Giới thiệu

Với tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng 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 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 là cơ sở cho việc ra quyết định khoa học và quản lý tuân thủ.

Là bước đầu tiên trong quá 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 quá trình kiểm tra.Lọ phân tích nước của EPA là vật chứa để đựng mẫu, tuy có kích thước nhỏ và vẻ ngoài đơn giản nhưng lại là yếu tố quan trọng đảm bảo mẫu không bị nhiễm bẩn, không phản ứng và được bảo quản ổn định.Nếu lựa chọn không phù hợp, không chỉ dẫn đến sai lệch dữ liệu thử nghiệm mà thậm chí có thể phải lấy mẫu lại, làm chậm tiến độ công việc và tăng chi phí.

Định nghĩa và phân loại lọ phân tích nước của EPA

Lọ phân tích nước của EPA là hộp đựng 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 cho các xét nghiệm tiếp theo trong phòng thí nghiệm. Các lọ này được thiết kế riêng cho các hạng mục thử nghiệm, yêu cầu bảo quản và đặc tính vật liệu khác nhau để giảm thiểu ô nhiễm, suy thoái hoặc thay đổi thành phần trong quá trình vận chuyển và lưu trữ, đồng thời đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại của kết quả phân tích.

Theo các vật liệu và chức năng khác nhau, lọ phân tích nước của 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 tính trơ, không dễ hấp thụ các chất mục tiêu và có thể chịu được quá trình khử trùng ở nhiệt độ cao. Thường được trang bị nắp vặn và gioăng PTFE/silicon để tăng cường độ kín và độ ổn định hóa học.

2. Chai nhựa polyethylene

• Bao gồm vật liệu polyethylene mật độ cao và polyethylene mật độ thấp, sản phẩm này thường được sử dụng để lấy mẫu năm mức 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, phù hợp cho việc di chuyển tại chỗ và sử dụng với khối lượng lớn.

3. Chai hổ phách

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

4. Chai lót Teflon

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

Mỗi loại vật liệu của lọ đựng mẫu phân tích nước EPA đều có phạm vi ứng dụng riêng, việc lựa chọn phải dựa trên bản chất của mẫu thử, đặc tính vật lý và hóa học của mẫu, cũng như quá trình xử lý sơ bộ để chọn loại lọ và điều kiện xử lý sơ bộ phù hợp. Nếu không chọn đúng loại lọ đựng, dữ liệu thử nghiệm có thể bị ảnh hưởng, mẫu bị lãng phí hoặc thậm chí cần phải thu hồi lại, ảnh hưởng đến toàn bộ quy trình dự án.

Các yếu tố chính trong việc lựa chọn lọ phân tích nước EPA

Trong thử nghiệm chất lượng nước, việc lựa chọn đúng lọ phân tích nước EPA là điều cơ bản để đảm bảo kết quả chính xác.

1. Loại mục kiểm tra

Các hạng mục thử nghiệm khác nhau tương ứng với các yêu cầu lấy mẫu khác nhau, vì vậy bước đầu tiên khi lựa chọn lọ phân tích nước của EPA là xác định các hạng mục thử nghiệm:

• Phát hiện chất ô nhiễm hữu cơ: chẳng hạn như các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, hợp chất hữu cơ bán bay hơi, v.v., phải sử dụng chai thủy tinh. Vật liệu thủy tinh có tác dụng ngăn chặn hiệu quả 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 mục tiêu.
• Phát hiện kim loại nặng: chẳng hạn như chì, thủy ngân, cadmium và các nguyên tố kim loại vi lượng khác, nên sử dụng chai polyethylene mật độ cao, vì không có sự can thiệp của nền kim loại, không dễ hấp thụ các ion kim loại và có độ ổn định hóa học tốt.
• Kiểm tra vi sinh: chẳng hạn như 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 tinh: Chịu 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 (polyetylen, polypropylen, v.v.): nhẹ, khó vỡ, phù hợp cho hầu hết các phân tích vô cơ. Tuy nhiên, một số loại nhựa có thể hấp thụ các chất ô nhiễm hữu cơ hoặc giải phóng tạp chất nền, không phù hợp cho phân tích hữu cơ vết.

3. Có cần xử lý trước không

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

• Các chất bảo quản phổ biến bao gồm HCl, HNO₃ và NaOH.
• Xử lý tại chỗ: có thể giảm thiểu những thay đổi, nhưng đòi hỏi phải thực hiện theo quy trình chuẩn hóa và một số điều kiện tại chỗ.
• Xử lý sơ bộ trong phòng thí nghiệm: thao tác chính xác hơn, nhưng đòi hỏi điều kiện bảo quản mẫu cao hơn và có thể gây ra những thay đổi trong quá trình vận chuyển.

4. Màu chai

• Chai màu nâu: Được 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 hiệu quả tia cực tím và làm chậm quá trình phân hủy mẫu.
• Chai trong suốt: thích hợp cho các dự án không nhạy sáng, dễ quan sát màu sắc của mẫu nước, độ đục và các tính chất vật lý khác, nhưng không được khuyến khích sử dụng để phát hiện các hợp chất nhạy sáng.

5. Lựa chọn âm lượng

• Cần dựa trên phương pháp thử nghiệm. Yêu cầu của phòng thí nghiệm và kế hoạch dự án để lựa chọn thể tích chai. 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 yêu cầu không để lại khoảng trống và phải đổ đầy bình.

Tiêu chuẩn và yêu cầu quy định của EPA

Trong kiểm tra chất lượng nước, các thùng chứa mẫu không chỉ là một phần của hoạt động thử nghiệm mà còn là một phần quan trọng của việc kiểm soát chặt chẽ các tiêu chuẩn quy định, EPA (Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ) trong một số phương pháp thử nghiệm trong các lọ phân tích nước để đưa ra các quy định rõ ràng về loại nước phân tích, vật liệu và cách xử lý để đảm bảo dữ liệu phân tích có 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 chai lấy mẫu

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

• EPA 524.2 (thử nghiệm VOC): yêu cầu sử dụng chai thủy tinh rỗng 40 ml, không nắp, có gioăng PTFE/silicon, có thêm axit clohydric vào chai làm chất bảo quản. Chai phải được đổ đầy đến miệng, không có bọt khí hoặc lỗ rỗng 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, chai cần được thêm vào quá trình axit hóa trước để ngăn ngừa sự hấp phụ kết tủa kim loại.
• Dòng EPA 300 (phân tích sắc ký ion của anion và cation): Có thể sử dụng chai polypropylene hoặc polyethylene mà không cần thêm axit, chai phải sạch và không chứa các ion gây nhiễu có liên quan.
• Dòng EPA 1600 (kiểm tra vi sinh): yêu cầu chai nhựa vô trùng, dùng một lần, thường dùng cho tổng số vi khuẩn coliform, vi khuẩn đường ruột và các chỉ số khác, có thể thêm vào chai một lượng natri thiosunfat thích hợp để trung hòa cặn clo.

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

2. Yêu cầu của hệ thống công nhận phòng thí nghiệm đối với các thùng chứa mẫu

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

• NELAC (Hội nghị công nhận phòng thí nghiệm môi trường quốc gia): yêu cầu rõ ràng rằng các thùng chứa mẫu, quy trình lấy mẫu và phương pháp bảo quản phải tuân thủ các tiêu chuẩn của EPA hoặc quốc gia và phải ghi lại toàn bộ chuỗi mẫu.
• ISO/IEC 17025 (Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn): nhấn mạnh khả năng truy xuất nguồn gốc, quản lý chuẩn hóa thiết bị lấy mẫu và hồ sơ sử dụng, cũng như thiết lập SOP (Quy trình vận hành tiêu chuẩn) để lựa chọn, vệ sinh và lưu trữ thùng chứa.

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

3. Ý nghĩa thực tiễn của hoạt động tuân thủ

Việc lựa chọn đúng lọ đựng đá phân tích nước theo tiêu chuẩn EPA theo đúng quy định không chỉ đáp ứng các 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, chấp thuận về môi trường, v.v., việc sử dụng chai lấy mẫu theo tiêu chuẩn có thể tránh được việc bị trả lại hoặc kiểm tra lại do không tuân thủ.
• Tránh lãng phí mẫu và nguy cơ thu hồi lại:Khi một mẫu được phát hiện là không hợp lệ, cần phải thu thập lại, điều này không chỉ làm chậm tiến độ mà còn làm tăng chi phí nhân công, vật liệu và vận chuyển.

Các biện pháp phòng ngừa trong thiết kế vận hành

Ngay cả khi các lọ phân tích nước của EPA được lựa chọn đáp ứng các tiêu chuẩn của EPA, việc xử lý không đúng cách trong quá trình lấy mẫu, lưu trữ và vận chuyển vẫn có thể dẫn đến mẫu bị nhiễm bẩn, hư hỏng hoặc mất 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 phân tích nước của EPA có liên quan trực tiếp đến việc mẫu có bị bay hơi, rò rỉ hay phản ứng bằng cách hấp thụ độ ẩm trong thời hạn sử dụng hay không:

• Trước khi lấy mẫu, cần kiểm tra nắp xem có vừa khít với miệng chai không và có bị biến dạng, vỡ hoặc lão hóa không.
• Để phát hiện các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và các vật phẩm có độ nhạy cao khác, điều quan trọng hơn là sử dụng nắp bịt kín có ren với miếng đệm PTFE/silicon, siết chặt rồi kiểm tra để đảm bảo không có rò rỉ.
• Sau khi hoàn tất việc lấy mẫu, cần vặn chặt nắp ngay để tránh tiếp xúc trong thời gian dài.

2. Các phương pháp tránh lây nhiễm chéo

Bất kỳ hoạt động không sạch nào cũng có khả năng gây nhiễu nền, ảnh hưởng đến mức nền của mẫu, đặc biệt quan trọng trong phân tích dấu vết hoặc phát hiện vi khuẩn:

• Sử dụng găng tay dùng một lần cho mỗi lần lấy mẫu và thay chai trước khi chơi để tránh lây nhiễm chéo.
• Sử dụng các dụng cụ lấy mẫu chuyên dụng (ví dụ: thanh lấy mẫu, bơm lấy mẫu, v.v.) và vệ sinh hoặc thay thế chúng kỹ lưỡng sau mỗi điểm lấy mẫu.
• Đối với các mẫu cần xử lý trước 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 bảo quản và vận chuyển mẫu

Các mẫu nước dễ bị thay đổi, suy thoái hoặc hỏng nếu không được lưu trữ hoặc vận chuyển đúng cách trong khoảng thời gian từ thời điểm thu thập đến thời điểm phân tích thử nghiệm:

• Nhiệt độ bảo quản: hầu hết các lọ phân tích nước của EPA cần được bảo quản trong điều kiện lạnh ở nhiệt độ 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 quản: Các mặt hàng 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 axit hóa trước).
• Nhãn thùng chứa: Mỗi chai mẫu phải được dán nhãn có số hiệu dịch chuyển cho biết thời gian và địa điểm lấy mẫu, tên mẫu và phương pháp bảo quản để tránh nhầm lẫn mẫu.
• Hồ sơ vận chuyển: Nên sử dụng mẫu và phiếu lấy mẫu để ghi lại toàn bộ quá trình lấy mẫu từ khi lấy mẫu đến 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 phổ biến

Trong công tác quan trắc chất lượng nước thực tế, do thiếu hiểu biết về quy cách sử dụng chai lấy mẫu, nên thường có những sai sót nhỏ nhưng ảnh hưởng nghiêm trọng đến kết quả. Sau đây là danh sách một số hiểu lầm điển hình và hậu quả do chúng gây ra, để 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 polyethylene chất lượng thấp) dễ bị hấp phụ hoặc thẩm thấu các chất ô nhiễm hữu cơ, dẫn đến giảm nồng độ mục tiêu và giá trị phát hiện thấp hoặc thậm chí không phát hiện được. Nên sử dụng chai thủy tinh có đầu không khí theo quy định của EPA, có gioăng PTFE/silicon ở lớp lót nắp để đảm bảo tính trơ về mặt hóa học và độ kín khít.

2. Bỏ qua tác động của độ nhạy sáng dẫn đến sự suy thoái mẫu

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

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

• Nếu mẫu nitơ amoniac 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 amoniac trong nước hoặc chuyển hóa nó thành các dạng khác, dẫn đến thay đổi nồng độ nitơ amoniac và làm mất hiệu lực kết quả xét nghiệm. 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 được vận chuyển trong điều kiện lạnh ở 4°C để đảm bảo mẫu 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 lọ phân tích nước của EPA chỉ là bước đầu tiên và quan trọng hơn là việc vận hành chuẩn hóa toàn bộ quy trình và các chi tiết kiểm soát để đảm bảo dữ liệu kiểm tra chất lượng nước là đúng 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 của EPA, mặc dù chỉ là một vật chứa nhỏ, đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ quá trình lấy mẫu và phân tích. Việc lựa chọn các lọ phân tích nước của EPA là rất cần thiết để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu, khả năng truy xuất nguồn gốc và tuân thủ quy định.

Chỉ trên cơ sở lựa chọn hợp lý các chai lấy mẫu, kết hợp với các quy trình vận hành chuẩn hóa (như sử dụng chất bảo quản, bảo quản tránh ánh sáng, vận chuyển lạnh, v.v.) mới có thể giảm thiểu những thay đổi trong quá trình thu thập, bảo quản và vận chuyển mẫu, đảm bảo kết quả thử nghiệm cuối cùng là đúng, đáng tin cậy và có giá trị pháp lý.

Ngoài ra, khuyến nghị mỗi đơn vị thường xuyên tổ chức đào tạo trực quan cho người lấy mẫu để nâng cao hiểu biết và thực hiện các tiêu chuẩn của EPA và thông số kỹ thuật sử dụng chai lấy mẫu, nhằm tránh các vấn đề như khai thác lại, vô hiệu hóa dữ liệu hoặc không kiểm toán được do lỗi vận hành, từ đó nâng cao toàn diện tính chuyên nghiệp và chất lượng công tác giám sát chất lượng nước.