soát nhiệt độ, hoặc hệ thống phân hủy bằng vi sóng phải có khả năng duy trì nhiệt độ ổn định theo yêu cầu của từng quy trình cụ thể.

Quy trình lấy mẫu, bảo quản và chuẩn bị mẫu trước phân hủy

Việc lấy mẫu và bảo quản đóng vai trò quyết định đến tính đại diện của kết quả phân tích:

• Mẫu nước sau khi lấy phải được axit hóa ngay bằng axit nitric đến pH nhỏ hơn 2 để ngăn chặn sự hấp phụ của các ion kim loại lên thành bình chứa và hạn chế hoạt động của vi sinh vật.
• Nếu cần phân tích kim loại hòa tan, mẫu nước phải được lọc qua màng lọc có kích thước lỗ 0,45 micromet trước khi axit hóa. Nếu phân tích kim loại tổng số, mẫu không được lọc mà tiến hành phân hủy trực tiếp sau khi lắc đều.
• Mẫu sau khi xử lý sơ bộ bằng axit phải được bảo quản ở nhiệt độ lạnh (khoảng 4 độ C) và phân tích trong thời hạn quy định đối với từng chỉ tiêu kim loại cụ thể.

Kiểm soát chất lượng (QA/QC) trong quá trình xử lý mẫu

Tiêu chuẩn yêu cầu các phòng thí nghiệm phải thực hiện nghiêm túc các biện pháp kiểm soát chất lượng để phát hiện sai số và nhiễm bẩn:

• Mẫu trắng phương pháp (Method Blank): Phải được chuẩn bị và xử lý song song với mẫu thật bằng cách sử dụng nước siêu sạch thay cho mẫu nước, nhằm xác định mức độ nhiễm bẩn từ hóa chất và dụng cụ.
• Mẫu lặp (Duplicate Samples): Thực hiện phân tích lặp để đánh giá độ chụm của quá trình phân hủy và đo đạc.
• Mẫu chuẩn đối chứng (Certified Reference Materials - CRM): Sử dụng các mẫu chuẩn có hàm lượng kim loại đã biết trước để đánh giá độ thu hồi và độ đúng của toàn bộ quy trình xử lý sơ bộ.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13450:2021 có hiệu lực kể từ ngày ban hành. Việc áp dụng tiêu chuẩn này giúp đồng bộ hóa phương pháp luận phân tích hóa học môi trường nước tại Việt Nam, tiệm cận với các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành, phục vụ đắc lực cho công tác quản lý, giám sát và bảo vệ tài nguyên nước.