Giới thiệu

Trước tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng, việc kiểm tra chất lượng nước đã trở thành một phần không thể thiếu trong công tác bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và quản lý công nghiệp. Cho dù đó là kiểm tra nước uống, giám sát xả thải nước thải công nghiệp hay đánh giá sinh thái sông hồ, dữ liệu phân tích chất lượng nước chính xác đều là cơ sở cho việc ra quyết định khoa học và quản lý tuân thủ quy định.

Là bước đầu tiên trong quy trình kiểm tra chất lượng nước, độ chính xác của việc thu thập mẫu có liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của toàn bộ quy trình kiểm tra.Các lọ phân tích nước của EPA, mặc dù nhỏ gọn và có hình thức đơn giản, nhưng là yếu tố then chốt để đảm bảo các mẫu không bị nhiễm bẩn, không phản ứng và được bảo quản ổn định.Nếu việc lựa chọn không phù hợp, điều đó không chỉ dẫn đến sự sai lệch dữ liệu thử nghiệm mà thậm chí còn có thể gây ra việc lấy mẫu lại, làm chậm tiến độ công việc và tăng chi phí.

Định nghĩa và phân loại các lọ phân tích nước của EPA

Các lọ phân tích nước của EPA là các dụng cụ lấy mẫu chuyên dụng đáp ứng các tiêu chuẩn lấy mẫu và phân tích của EPA, chủ yếu được sử dụng để thu thập và bảo quản mẫu nước để xét nghiệm trong phòng thí nghiệm sau đó. Các lọ này được thiết kế riêng cho các hạng mục xét nghiệm khác nhau, yêu cầu bảo quản và đặc tính vật liệu khác nhau nhằm giảm thiểu ô nhiễm, suy thoái hoặc thay đổi thành phần trong quá trình vận chuyển và bảo quản, đồng thời đảm bảo độ chính xác và tính lặp lại của kết quả phân tích.

Theo chất liệu và chức năng khác nhau, các lọ phân tích nước theo tiêu chuẩn EPA chủ yếu được chia thành các loại sau:

1. Lọ thủy tinh

• Nó thường được sử dụng để thu gom các chất ô nhiễm hữu cơ vì nó trơ, không dễ hấp phụ các chất cần phân tích và có thể chịu được quá trình khử trùng ở nhiệt độ cao. Thường được trang bị nắp vặn và gioăng PTFE/silicone để tăng cường độ kín và độ ổn định hóa học.

2. Chai nhựa polyethylene

• Bao gồm các vật liệu polyetylen mật độ cao và polyetylen mật độ thấp, chúng thường được sử dụng để lấy mẫu năm mức độ chất gây ô nhiễm như ion kim loại, muối dinh dưỡng, anion và cation. Những chai này có khả năng chống va đập và trọng lượng nhẹ, thích hợp cho việc vận chuyển tại chỗ và sử dụng với số lượng lớn.

3. Chai màu hổ phách

• Nó có chức năng che chắn tốt và được sử dụng đặc biệt để phân tích các chất nhạy sáng, có thể ngăn chặn hiệu quả các phản ứng hóa học hoặc sự phân hủy do tia UV gây ra.

4. Chai có lớp lót Teflon

• Thích hợp cho phân tích độ chính xác cao, ở mức vết, chẳng hạn như thu thập các kim loại nặng ở mức vết hoặc các mẫu có tính ăn mòn mạnh. PTFE có khả năng kháng hóa chất và tính trơ tuyệt vời, hầu như không phản ứng với bất kỳ chất nào, nhưng giá thành tương đối cao.

Mỗi loại vật liệu của lọ phân tích nước theo tiêu chuẩn EPA đều có phạm vi ứng dụng cụ thể riêng, việc lựa chọn phải dựa trên bản chất của các mẫu thử, tính chất vật lý và hóa học của đối tượng cần phân tích, cũng như quá trình tiền xử lý để phù hợp với loại lọ và điều kiện tiền xử lý thích hợp. Nếu không lựa chọn đúng loại vật chứa, có thể ảnh hưởng đến dữ liệu thử nghiệm, dẫn đến lãng phí mẫu hoặc thậm chí phải thu thập lại mẫu, ảnh hưởng đến toàn bộ quy trình dự án.

Các yếu tố quan trọng khi lựa chọn lọ phân tích nước theo tiêu chuẩn EPA

Trong kiểm tra chất lượng nước, việc lựa chọn đúng loại ống phân tích nước đạt tiêu chuẩn EPA là điều cơ bản để đảm bảo kết quả chính xác.

1. Loại câu hỏi kiểm tra

Các vật phẩm thử nghiệm khác nhau tương ứng với các yêu cầu lấy mẫu khác nhau, vì vậy bước đầu tiên trong việc lựa chọn lọ phân tích nước theo tiêu chuẩn EPA là xác định các vật phẩm thử nghiệm:

• Phát hiện chất ô nhiễm hữu cơVí dụ như các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, hợp chất hữu cơ bán dễ bay hơi, v.v., phải sử dụng chai thủy tinh. Vật liệu thủy tinh có hiệu quả trong việc ngăn ngừa sự hấp phụ và bay hơi của các thành phần hữu cơ, và thường cần phải thêm axit trước để ức chế hoạt động của vi sinh vật và ngăn ngừa sự phân hủy của chất cần phân tích.
• phát hiện kim loại nặng: Đối với các nguyên tố vi lượng như chì, thủy ngân, cadmi và các nguyên tố khác, nên sử dụng chai polyetylen mật độ cao, vì nó không gây nhiễu nền kim loại, không dễ hấp thụ ion kim loại và có độ ổn định hóa học tốt.
• Kiểm tra vi sinhVí dụ như đối với vi khuẩn coliform, tổng số khuẩn lạc, v.v., cần sử dụng chai nhựa vô trùng dùng một lần, thường là PET hoặc polypropylene, để đảm bảo mẫu không bị nhiễm bẩn trước khi vận chuyển.

2. Lựa chọn vật liệu

Tính chất của các vật liệu khác nhau có những đặc điểm riêng và ảnh hưởng đến dữ liệu thử nghiệm theo những cách khác nhau:

• Chai thủy tinhChịu được nhiệt độ cao, trơ về mặt hóa học, không dễ phản ứng với các chất hữu cơ, thích hợp cho phân tích hữu cơ. Tuy nhiên, trọng lượng lớn, dễ vỡ, cần cẩn thận khi vận chuyển.
• Chai nhựa (polyethylene, polypropylene, v.v.): Nhẹ, khó vỡ, phù hợp với hầu hết các phân tích vô cơ. Tuy nhiên, một số loại nhựa có thể hấp thụ chất ô nhiễm hữu cơ hoặc giải phóng tạp chất nền, không phù hợp cho phân tích vết hữu cơ.

3. Có cần xử lý sơ bộ hay không?

Các lọ đựng mẫu nước phân tích của EPA thường cần được đổ đầy chất bảo quản hoặc chất xử lý trước để duy trì độ ổn định của mẫu:

• Các chất bảo quản thông thường bao gồm HCl, HNO₃ và NaOH.
• Xử lý sơ bộ tại chỗ: có thể giảm thiểu sự thay đổi, nhưng đòi hỏi quy trình tiêu chuẩn hóa và một số điều kiện nhất định tại chỗ.
• Xử lý sơ bộ trong phòng thí nghiệm: thao tác chính xác hơn, nhưng yêu cầu điều kiện bảo quản mẫu tốt hơn và có thể gây ra những thay đổi trong quá trình vận chuyển.

4. Màu chai

• Chai màu nâuĐược sử dụng để lấy mẫu các chất nhạy cảm với ánh sáng, chẳng hạn như một số loại thuốc trừ sâu, chất ô nhiễm hữu cơ, v.v. Nó có thể ngăn chặn tia cực tím một cách hiệu quả và làm chậm quá trình phân hủy mẫu.
• Chai trong suốtThích hợp cho các dự án không nhạy cảm với ánh sáng, dễ dàng quan sát màu sắc, độ đục và các đặc tính vật lý khác của mẫu nước, nhưng không được khuyến khích sử dụng để phát hiện các hợp chất nhạy sáng.

5. Lựa chọn âm lượng

• Việc lựa chọn thể tích chai nên dựa trên phương pháp thử nghiệm, yêu cầu của phòng thí nghiệm và kế hoạch dự án. Các thông số kỹ thuật phổ biến là 40ml, 125ml, 500ml, v.v.
• Một số dự án yêu cầu phải để lại một lượng "khoảng trống không khí" nhất định để thêm thuốc thử hoặc để ngăn ngừa đóng băng và giãn nở; trong khi một số dự án khác lại yêu cầu không được để lại khoảng trống nào và chai phải được đổ đầy đến dung tích tối đa.

Tiêu chuẩn và yêu cầu quy định của EPA

Trong kiểm tra chất lượng nước, các dụng cụ lấy mẫu không chỉ là một phần của hoạt động thí nghiệm mà còn là một phần quan trọng của việc kiểm soát chặt chẽ các quy định. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) trong một số phương pháp thử nghiệm đã đưa ra các quy định rõ ràng về loại phân tích nước, vật liệu và cách xử lý để đảm bảo dữ liệu phân tích mang tính khoa học, chính xác và tuân thủ pháp luật.

1. Các tiêu chuẩn giám sát chất lượng nước chung của EPA và các yêu cầu về bình lấy mẫu

Dưới đây là một số phương pháp thử nghiệm tiêu biểu của EPA và các yêu cầu cụ thể đối với chai lấy mẫu:

• EPA 524.2 (Kiểm tra VOC)Yêu cầu sử dụng các chai thủy tinh rỗng không nắp dung tích 40 ml có gioăng làm kín bằng PTFE/silicone, có thêm axit clohydric vào chai làm chất bảo quản. Chai cần được đổ đầy đến miệng, không có bọt khí hoặc khoảng trống để ngăn VOC thoát ra ngoài.
• EPA 200.8 (Phát hiện các nguyên tố kim loại bằng ICP-MS)Khuyến cáo sử dụng chai nhựa HDPE, cần thêm chai vào dung dịch axit nitric trước khi xử lý để ngăn ngừa sự kết tủa và hấp phụ kim loại.
• Bộ EPA 300 (phân tích sắc ký ion của anion và cation)Có thể sử dụng chai làm bằng polypropylene hoặc polyethylene mà không cần thêm axit, nhưng chai phải sạch và không chứa các ion gây nhiễu có liên quan.
• Bộ tiêu chuẩn EPA 1600 (kiểm tra vi sinh): Cần các chai nhựa vô trùng, dùng một lần, thường được sử dụng cho vi khuẩn coliform tổng số, enterococci và các chỉ thị khác, có thể thêm một lượng natri thiosulfat thích hợp vào chai để trung hòa dư lượng clo.

Mỗi tiêu chuẩn đều có những quy định nghiêm ngặt về loại chai, dung tích, nhiệt độ bảo quản và thời gian bảo quản, và việc bỏ qua bất kỳ chi tiết nào trong số này đều có thể dẫn đến dữ liệu không hợp lệ.

2. Yêu cầu của hệ thống kiểm định phòng thí nghiệm đối với dụng cụ lấy mẫu

Trên thực tế, nhiều phòng thí nghiệm bên thứ ba yêu cầu chứng nhận chuyên ngành, chẳng hạn như:

• NELAC (Hội nghị Kiểm định Phòng thí nghiệm Môi trường Quốc gia)Điều này yêu cầu rõ ràng rằng các dụng cụ lấy mẫu, quy trình lấy mẫu và phương pháp bảo quản phải tuân thủ các tiêu chuẩn của EPA hoặc tiêu chuẩn quốc gia, và toàn bộ chuỗi lấy mẫu phải được ghi chép lại.
• ISO/IEC 17025 (Các yêu cầu chung về năng lực của các phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn)Nhấn mạnh tính khả truy xuất nguồn gốc, quản lý tiêu chuẩn hóa thiết bị lấy mẫu và hồ sơ sử dụng, cũng như việc thiết lập các quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP) cho việc lựa chọn, làm sạch và bảo quản vật chứa.

Các phòng thí nghiệm đã đạt được các chứng nhận này bắt buộc phải có hệ thống quản lý thu thập mẫu nghiêm ngặt, và việc lựa chọn và sử dụng các chai lấy mẫu phải được ghi chép lại để phục vụ cho các cuộc kiểm toán nội bộ hoặc bên ngoài.

3. Ý nghĩa thực tiễn của các hoạt động tuân thủ

Việc lựa chọn đúng loại lọ đựng mẫu nước phân tích đạt tiêu chuẩn EPA và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định không chỉ nhằm đáp ứng yêu cầu của phòng thí nghiệm hoặc chương trình, mà còn liên quan trực tiếp đến những điều sau:

• Đảm bảo tính khoa học và pháp lý của dữ liệu thử nghiệm.Các phương pháp lấy mẫu và bảo quản tuân thủ pháp luật là cơ sở để dữ liệu giám sát được các cơ quan chính phủ, tòa án hoặc xã hội công nhận.
• Vượt qua các cuộc đánh giá dự án và kiểm toán chất lượng.Đặc biệt trong các quy trình đánh giá tác động môi trường, cấp phép phát thải, nghiệm thu môi trường, v.v., việc sử dụng tiêu chuẩn các chai lấy mẫu có thể tránh được việc bị trả lại hoặc phải kiểm tra lại do không tuân thủ quy định.
• Tránh lãng phí mẫu và rủi ro phải thu thập lại mẫu.Khi một mẫu được xác định là không hợp lệ, cần phải thu thập lại mẫu đó, điều này không chỉ làm chậm tiến độ mà còn làm tăng chi phí nhân công, vật tư và vận chuyển.

Các biện pháp phòng ngừa trong thiết kế và vận hành

Ngay cả khi lựa chọn các lọ phân tích nước đạt tiêu chuẩn EPA, việc xử lý không đúng cách trong quá trình lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển vẫn có thể dẫn đến ô nhiễm mẫu, hư hỏng hoặc làm mất hiệu lực dữ liệu. Do đó, điều quan trọng là phải chú ý đến từng chi tiết để đảm bảo tính toàn vẹn của mẫu và tính hợp lệ của kết quả xét nghiệm.

1. Kiểm tra độ kín của nắp

Việc niêm phong các lọ đựng mẫu nước phân tích của EPA có liên quan trực tiếp đến việc mẫu có bị bay hơi, rò rỉ hoặc phản ứng do hấp thụ độ ẩm trong suốt thời hạn sử dụng hay không:

• Trước khi lấy mẫu, cần kiểm tra nắp chai xem có khít với miệng chai hay không, và xem có bị biến dạng, vỡ hoặc cũ đi không.
• Để phát hiện các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và các chất nhạy cảm cao khác, điều quan trọng hơn là sử dụng nắp đậy có ren với gioăng PTFE/silicone, siết chặt và sau đó kiểm tra để đảm bảo không bị rò rỉ.
• Nên vặn chặt nắp ngay sau khi lấy mẫu xong để tránh tiếp xúc lâu với môi trường.

2. Các phương pháp tránh lây nhiễm chéo

Bất kỳ thao tác nào không được thực hiện trong điều kiện sạch sẽ đều có khả năng gây nhiễu nền, ảnh hưởng đến mức độ nhiễu nền của mẫu, điều này đặc biệt quan trọng trong phân tích vết hoặc phát hiện vi sinh vật:

• Hãy sử dụng găng tay dùng một lần cho mỗi lần thu thập mẫu và đậy nắp chai lại trước khi chơi để tránh lây nhiễm chéo.
• Sử dụng các dụng cụ lấy mẫu chuyên dụng (ví dụ: que lấy mẫu, bơm lấy mẫu, v.v.) và làm sạch hoặc thay thế chúng kỹ lưỡng giữa các điểm lấy mẫu.
• Đối với các mẫu cần xử lý sơ bộ tại chỗ, hãy sử dụng pipet sạch hoặc lọ chứa sẵn chất bảo quản để tránh tiếp xúc lâu với không khí.

3. Yêu cầu về bảo quản và vận chuyển mẫu

Các mẫu nước dễ bị thay đổi, xuống cấp hoặc hư hỏng nếu không được bảo quản hoặc vận chuyển đúng cách trong suốt thời gian từ khi thu thập đến khi phân tích thí nghiệm:

• Nhiệt độ bảo quảnHầu hết các lọ đựng mẫu phân tích nước của EPA cần được bảo quản trong điều kiện lạnh ở 4℃ và thường được vận chuyển trong hộp lạnh hoặc túi đá; các mẫu vi sinh phải được kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt và phân tích trong vòng 6 giờ.
• Thời gian bảo quảnCác loại hóa chất khác nhau có thời gian bảo quản tối đa khác nhau, ví dụ: 14 ngày đối với VOC, 48 giờ đối với muối dinh dưỡng và lên đến 6 tháng đối với kim loại nặng (trong điều kiện tiền axit hóa).
• Ghi nhãn thùng chứaMỗi lọ đựng mẫu phải được dán nhãn số hiệu lấy mẫu, ghi rõ thời gian và địa điểm lấy mẫu, tên vật phẩm và phương pháp bảo quản để tránh nhầm lẫn mẫu.
• Hồ sơ vận chuyểnNên sử dụng phiếu lấy mẫu để ghi lại toàn bộ quy trình lấy mẫu từ khi thu thập đến khi đưa vào phòng thí nghiệm nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm soát chất lượng và kiểm toán.

Ví dụ về những quan niệm sai lầm và lỗi thường gặp

Trong công tác giám sát chất lượng nước thực tế, do thiếu hiểu biết về thông số kỹ thuật sử dụng bình lấy mẫu, thường xảy ra một số lỗi thao tác tưởng chừng nhỏ nhưng lại ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết quả. Sau đây là một số hiểu lầm điển hình và hậu quả do chúng gây ra, nhằm mục đích tham khảo và cảnh báo.

1. Mẫu bị nhiễm bẩn hoặc hấp phụ do sử dụng vật liệu không phù hợp.

• Nếu sử dụng chai nhựa thông thường để thu thập mẫu VOC, chai nhựa (đặc biệt là PVC hoặc polyetylen chất lượng thấp) dễ bị hấp phụ hoặc thấm các chất ô nhiễm hữu cơ, dẫn đến giảm nồng độ mục tiêu và giá trị phát hiện thấp hoặc thậm chí không thể phát hiện được. Nên sử dụng chai thủy tinh đạt tiêu chuẩn EPA có nắp không khí, với gioăng PTFE/silicone ở lớp lót nắp để đảm bảo tính trơ về mặt hóa học và độ kín.

2. Việc bỏ qua ảnh hưởng của tính nhạy sáng dẫn đến sự suy giảm chất lượng mẫu.

• Nếu sử dụng chai thủy tinh trong suốt để thu thập mẫu dư lượng thuốc trừ sâu và để chúng tiếp xúc với ánh nắng mặt trời trong thời gian dài sau khi lấy mẫu, một số chất hữu cơ như thuốc trừ sâu, PAH và các hợp chất nitro thơm rất nhạy cảm với ánh sáng và có thể bị phân hủy và biến đổi dưới tác động của ánh sáng, dẫn đến kết quả bị sai lệch. Đối với các chất nhạy cảm với ánh sáng, nên sử dụng chai màu nâu để lấy mẫu, và các mẫu cần được bảo quản nhanh chóng và tránh ánh sáng sau khi lấy mẫu, đồng thời cần tránh ánh nắng trực tiếp trong quá trình vận chuyển.

3. Không sử dụng chất bảo quản hoặc điều kiện bảo quản không phù hợp, mẫu sẽ bị hư hỏng.

• Nếu mẫu nitơ amoni được thu thập mà không có chất bảo quản và được làm lạnh trong 24 giờ trước khi gửi đi xét nghiệm. Ở nhiệt độ phòng, vi sinh vật sẽ nhanh chóng chuyển hóa nitơ amoni trong nước hoặc biến đổi nó thành các dạng khác, dẫn đến sự thay đổi nồng độ nitơ amoni và làm sai lệch kết quả xét nghiệm. Các mẫu cần được axit hóa bằng cách thêm axit sulfuric hoặc axit clohydric ngay sau khi thu thập để ức chế hoạt động của vi sinh vật và vận chuyển trong điều kiện làm lạnh ở 4°C để đảm bảo chúng được gửi đi xét nghiệm trong thời gian quy định.

Những quan niệm sai lầm phổ biến này nhắc nhở chúng ta rằng việc lựa chọn đúng loại lọ phân tích nước EPA chỉ là bước đầu tiên, và quan trọng hơn, việc vận hành tiêu chuẩn hóa toàn bộ quy trình và các chi tiết kiểm soát là điều cần thiết để đảm bảo dữ liệu kiểm nghiệm chất lượng nước là chính xác và đáng tin cậy, có giá trị pháp lý và kỹ thuật.

Phần kết luận

Trong giám sát chất lượng nước, các lọ phân tích nước theo tiêu chuẩn EPA, mặc dù chỉ là vật chứa nhỏ, đóng vai trò thiết yếu trong toàn bộ quá trình lấy mẫu và phân tích. Việc lựa chọn lọ phân tích nước theo tiêu chuẩn EPA là cần thiết để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu, khả năng truy xuất nguồn gốc và tuân thủ các quy định.

Chỉ khi lựa chọn đúng loại chai lấy mẫu, kết hợp với quy trình vận hành tiêu chuẩn (như sử dụng chất bảo quản, bảo quản tránh ánh sáng, vận chuyển lạnh, v.v.), mới có thể giảm thiểu sự thay đổi trong việc thu thập, bảo quản và vận chuyển mẫu, đảm bảo kết quả xét nghiệm cuối cùng là chính xác, đáng tin cậy và có giá trị pháp lý.

Ngoài ra, khuyến nghị mỗi đơn vị nên thường xuyên tổ chức đào tạo về kỹ năng quan sát cho người lấy mẫu để nâng cao hiểu biết và thực hiện các tiêu chuẩn của EPA và quy cách sử dụng chai lấy mẫu, nhằm tránh các vấn đề như lấy mẫu lại, dữ liệu bị vô hiệu hoặc không đạt yêu cầu kiểm định do sai sót trong thao tác, từ đó nâng cao toàn diện tính chuyên nghiệp và chất lượng công tác giám sát chất lượng nước.