Độ lệch chuẩn (S) sẽ xác định chiều rộng của đồ thị phân bố và được tính nhưsau:Trong trường hợp hàm phân bố chuẩn thứ 68,27% diện tích nằm trong khoảngx ± 1S; 95,45% nằm trong khoảng x ± 2S và 99,70% nằm trong khoảng x ± 3S. Giátrị 3S xung quanh giá trij trung bình là giới hạn trên và dưới trong đồ thij kiểm tra. Tấtcả các giá trị nằm ngoài x ± 3S được xem độ là không bình thường. Điều này chứng tỏrằng có vấn đề nào đó trong quá trình phân tích cần phải được xem xét ngay.Độ lệch chuẩn cũng có thể được tính theo công thức như sau:n: số phép đoMặc dù sĩ số hoặc kết quả phân tích lặp lại có thể được biểu diễn dưới dạng củađộ lệch chuẩn nhưng độ lớn giá trị phân tích có thể làm thay đổi đáng kể độ lệch chuẩnlên các giá trị tương ứng. Có thể minh hoạ điều này qua 2 ví dụ sau đây:Ví dụ 1: Hàm lượng tổng số hiđrocacbon dầu mỏ - TPH (total petroleumhiđrocacbon, TPH) trong mẫu bị nhiễm bẩn với 6 lần phân tích là 5,3 - 4,9 - 5,1 - 5,5 4,7 và 5,0 mg/l. Xác định độ lệch chuẩn như sau:Xx25,34,95,15,54,75,030,528,0924,0126,0130,2522,0925,00155,45 Ví dụ 2: Nếu kết quả phân tích TPH trong mẫu có giá trị lớn gấp 10 lần nghĩa là53 - 49 -51- 55 - 47 và 50 mg/l thì độ lệch chuẩn sẽ là:Nếu giá trị đo được lớn hơn, ví dụ như 530 - 490 - 510 - 550 - 470 và 500mg/1thì S = 28,6mg/l. Như vậy độ lệch chuẩn khi biến đổi theo độ lớn các giá trị đo được làkhông có ý nghĩa trừ khi độ lớn của giá trị phân tích được xác định trước.Nói một cách khác, sai số phân tích sẽ luôn có giá trị khi liên quan với giá trị củamẫu đo. Một cách biểu thì khác là độ lệch chuẩn tương đối (relative standard devlation- RSD) hoặc hệ số biến thiên (Coemcient of vanance - CV). Đây là tỷ số giữa độ lệchchuẩn và giá trị trung binh đại số:Trong ví dụ 1 và 2 ở trên, RSD sẽ là:Như vậy RSD ở hai ví dụ này là bằng nhau trong khi S có sự khác nhau rõ rệt(0,29 và 2,8mg/l.)Một cách khác biểu thị sai số là sai số chuẩn của giá trị trung bình (M), đây là tỷsố giữa S và căn bậc hai của số lần đo (n).Trong phân tích môi trường, thông thường việc lặp lại nhiều lần là khó thực hiệnđược. Vì vậy sai số của phép tính được tính toán thông qua độ khác nhau phần trămtương đối (Relative percent difference - RPD). Tỷ số này được xác định thông qua sựphân tích lặp lại hệ lần mẫu trong một điều kiện xác định. Đó là tỷ lệ phần trăm giữahiệu số của kết quả giữa hai lần phân tích với giá trị trung bình cộng của chúng. Trong đó: a1 và a2 là giá trị của hai lần phân tích một mẫuVí dụ 3: Hàm lượng Cl- trong hai lần phân tích một mau là 9,7 và 11,1 mg/l. Saisố sẽ được xác định như sau:Độ chính xác của giá trị phân tích là mức độ chính xác của nó so với hàm lượngthực tế có trong mẫu. Độ chính xác được đánh giá qua việc cho thêm vào mẫu mộtlượng nhất định dung dịch chuẩn có nồng độ đã biết. Dựa trên phần trăm của nồng độcho thêm được phát hiện để điều chỉnh độ chính xác cho kết quả phân tích. Nhìn chungtrong phân tích mẫu môi trường không yêu cầu các phép tính điều chỉnh độ sai số củakết quả phân tích. Tuy nhiên trong những phép phân tích đặc biệt nào đó, việc điềuchỉnh độ sai số có thể được đặt ra. Khi phân tích một số chất hữu cơ trong nước thải,USEPA- (The Unỉted States Envừunment Protectlon Agency) đã đưa ra bốn vùng cholượng phần trăm được xác định. Nếu giá trị của bất kỳ một phép phân tích nào đó nằmngoài các vùng này thi các chi số QC cho phép phân tích đó sẽ không được đáp ứng.Một ma trận lượng bổ sung phát hiện được có thể xác định bằng hữu cách:Phương pháp xác định phần trăm thu hồi từ lượng tiêu chuẩn thêm vào, chẳng hạn nhưphương pháp của U.S.EPA(I) và phương pháp tính phần trăm thu hồi giữa mẫu cần đovà dung dịch chuẩn(2) Lượng tìm thấy được tính toán bởi hai phương pháp sẽ cho cácgiá trị khác nhau.Cách xác định 1 (U.S.EPA):Trong đó xi: giá trị đo được cho mẫu đã hoà trộn;xu: giá trị đo được cho mẫu không hoà trộn ở thể tích sau khi hoà trộn; k: giá trịđã biết nồng độ của mẫu chuẩn trong mẫu hoà trộn.Cách xác định 2:Nồng độ lý thuyết có thể tính như sau:Trong đó: Cu: nồng độ đo được của mẫu; Cs: nồng độ của dung dịch tiêu chuẩn;Vu, Vs: thể tích của mẫu và dung dịch tiêu chuẩn.Phần trăm lượng thu hồi theo các cách tính trên đây có thể được minh hoạ trongcác ví dụ sau đây:Ví dụ 4: Một mẫu nước thể được xác định có nồng độ xianua là 3,8 mg/l. Sau khicho thêm 10 ml dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ xianua là 50 mg/l máu vào 100 mẫunước thải trên. Nồng độ của xianua trong hỗn hợp thu được là 8,1 mg/l .Tính phần trăm lượng thu hồi từ dung dịch này (sau khi pha loãng) theo cách tính 1.+ Dựa theo nồng độ xác định:+ Dựa trên khối lượng (phương pháp chuyển đồi) khối lượng tổng số của ionCN trong 110 ml mẫu và dung dịch tiêu chuẩn là:-8,1 màu x 0,110 l = 0891 mgKhối lượng ion CN- tính theo phần trăm trong 100ml mẫu cần xác định ban đầu:3,8 mg/l x 0,100 l = 0,38 mgKhối lượng ion CN- trong 10 ml dung dịch tiêu chuẩn là:50 mg/l màu x 0,010 l = 0,500 mgTính phần trăm lượng tìm được như trong cách xác định 2.+ Tính toán dựa trên nồng độ:Nồng độ CN- đo được sau khi được bổ sung thêm bằng dung dịch chuẩn là 8,1màu. Nồng độ thực tế của CN- sau khi pha trộn sẽ có giá trị bằng nồng độ CN- ban đầutrong mẫu + nồng độ CN- trong lượng dung dịch tiêu chuẩn bổ sung thêm. Hay:+ Tính toán dựa trên khối lượng (phương pháp chuyển đổi): Khối lượng xianua đo được trong tổng số 110 ml dung dịch (100 ml mẫu + 10 mldung dịch chuẩn bổ sung thêm) sẽ là:Khối lượng thực tế của xianua trong 110 ml dung dịch này là:Ví dụ 5: Một mẫu đo được 11,7 mgl/1. Nếu bổ sung thêm 5 ml dung dịch chuẩncó nồng độ 100 mg/l vào 50 ml dung dịch này sẽ được dung dịch có nồng độ đo đượclà 18,8 mg/l.Tính lượng bổ sung tìm thấy được như trong cách tính 1 và 2 (tính trên cơ sởnồng độ).+ Cách xác định 1:+ Cách xác định 2:Khi lượng tìm thấy là nhỏ hơn 100% theo U.S.EPA (cách tính 1) sẽ cho giá trịthấp hơn khi tính theo cách 2 (ví dụ 5). Tuy nhiên nếu lượng tìm lại được mà lớn hơn100% sẽ cho giá trị ngược lại (ví dụ 4).Đối với việc phân tích các mẫu đất và chất thải rắn thì không cần phủ điều chinhnhư đối với mẫu nước vì đất và chất thải rắn phải dùng một chất lỏng để chiết rút, nhưở ví dụ 6 dưới đây.Ví dụ 6: Một mẫu đất được chết rút đề xác định hiđrocacbon dầu mỏ (PHC) bằngphương pháp đo phổ hồng ngoại. Hàm lượng PHC trong mẫu xác định được là 285mg/kg. Thêm 2 ml dung dịch chuẩn PHC có nồng độ 1000 mg/l vào 40 g mẫu. Nồng độ PHC mẫu này đo được là 326 mg/kg. Xác định độ tin cậy của phép phân tích theophần trăm lượng tìm được từ lượng bổ sung của dung dịch chuẩn.Khối lượng của PHC trong mẫu đã thêm dung dịch chuẩn là:Khối lượng của PHC trong mẫu trước khi bổ sung dung dịch tiêu chuẩn chứaPHC là:Như vậy, khối lượng mẫu đã được bổ sung bằng dung dịch PHC chuẩn là 40gchứ không phải 43g (thêm 2 ml dung dịch chuẩn có tỷ trọng khoảng 1,5 gian) theo tínhtoán ở trên. Thực tế là 2 ml dung môi thêm vào sẽ trộn lẫn vào chất chiết rút.Vì vậy khối lượng của mẫu sau khi chiết rút (tức là khối lượng của phần chất rắncòn lại) hầu như không thay đôi so với trước khi chiết rút chúng.Phần trăm phát hiện được từ lượng bổ sung thêm vào mẫu nói trên có thể đượcxác định theo công thức US.EPA như sau:Không có sự điều chỉnh chính xác về khối lượng hoặc thể tích nào được đưa vàotrong cách tính toán trên. Vì vậy, xu đã được lấy là 285 mg/kg.Phần trăm lượng tìm được trong ví dụ trên được tính theo cách 2 sẽ là: 2.3. Đồ thị kiểm traCó hai loại đồ thị kiểm tra là kiểm tra độ chính xác và đồ thị kiếm tra sai số. Đồthi kiểm tra độ chính xác được xây dụng từ các lượng phát hiện được (%) trong cácphân tích thông thường. Đồ thị kiểm tra sai số có thể được xây dụng trên cơ sở sự khácnhau phần trăm tương đối (RPD) của nồng độ phân tích trong mẫu và số liệu phân tíchlặp lại. Các khác nhau phần trăm tương đối (RPDS) được tính toán cho phần trămlượng phát hiện được trong ma trận các nồng độ tiêu chuẩn và phân tích lặp lại các matrận chất chuẩn trong mỗi đợt. Khoảng 20 điểm (hoặc một số lượng hợp lý các điểm sốliệu) được đưa ra sẽ phản ánh tần suất hoặc số lần phân tích Nếu những mẫu khôngphát hiện được, cần phải pha thêm dung dịch chuẩn có chứa các chất phân tích và RPDcần phải được xác định cho một ma trận các lượng phát hiện được. Các số liệu này cóthể được kiểm tra dựa vào các thông tin có sẵn trên đồ thị kiểm tra. Bất kỳ một vấn đềnào xuất hiện trong phép phân tích có thể được nhận biết thông qua độ lệch lớn so vớigiá trị trung bình.Trong phép phân tích bình thường, một mẫu phân tích sẽ được pha với một nồngđộ chuẩn đã biết và sẽ xác định được phân trăm lượng phát hiện được. Đồ thị kiểm trađược xây dụng như ở hình 2.2.Giới hạn cảnh báo cận trên UWL (Upper Waming Limits) và cận dướiLWL(Lower waming limits) được xác định ở mức ± 2S. Giới hạn kiểm tra cận trênUCL(Upper Control Limits) và cậndưới LCL (Lower Control Limits)được xác định ở mức ± 3S xung quanhgiá trị trung bình. Nếu số liệu nào đónằm ngoài vùng UCL và LCL, thì saisố phân tích cần phải được xác định vàđược làm chính xác lại.Lượng thu hồi tốt nhất là nằmtrong giới hạn giữa UWL và LWL.Nếu có 7 số liệu liên tiếp nằm ở phíatrên hoặc phía dưới giá từ trung bình sẽchứng tỏ có sai số trong phân tích. Cầnthiết phải có 2/3 số điểm phân tích nằmtrong phạm vi của độ lệch chuẩn quanhgiá trị trung bình.Đồ thị kiểm tra được trình bày ở trên xác định cả sai số và độ chính xác của phépphân tích, nhưng độ chính xác không được thể hiện rõ rệt, ví dụ khi đồ thị được xâydụng không chính xác. Tuy nhiên đồ thị kiểm tra là rất hữu ích trong đánh giá chấtlượng số liệu.phân tích môi trường. Đồ thị kiểm tra sai số cũng có được xây dụng trêncơ sở các giá trị RPD từ kết quả phân tích lặp lại các mẫu. Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn sẽ được xác định Các giới hạn UWL, LWL,UCL và LCL cũng được xác định tại± 2S và ± 3S. Phương pháp này được coi như hình thức kiểm tra sai số bổ sung cùngvới đồ thị kiểm tra lượng thu hồi ở trên. Các đồ thi kiểm tra là một phần quan trọngcủa chương trình kiểm tra chất lượng (QC programs) trong phân tích môi trường. Phần 2MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁPDÙNG TRONG PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNGChương 3PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG3.1. Phương pháp so màu quang điệnPhương pháp so màu quang điện và phương pháp phân tích dựa trên sự so sánhcường độ màu của dung dịch nghiên cứu với cường độ màu của dung dịch tiêu chuẩncó nồng độ xác định.Phương pháp này được dùng chủ yếu để xác định lượng nhỏ của các chất, tốn ítthời gian so với các phương pháp hóa học khác.3.1.1. Định luật cơbản của phương pháp so màuNếu chiếu một dòng sáng (cường độ I0) vào một cuvet đúng dung dịch thì mộtphần của nó (cường độ Ir) bị phản xạ từ mặt cuvet, một phần khác (cường độ Ia) bịdung dịch hấp thụ, phần còn lại (cường độ It) đi qua cuvet. Ta có:Khi sử dụng một loại cuvet có thể xem cường độ dòng ánh sáng phản xạ vàkhông đổi và thường không lớn nên có thể bỏ qua. Khi đó phương trình trên có dạngI0 và It có thể đo trực tiếp còn Ia tìm được theo công thức Ia= I0 - It. Dựa trênnghiên cứu thực nghiệm Bugơ (Bougueur) và Lămbe (Lambert) đã thiết lập định luậtvà phát biếu như sau: Những lớp chất có chiều dày đồng nhất trong những điều kiệnkhác như nhau, luôn hấp thụ một tỷ lệ bằng nhau của chùm ánh sáng chiểu vào nhữnglớp chất đó.Biểu thức toán học của định luật là:Trong đó:I0: là chiều dày lớp hấp thụk: hệ số tắt, hệ số này chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất tan và bước sóng ánhsáng chiếu vào dung dịch. Do đó định luật hấp thụ ánh sáng Bugơ - Lămbê chỉ đúngcho tia đơn sắc. Khi nghiên cứu sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch, Bia (Beer) đã thiết lập đượcmối tương quan giữa hệ số tắt k với nồng độ chất hấp thụ theo phương trình:Kết hợp những nghiên cứu của Bugơ- Lăm be- Bia thì:Nếu nồng độ C được tính theo mol/1; Chiều dày lớp dung dịch (l) đo bằng cm thìε được gọi là hệ số tắt phân tử hay hệ số hấp thụ phân tử; ε là một đại lượng không đổiphụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, bản chất của chất tan, nhiệt độ dung dịch.3.1.2. Các đại lượng thường dùng trong phương pháp so màuTỉ số giữa cường độ chùm sáng sau khi đi qua dung dịch (It) với cường độ chùmsáng chiếu vào dung dich(I0) gọi là độ truyền qua, kí hiệu bằng T.Đại lượng T ứng với chiều dày lớp dung dịch bằng 1 cm gọi là hệ số truyền qua.Logant của đại lượng nghịch đảo với độ truyền qua gọi là mật độ quang D hay độtắt E (extinction):Từ định nghĩa này thấy rằng mật độ quang D tỷ lệ thuận với nồng độ chất tantrong dung dịch3.1.3. Vùng quang phổ hấp thụĐặc điểm hấp thụ ánh sáng của các hợp chất màu là sự hấp thụ chọn lọc. Hệ sốhấp thụ phân tử của hợp chất màu và mật độ quang của dung dịch khác nhau đối vớichùm ánh sáng đi qua có bước sóng khác nhau. Vì vậy phố hấp thụ cũng là một đặctrưng điển hình của các hợp chất màu.Khi sử dụng phương pháp so màu để định lượng một chất cần phải dùng tia đơnsắc nào mà khi chiếu qua dung dịch, dung dịch có khả năng hấp thụ lớn nhất. Để xác