MỞ ĐẦUNgày nay , người ta đã khẳng định được rằng nhiều nguyên tố kim loại

có vai trò cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sống và con người.Tuy nhiên nếu

hàm lượng lớn chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. Sự thiếu hụt hay mất cân

bằng của nhiều kim loại vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc,

máu, huyết thanh, ... là những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau

hay suy dinh dưỡng và có thể gây tử vong. Thậm chí, đối với một số kim loại

người ta mới chỉ biết đến tác động độc hại của chúng đến cơ thể.

Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua

đường tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công

nghiệp và sự đô thị hoá, hiện nay môi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm

trầm trọng. Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu công nghiệp vào không

khí, vào nước, vào đất, vào thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thể con người qua

đường ăn uống, hít thở dẫn đến sự nhiễm độc. Do đó việc nghiên cứu và phân

tích các kim loại nặng trong môi trường sống, trong thực phẩm và tác động

của chúng tới cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và

chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực

phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và

được toàn xã hội quan tâm.

Các loài động vật nhuyễn thể như: trai, ốc, nghêu, sò…cũng là một

trong những nguồn thực phẩm thiết yếu và được ưa chuộng ở nước ta. Tuy

nhiên trong những năm gần đây một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các loài

động vật này có thể tích tụ một số chất ô nhiễm, đặc biệt là các kim loại nặng

trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với hàm lượng ở môi

trường bên ngoài. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài : “Xác định hàm lượng một số

kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây”

1

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1.Vài nét về Hồ Tây và vấn đề ô nhiễm ở Hồ TâyHồ tây là hồ lớn nhất của Hà Nội, nằm ở phía tây bắc thành phố, có vai

trò quan trọng trong đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội của thủ đô. Cùng với

tốc độ đô thị hóa, sự can thiệp của con người đã và đang làm cho Hồ Tây bị

biến dạng, theo đó là ô nhiễm môi trường, mất đi nhiều loài thủy sản, đặc sản

có giá trị.

Theo kết quả khảo sát của Công ty Khai thác Hồ Tây năm 1997, diện

tích Hồ Tây là 526,16 ha, chu vi 18.967m, độ sâu trung bình 1,5 – 2,0 m, nơi

sâu nhất là 3,0 m, lượng nước trung bình khoảng 10 triệu mét khối. Hồ Tây có

36 loài cá thuộc 12 họ, 106 loài thực vật phù du thuộc 6 ngành tảo và vi

khuẩn lam, 58 loài chim thuộc 17 họ, 214 loài cây bóng mát, hoa và cây cảnh

thuộc 79 chi của 50 họ, nằm trong 4 ngành thực vật…Ngoài ra còn nhiều loài

thủy đặc sản như baba, trai, ốc, nghêu….Hồ Tây có sự đa dạng sinh học cao

và điển hình ở vùng đồng bằng sông Hồng.[1]

Những năm gần đây mặt nước của Hồ Tây bị thu hẹp dần và bị ảnh

hưởng lớn bởi tốc độ đô thị hóa. Nhiều tổ chức, cá nhân thuộc các thành phần

kinh tế đã đầu tư và phát triển dịch vụ, du lịch như Câu lạc bộ Hà Nội, Công

viên nước, Du thuyền Hồ Tây,…Một số diện tích ven bờ hồ đã được kè với

mục đích tránh sạt lở và lấn chiếm nhưng hồ vẫn được coi là nơi chứa các

chất xả thải. Theo chủ trương của Ban Quản lý Dự án Hạ tầng kỹ thuật xung

quanh Hồ Tây, Trung tân Môi trường Biển cùng với Viện Hóa học, Trung tâm

Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia đã có đợt nghiên cứu, khảo sát

chất lượng nước hồ vào tháng 6 năm 2001 và đã kết luận: Nước Hồ Tây đang

bị ô nhiễm nặng. Các thông số của đợt khảo sát gồm các thông số thủy hóa

thông dụng ( nhiệt độ, độ dẫn điện, độ muối, PH, oxy hòa tan, độ đục); các

2

thông số hóa học, vi sinh (coli tổng, fecal coli); các chất hữu cơ

(COD,BOD5); các chất dinh dưỡng và các kim loại nặng (Cu, Zn, Cd, As,

Hg, và Pb);hàm lượng dầu và hàm lượng thuốc trừ sâu clo và cơ phốt pho.

Chất lượng nước của vùng hồ có hàm lượng BOD từ 15 – 20 mg/l, hàm lượng

DO>6mg/l. Vùng ven bờ đặc biệt là khu vực gần cổng từ hồ Trúc Bạch sang,

hàm lượng BOD có thời điểm đạt tới 25 – 28 mg/l. Về mùa khô, nấm sợi và vi

khuẩn cao gấp 1000 lần so với mùa mưa.[2]

Nguyên nhân chính gây ô nhiễm là do hàng năm có hàng triệu mét khối

nước thải của thành phố độ trực tiếp vào hồ qua cống “ Cây Si” ở đường

Thanh Niên, cống “ Tàu Bay ” gần vườn hoa Lý Tự Trọng và “Cống Đõ”

phường Thụy Khuê,… cộng với nước thải và một phần rác thải của các nhà

hàng, khách sạn quanh hồ, trên hồ và cư dân xung quanh.

Từ năm 2002, người ta đã phát hiện ốc ở Hồ Tây bị mất vẩy, số lượng ốc

còn sống sót rất ít, còn con nào sống chỉ bé bằng 2/3 những con ốc cùng loại ở

nơi khác. Phòng Sinh thái Môi trường nước thuộc Viện Sinh thái và tài

nguyên Sinh vật cho biết trước đó họ chưa từng ghi nhận trường hợp ốc mất

vẩy nào như thế. Giả thiết đưa ra là ốc mất vẩy do bị nhiễm độc.[15]

Hồ Tây đang đứng trước nguy cơ bị mất cân bằng sinh thái một cách

nghiêm trọng. Theo thống kê, mỗi ngày hồ Tây nhận khoảng trên 10.000m3

nước thải sinh hoạt từ các hộ dân sống xung quanh hồ, và một lượng lớn nước

thải từ hàng chục nhà hàng, khách sạn kinh doanh trên mặt hồ và xung quanh

hồ. Vấn đề ô nhiễm môi trường ở Hồ Tây đã được nhắc đến từ lâu.

Những năm gần đây đã có rất nhiều các công trình, đề tài nghiên cứu

đánh giá tình trạng ô nhiễm ở khu vực Hồ Tây để xúc tiến nhanh chóng việc

giữ gìn và bảo vệ hồ. Các dự án “ Thay nước Hồ Tây”, “ Trồng cây thủy sinh

3

để làm sạch nước” đã gây nhiều tranh cái trong giới nghiên cứu, đã bị hoãn vô

thời hạn và dường như đã bị lãng quên.

1.2.Vài nét về động vật nhuyễn thểY học cổ truyền đã khảng định các loài nhuyễn thể có vị ngọt, mặn, tính

lạnh. Các món ăn chế biến từ nhuyễn thể có tính thanh nhiệt, trừ thấp, giải

độc. tính chất này dùng để giải độc rược. Người bị tiểu đường cũng nên ăn

nghêu sò ốc hến. Ăn nhuyễn thể còn giúp bổ gân, bổ thận,…

Theo dược sĩ Bùi Kim Tùng ăn nhuyễn thể còn là giải pháp bổ sung kẽm

và iod. Các loài nhuyễn thể có nhiều iod gấp 200 lần so với trứng và thịt, thịt

nhuyễn thể có thể dùng làm thực phẩm hỗ trợ cho các bệnh tim mạch, bướu

cổ, làm loãng đờm giãi, tăng tính miễn nhiễm, tăng chuyển hóa chất dinh

dưỡng và tăng nội tiết tố. Tuy nhiên thịt nhuyễn thể có thể làm cho các bà mẹ

đang nuôi con bú bị tắc sữa.

Như vậy, nhuyễn thể là một loài thực phẩm thuốc quý nhưng cho đến nay

những nghiên cứu cơ bản về loài nhuyễn thể còn quá ít ỏi.

Theo một số tác giả thì loài nhuyễn thể có hai vỏ cứng như trai, trùng trục

hay ốc là các loài thích hợp dùng làm chỉ thị sinh học đối với lượng vết các

kiim loại. Chúng có khả năng tích tụ các kim loại lượng vết như Pb, Cd, Hg…

với hàm lượng lớn. Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm

lượng cao hơn gấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy trong môi trường

xung quanh.[16]

1.3.Độc tính của các kim loại nặngKim loại nặng phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất. Chúng được phong hóa

từ các dạng đất đá tự nhiên, tồn tại trong môi trường dưới dạng bụi hay hòa

tan trong nước sông hồ, nước biển, sa lắng trong trầm tích.Trong vòng hai thế

4

kỷ qua, các kim loại nặng được thải ra từ hoạt động của con người như: hoạt

động sản xuất công nghiệp (khai khoáng, giao thông, chế biến quạng kim

loại,..), nước thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nông nghiệp (hóa chất bảo vệ

thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ )… đã khiến cho hàm lượng kim loại nặng

trong môi trường tăng lên đáng kể.

Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con người. Chúng

là các nguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các này có ảnh

hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người. Sắt giúp ngừa bệnh thiếu máu,

kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 loại Enzyme. Trên nhãn của các lọ

thuốc vitamin, thuốc bổ xung khoáng chất thường có Cr, Cu, Fe, Zn, Mn, Mg,

K, chúng có hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết. Lượng nhỏ các

kim loại này có trong khẩu phần ăn của con người vì chúng là thành phần

quan trọng trong các phân tử sinh học như hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần

thiết khác. Nhưng nếu cơ thể hấp thu một lượng lớn các kim loại này, chúng

có thể gây rối loạn quá trình sinh lí, gây độc cho cơ thể hoặc làm mất tính

năng của các kim loại khác.[16]

Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng ít nhất lớn gấp 5

lần tỷ trọng của nước. Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào quá

trình inh hóa trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi

thức ăn và đi vào cơ thể người). Các kim loại này bao gồm: Hg, Ni, Pb, As,

Cd, Al, Pt, Cu, Cr, Mn….Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật

gây độc tính.[22]

Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn

hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô theo thời gian sẽ đạt tới hàm

lượng gây độc. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể gây rối

loạn hành vi của con người do tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và

5

thần kinh. Gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan

sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức năng sinh

hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Các

kim loại nặng còn làm tăng độ axit trong máu, cơ thể sẽ rút canxi từ xương để

duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãng xương. Các nghiên cứu

mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại

cho sức khỏe con người nhưng chúng gây hậu quả khác nhau trên những con

người cụ thể khác nhau.

Sự nhiễm độc kim loại nặng không phải là hiện tượng chỉ có trong thời

hiện đại. Các nhà sử học đã nói đến trường hợp ô nhiễm rượu vang và nước

nho do dùng bình chứa và dụng cụ đun nấu thức ăn làm bằng chì như là một

nguyên nhân làm suy yếu và sụp đổ đế quốc La Mã. Bệnh điên dại Alice ở

Wonderland hồi thế kỷ 19 ở những người làm mũ do họ đã dùng thủy ngân

như một loại nguyên liệu. Họ thường bị rối loạn ý thức do nhiễm độc thủy

ngân.[16]

Sự nhiễm độc kim loại nặng đã tăng lên nhanh chóng từ những năm 50

của thế kỷ trước do hậu quả của việc sử dụng ngày càng nhiều các kim loại

nặng trong các ngành sản xuất công nghiệp. Ngày nay sự nhiễm độc mãn tính

có thể xuất phát từ việc dùng chì trong sơn, nước máy, các hóa chất trong quá

trình chế biến thực phẩm, các sản phẩm “chăm sóc con người” (mỹ phẩm, dầu

gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh răng, xà phòng,…). Trong xã hội ngày

nay, con người không thể tránh được sự nhiễm các hóa chất độc và các kim

loại.

Độc tính của các kim loại nặng chủ yếu do chúng có thể sinh các gốc tự

do, đó là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp

đôi chúng chiếm điện tử từ các phân tử khác để lặp lại sự cân bằng của chúng.

6

Các gốc tự do tồn tại tự nhiên khi các phân tử của tế bào phản ứng với O 2 (bị

ôxi hóa ) nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình ôxi

hóa, sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được. Các gốc tự do

này phá hủy các mô trong toàn cơ thể gây nhiều bệnh tật.[3]

Trong phạm vi bản luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến độc tính của

ba kim loại As, Cd và Pb ba trong số các kim loại thuộc chương trình nghiên

cứu đánh giá môi trường của EU(2001) cũng như nhiều quốc gia khác trên thế

giới.

Độc tính của AsenAsen được quy định là chất độc hại bảng A, tổ chức nghiên cứu ung thư thế

giới IARC đã xếp Asen vào nhóm các chất gây ung thư cho con người. Nhiễm

độc Asen gây ung thư da, làm tổn thương gan, gây bệnh dạ dầy, bệnh ngoài

da, bệnh tim mạch….

Asen xâm nhập vào cơ thể qua 2 con đường:

Đường tiêu hóa: Nhận được chủ yếu thông qua thực phẩm mà nhiều

nhất là trong đồ ăn biển, động vật nhuyễn thể, đặc biệt là động vật nhuyễn thể.

Hoặc do tiếp xúc với thuốc bảo vệ thực vật, hóa chất, thuốc, nước uống có

hàm lượng As cao…

Đường hô hấp: As lắng đọng trong không khí gây tác hại trực tiếp cho

con người qua đường hô hấp.

Ngoài ra, Asen còn xâm nhập vào cơ thể người qua tiếp xúc với da. Asen

ở các trạng thái tồn tại khác nhau thì cũng khác nhau về độc tính đối với sức

khỏe con người. Hàm lượng Asen 0.01mg/kg có thể gây chết người. Các hợp

chất As(III) có độc tính mạnh nhất ( thường gọi là thạch tín). Khi xâm nhập

vào cơ thể As(III) sẽ kết hợp với các nhóm – SH của Enzim trong người làm

mất hoạt tính của chúng.[21]

Độc tính của Chì

7

Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, nhưng đối với cơ

thể thì chưa chứng minh được Pb có vai trò tích cực gì. Song độc tính của Pb

và các hợp chất của nó đối với cơ thể người và động vật thì quá rõ. Không

khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi người, nhất

là trẻ em đang phát triển và động vật. Chì có tác dụng âm tính lên sự phát

triển của bộ não trẻ em, Pb ức chế mọi hoạt động của các enzym, không chỉ ở

não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phá hủy hồng cầu.

Khi hàm lượng Pb trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử

dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm

cho cơ thể mệt mỏi. Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu

do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng ( >0,5 –

0,8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não. Xương là nơi

tàng trữ, tích tụ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương

rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính của nó.[22]

Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có Pb ở bất kì dạng nào, đồng thời trong

dinh dưỡng chú ý dùng loại thực phẩm có hàm lượng Pb dưới quy định cho

phép và có đủ Ca và Mg để hạn chế tác động của Pb. Vì dù chúng ta không

muốn thì cũng luôn có một lượng Pb rất nhỏ nhất định vẫn thâm nhập vào cơ

thể của chúng ta qua đường ăn uống và hít thở. Vì thế nên uống sữa, ăn nhiều

rau xanh, các loại thực phẩm và đồ uống giàu vitamin B1 và vitamin C thì có

lợi cho việc chống lại và hạn chế ảnh hưởng của Pb đối với cơ thể.

Các chất được dùng để giải độc chì là EDTA, 2,3- dimercaptopropanol,

penicillamin…., do đó chúng tạo với Pb các phức chelat bền và được đào thải

ra ngoài qua nước tiểu.

Độc tính của Cadimi

Cadmi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của cadmi:[25]

8

Trong nước : 0,01 mg/l (hay 10ppb),

Trong không khí : 0,001 mg/m3,

Trong thực phẩm : 0,001- 0,5 mg/kg.

Trong tự nhiên cadmi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có

chứa kẽm. Nhiễm độc cadmi gây nên chứng bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao,

cadmi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương.

Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và

được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadmi

liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại được giữ

lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng cadmi

được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và

gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu,

tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư.[27]

1.4.Giới thiệu chung về Asen, Cadimi và Chì

Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố Asen

nằm ở ô số 33, thuộc nhóm VA, chu kì 4. Cấu hình electron của As (Z = 48)

là: [Ar]3d104s24p3 ,với cấu hình có sự tham gia của các obitan d nên trong các

hợp chất As có thể có số ôxi hóa +3, +5 và – 3.[11]

Nguyên tố Cadimi (Cd) nằm ở ô số 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ V.

Nguyên tử Cd có các obitan d đã điền đủ 10 electron.Cấu hình electron của

Cadimi (Z = 48 ): [Kr]4d105S2.

Nguyên tố chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IV A, chu kỳ VI. Cấu hình

electron của Pb ( Z = 82 ): [Xe]4f145d106S26P2.

As chiếm khoảng 10-4% tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất là các

nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố khác, nhưng ít tồn tại ở dạng nguyên

9

chất trong tự nhiên. Người ta tìm thấy As tồn tại ở dạng hợp chất với một hay

một số nguyên tố khác. Thường thì các các dạng hợp chất hữu cơ của Asen ít

độc hơn hợp chất asen vô cơ.

Trong thiên nhiên, Cd tồn tại ở dạng bền vững là Cd (II). Trữ lượng của

Cadimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tương ứng. Khoáng

vật chính của Cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng

mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm và thủy ngân là xinaba hay thần sa

( HgS).[12]

Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng vỏ Trái đất,

phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena

(PbS), anglesite ( PbSO4 ) và cerussite ( PbCO3), hàm lượng Chì trong các

khoáng lần lượt là 88 %, 68% và 77%. [19]

1.4.1. Tính chất lý, hóa của cadimi và chì

1.4.1.1. Tính chất vật lí.[19]

Asen có một vài dạng thù hình, dạng kim loại và dạng không kim loại.

Ở dạng không kim loại asen được tạo nên khi ngưng tụ hơi của nó. Đó là chất

rắn mầu vàng, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh

thành bột. Ở dạng kim loại: Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền

nhỏ thành bột, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, hơi asen có mùi tỏi rất độc.

Cadimi và chì đều là các kim loại nặng , có ánh kim. Cadimi là kim loại

màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, ở trong không khí ấm bị nó dần bị bao

phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim. Còn chì kim loại có màu xanh xám,

mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa.

10

Bảng1: Một số hằng số vật lý quan trọng của Asen, cadimi và chì

Hằng số vật lý Asen Cadimi Chì

Khối lượng nguyên tử ( đvC)

Nhiệt độ nóng chảy ( 0C )

Nhiệt độ sôi ( 0C )

Tỉ khối ( 25 0C ) (g/cm3)

Năng lượng ion hóa thứ nhất (ev)

Bán kính nguyên tử (A0)

Cấu trúc tinh thể

74,92

817

610

5,727

5,84

1,15

Hộp mặt thoi

112,411

321,07

767

8,642

8,99

1,56

Lục giác

bó chặt

207,21

327,4

1740

11,350

7,42

1,75

Lập phương

tâm diện

1.4.1.2. Tính chất hóa học. [11,12]

Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lí tính

nó có tính chất giống kim loại nhưng hóa tính lại giống các phi kim.

Khi đun nóng trong không khí nó cháy tạo thành As2O3 màu trắng

As + 3 O2 = As2O3

Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua

As + 3Cl2 = AsCl3

Khi đun nóng As tương tác với Br, S, kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim

loại khác tạo nên asenua.

2As + 3M = M3As2 ( đun nóng, M = Mg, Ca, Cu)

2As + M = MAs2 (đun nóng, M = Zn, Ca, Fe)

11

As + M = MAs ( đun nóng, M = Al, Ga, In, La)

Asen không phản ứng với nước, axit loãng nhưn tan trong HNO3 đặc, cường

thủy, kiềm, chất ôxi hóa điển hình.

As + 3HClđ + HNO3đ = AsCl3 + NO↑ + H2O

As + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3AsO4 + 5 NO↑

As + 6 NaOH = 2NaAsO3 + 2H2

Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, Cd bền

ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao nó cháy mãnh

liệt cho ngọn lửa mầu sẫm:

2Cd + O2 = 2CdO

Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…

Cd + S = CdS

Ở nhiệt độ thường cadmi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ cao cadmi khử hơi nước biến thành oxit

Cd + H2O = CdO + H2↑

Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro. Ví dụ: HCl

Cd + 2HCl = CdCl2 + H2↑

Trong dung dịch thì:

Cd + H3O+ + H2O = [Cd(H2O)2]]2+ + H2↑

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa:

2Pb + O2 = 2PbO

12

Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng.

Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Pb + X2 = PbX2

Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan:

PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4

PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2

Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:

3Pb + 8HNO3,loãng = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:

2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2

có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O

Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô:

Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2

1.4.2. Các hợp chất chính của As, Pb và Cd Các hợp chất của As

Asin (AsH3) là chất khí không màu, có mùi tỏi rất độc, liều lượng chết

người là 250ppm, Asin là chất khử mạnh, có thể bốc cháy trong không khí và

khử được muối của các kim loại Cu2+, Ag2+ đến kim loại.

AsH3 + 6 AgNO3 + 3 H2O = 6 Ag + 6 HNO3 + H3AsO3

13

Trong môi trường pH =8, I2 có thể oxi hóa asin thành asenat

AsH3 + 4 I2 = H3AsO4 + 8 HI

Asin tác dụng với HgCl2 tẩm trên giâys lọc tạo thành hợp chất có màu

biến đổi từ vàng đến nâu.

Asin phân hủy ở nhiệt độ cao (15000C) tạo nên trên thành bình kết tủa đen

lấp lánh như gương.

As2O3 ở trạng thái rắn có màu trắng, rất độc, liều lượng gây chết người là

0.1g, ít tan trong nước cho dung dịch có tính axit yếu gọi là axit asenơ.

Asen (V) oxit là chất rắn ở dạng khối vô định hình giống như thủy tinh,

cấu trúc của nó chưa được biết rõ và người ta gắn cho nó công thức kinh

nghiệm là As2O5.As2O5 dễ tan trong nước tạo thành axit asenic.

AsX3 là những hợp chất cộng hóa trị, dễ tan trong nước, trong dung môi

hữu cơ và thủy phân mạnh.

AsCl3 + 3H2O = As(OH)3 + 3 HCl

Asen halogenua dễ dàng kết hợp với halogenua kim loại (MX) tạo nên các

phức có công thức chung là M(AsX4), M2(AsX5).

Muối của As(V) tác dụng với H2S trong môi trường H+ khi đun nóng sẽ tạo

kết tủa As(V) sunfua.

AsCl5 + 5H2S = 10 HCl

Tương tự photphat, As(V) tác dụng với hỗn hợp dung dịch MgCl2, NH3,

cho kết tủa NH4MgAsO4 màu trắng.

H3AsO4 + MgCl3 + 3NH4OH = NH4MgAsO4↓ + 2NH4Cl + 3H2O

Khi tác dụng với amoniphotphat trong môi trường HNO3, As(V) tạo kết tủa

tinh thể màu vàng tương tự PO43 -. Còn khi tác dụng với với AgNO3, As(V)

tạo kết tủa màu đỏ nâu Ag3AsO4, trong môi trường axit dựa trên phản ứng tạo

14

với I- ra I2 chuẩn độ theo phương pháp iot – thiosunfat có thể định lượng

As(V).

AsO33- + I2 + H2O = AsO3

3- + 2I- + 2H+

Các hợp chất của Cd

CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi độc.

CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy:

CdO + 2KOH(nóng chảy) = K2CdO2 + H2O(Kali cadmiat)

CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat:

2Cd + O2 = 2CdO

Cd(OH)2 = CdO + H2O

Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng.

Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy.

Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức

Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4](OH)2

Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm

Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan.

Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân:

Cd2+ + 2 H2O ↔ Cd(OH)2 + 2 H+

Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14

15

Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,…

Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.

Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan.

Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,…

Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.

Các Hợp chất của Pb

Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (hay 2PbO.PbO2).

Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO có màu đỏ và PbO có mqàu vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh.

Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit, trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn:

290 - 320oC 390 - 420oC 530 - 550oC PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO (nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng)

Lợi dụng khả năng oxi hoá mạnh của PbO2 người ta chế ra acquy chì.

Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có các số oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản

16

xuất thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ cho kim loại không bị rỉ).

Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng. Khi đun nóng, chúng dễ mất nước biến thành oxit PbO.

Pb(OH)2 cũng là chất lưỡng tính.

Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Pb2+:

Pb(OH)2 + 2HCl = PbCl2 + 2H2O

Khi tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit:

Pb(OH)2 + 2KOH = K2[Pb(OH)4]

Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trong dung dịch kiềm dư.

Pb tạo nên đihalogenua với tất cả các halogen. Hầu hết các đihalogenua đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng.

Các đihalogenua của Pb tương đối bền. Chì đihalogenua tan ít trong nước lạnh nhưng tan nhiều hơn trong nước nóng.

Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạo thành hợp chất phức kiểu M2[PbX4]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hoà tan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và muối của chúng.

PbI2 + 2KI = K2[PbI4]

PbCl2 + 2HCl = H2[PbCl4]

1.5. Các phương pháp xác định asen, cadimi và chì

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định Cadimi và

Chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ

phân tử UV – VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn

17

lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (ETA-AAS), phương pháp ICP – MS,.… Sau

đây là một số phương pháp xác định Asen, Cadimi và Chì.

1.5.1. Các phương pháp hoá học

1.5.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính

xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của

chất phân tích với một thuốc thử thích hợp.

Asen thường được kết tủa dưới dạng Ag3AsO4, As2S3, Mg(NH4)AsO4 hay

Ag2HAsO4, sau đó kết tủa được lọc, rửa, sấy rồi đem cân từ đó xác định hàm

lượng chất phân tích. [17]

Cadimi thường được kết tủa dưới dạng CdS, CdSO4, CdNH4PO4 sau đó

kết tủa được lọc, rửa, sấy (hoặc nung) đem cân.

Chì được kết tủa dưới dạng PbSO4, PbCrO4 hay PbMoO4 sau đó được

kết tủa được lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm

lượng chất phân tích.

Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân

tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì

vậy phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định

lượng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn.

1.5.1.2. Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp phân tích thể tích dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc

thử đã biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch

chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm

thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương

18

đương. Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiện

tượng có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị.

Asen có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iot, chuẩn độ

bicromat hay phương pháp chuẩn độ brom.

Xác định asen bằng chuẩn độ iot người ta chuyển asen về dạng AsO33-

bằng K2CO3, NaHCO3 và H2SO4 loãng, sau đó chuẩn độ bằng iot với chỉ thị

hồ tinh bột cho tới khi dung dịch xuất hiện màu xanh. Phương pháp này xác

định được hàm lượng As trong khoảng từ 0.1% đến vài chục %.

Với Cadimi và Chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ

phức chất , chuẩn độ ôxi hoá-khử với các chất chỉ thị khác nhau.

Ta có thể xác định Cadimi bằng EDTA ở môi trường pH = 9-10 với chỉ

thị ETOO hoặc môi trường pH=6 với chỉ thị xylendacam. Khi đó chất chỉ thị

chuyển từ màu đỏ sang màu vàng :

H6F + Cd2+ H4FCd + 2H+

H4FCd + H2Y2- CdY2- + H6F

(đỏ) (vàng)

Đối với chì ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2- với chất chỉ thị ETOO.

- Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8 -12), với chỉ thị ET-OO.

Pb2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+

Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietanolamin.

- Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: cho Pb2+ tác dụng với một lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng Zn2+ với chỉ thị là ET-OO.

19

Pb2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+

H2Y2- (dư) + Zn2+ = ZnY2- + 2H+

ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh)

- Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY2-, chỉ thị ET-OO.

Do phức PbY2- bền hơn ZnY2- ở pH = 10 nên Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi phức ZnY2-. Sau đó, chuẩn Zn2+ sẽ xác định được Pb2+:

Pb2- + ZnY2- = Zn2+ + PbY2-

ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh)

1.5.2.Phương pháp phân tích công cụ.

1.5.2.1. Các phương pháp quang phổ.

1.5.2.1.1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV - VIS[5]

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong

vùng UV-VIS. Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền

vững và nghèo năng lượng. Đây là trạng thái cơ bản. Nhưng khi có một chùm

sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên

kết (л, ∂ , n) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích

thích với năng lượng cao hơn. Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản EO và

kích thích Em) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo

ra phổ hấp thụ phân tử của chất.[9,17]

* Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh

sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc

thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm

sáng. Phương pháp định lượng phép đo:

20

A = K.C

Trong đó: A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ nguyên tố phân tích

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 - 10-7M

và là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến.

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá

cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng. Tuy nhiên với việc xác

định Cd, Pb thì lại gặp rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim

loại tương tự. Khi đó phải thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp.

1.5.2.1.2. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [9]

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng

nhưng nếu bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên

trạng thái có năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích). Trạng thái này không

bền, chúng có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu

bền vững dưới dạng các bức xạ. Các bức xạ này được gọi là phổ phát xạ của

nguyên tử.

Phương pháp AES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự

do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn

năng lượng phù hợp. Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để

kích thích phổ AES như ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma

cao tần cảm ứng (ICP)…

Nhìn chung, phương pháp AES đạt độ nhạy rất cao (thường từ n.10-3

đến n.10-4%), lại tốn ít mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong

cùng một mẫu. Vì vậy, đây là phương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hoá

21

chất, nguyên liệu tinh khiết, phân tích lượng vết ion kim loại độc trong nước,

lương thực, thực phẩm. Tuy nhiên, phương pháp này lại chỉ cho biết thành

phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó

trong mẫu.

Nhiều tác giả đã sử dụng nguồn plasma cao tần cảm ứng kích thích phổ

AES để xác định hàm lượng Cd, Cu và Pb trong mẫu nước, đạt hiệu suất thu

hồi khá cao.

1.5.2.1.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản,

thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở

trạng thái cơ bản. Song nếu nguyên tử đang tồn tại ở trạng thái này mà chúng

ta kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có

độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó, thì

chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ này

được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. [9]

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự xuất hiện của phổ hấp

thụ nguyên tử khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng

lượng cơ bản.

Phương pháp này có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim

loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử.

Do đó nó được sử dụng rộng rãi trong các nghành: địa chất, công nghiệp hoá

học, hoá dầu, y học, sinh hoá, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp và thực

phẩm …

Tác giả Nguyễn Ngọc Sơn[20] đã sử dụng phương pháp phổ hấp thụ

nguyên tử không ngọn lửa GF-AAS để xác định lượng vết chì trong đất hiếm

tinh khiết (≥ 99,5%) có so sánh với kỹ thuật ICP-MS và có đưa ra nhận xét:

22

phương pháp GF-AAS có thể xác định tạp chất trong đất hiếm tinh khiết với

độ nhạy và độ chính xác cao. Sự sai khác giữa hai phương pháp GF-AAS và

ICP-MS là rất nhỏ, dưới 9% đối với Pb.

1.5.2.2 Phương pháp điện hoá

1.5.2.2.1. Phương pháp cực phổ

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thuỷ ngân rơi làm cực làm

việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thường 1 – 5

mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi. Sóng

cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng

được chất phân tích. Tuy nhiên phương pháp cực phổ bị ảnh hưởng rất lớn

của dòng tụ điện, dòng cực đại, lượng oxi hoà tan hay bề mặt điện cực nên

giới hạn phát hiện kém khoảng 10-5 – 10-6 M. [13]

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có

các phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ

sóng vuông (SQWP)… chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên

tố.

1.5.2.2.2. Phương pháp Von-Ampe hoà tan

Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương

pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất

trong dung dịch. Nguyên tắc gồm hai bước: [4]

Bước 1: Điện hoá làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm

việc trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.

Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược

cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đường Von-Ampe hoà tan xuất

hiện pic của nguyên tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ.

23

Tác giả Phan Diệu Hằng đã xác định chì trong mẫu nước ngọt giải khát

Sprite bằng phương pháp Von-ampe hoà tan và kết quả hàm lượng chì là

(2,70-0,06) (µg/l).

Còn tác giả Lê Thị Thu đã áp dụng phương pháp von-ampe hoà tan anốt và kỹ

thuật đánh rửa bề mặt điện cực tự động xác định đồng thời Cd, Cu, Pb trong

một số mẫu nước biển.

1.6. Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại

Trong thực tế phân tích, hàm lượng các chất có trong mẫu đặc biệt là

hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước thường rất nhỏ, nằm dưới giới

hạn phát hiện của các công cụ phân tích. Vì vậy, trước khi xác định chúng thì

cần thông qua quá trình tách và làm giàu.

Để tách, làm giàu kim loại nặng trong nước thường dùng một số

phương pháp thông dụng như phương pháp kết tủa và cộng kết, phương pháp

chiết pha rắn SPE, phương pháp chiết lỏng – lỏng, phương pháp tách và làm

giàu bằng điện hoá…

1.6.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết

Cộng kết là phương pháp kết tủa chất cần phân tích bằng cách đưa

thêm những chất kết tủa đồng hanh thường gọi là chất góp, vào đối tượng

phân tích để cộng kết các nguyên tố khi hàm lượng của chúng nhỏ rất nhỏ.

Nhờ vậy mà chất phân tích sẽ được thu góp lại. Khi đó hàm lượng của nó đó

tăng lên rất nhiều lần. Người ta có thể chọn một số hyđroxyt khó tan như:

Fe(OH)3, Al(OH)3......hoặc một số sunfua hay một số chất hữu cơ làm chất

góp. [17]

24

Khi sử dụng chất hữu cơ để cộng kết có thể kết tủa được những hàm

lượng vết tới 10-3 – 10-5 M. Việc dùng chất hữu cơ kết tủa có ưu điểm hơn so

với chất vô cơ vỡ kết tủa dễ lọc rửa. Bằng cách thay đổi pH của dung dịch có

thể tiến hành kết tủa lần lượt và tách được nhiều cation kim loại khác nhau

với cùng một chất kết tủa hữu cơ. Hơn nữa phân tử hữu cơ dễ dàng bị phân

huỷ khi nung kết tủa từ đó thu được nguyên tố cần xác định ở trạng thái đó

làm giàu, tinh khiết. Mặt khác, chất góp hữu cơ cũng có khả năng cộng kết

được hàm lượng vết nguyên tố khi có mặt lượng lớn nguyên tố khác.

Phương pháp cộng kết có ưu điểm: Đơn giản, hiệu quả cao nền mẫu

phân tích được chuyển từ phức tạp sang đơn giản hơn. Tuy nhiên nhược điểm

chính của phương pháp là mất nhiều thời gian nên phương pháp này ít được

sử dụng.

1.6.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng

* Nguyên tắc: Phương pháp dựa trên sự phân bố chất tan khi được tạo

thành ở dạng phức liên hợp hay ion phức vòng càng không mang điện tích

giữa hai pha không trộn lẫn, thường là các dung môi hữu cơ và nước.

Tách và làm giàu chất bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng có nhiều ưu

điểm hơn so với một số phương pháp làm giàu khác và sự kết hợp giữa

phương pháp chiết với các phương pháp xác định tiếp theo (trắc quang, cực

phổ...) có ý nghĩa rất lớn trong phân tích.

Để xác định riêng từng dạng As nhất thiết phải chiết, ví dụ: As(III) và

As(V) trong đất có thể xác định riêng biệt sau khi chiết bằng CCl4 và HCl

(theo Chappell et al. 1995)

Một số hệ chiết thường dùng trong tách, làm giàu Pb, Cd.

25

- Hệ chiết Pb, Cd – dithizonat trong CCl4 hoặc CHCl3 sau đó xác định

chúng bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS)

- Có thể chiết phức halogenua hoặc thioxianat cacdimi bằng các dung

môi hữu cơ; xiclohexano, metyl isobutyl xeton (MIBK), dietyl ete...

- Tạo phức chelat với NaDDC (natridietyldithiocacbamat) từ dung dịch

đệm amoni xitrat ở pH=9,5 dung môi chiết là MIBK.

1.6.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá

Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào việc tách chất cần xác định

trên các điện cực trơ dưới dạng nguyên tố hoặc kết tủa không tan khi cho

dòng điện một chiều đi qua. Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào điện thế,

cường độ dòng, cấu tạo điện cực và nồng độ dung dịch.

Ngày nay các phương pháp điện hoá được dùng để tách hợp chất của đa

số các nguyên tố hoá học và là phương pháp hữu hiệu vì chúng không đòi hỏi

phải đưa chất lạ vào đối tượng phân tích. Hơn nữa, khi dùng các phương pháp

kết tủa điện hoá khác nhau với sử dụng các điện cực có thể tách các hỗn hợp

phức tạp gồm nhiều ion.

Nghiên cứu điều kiện tách Pb ra khỏi dung dịch bằng phương pháp điện

phân, tác giả Hoàng Văn Thượng thu được hiệu suất điện phân khi có mặt

NaCl đạt 84%, không có mặt NaCl chỉ đạt 65%.

1.6.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE)

Chiết pha rắn SPE (Solid - Phase Extraction) là quá trình phân bố chất

tan giữa hai pha lỏng - rắn. Pha rắn có thể là các hạt silicagen xốp, các polime

hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính. Phương pháp này

tách, làm giàu được chất phân tích có lượng vết ra khỏi mẫu ban đầu bằng

26

cách hấp phụ chúng vào một cột chiết pha rắn, sau đó rửa giải chất phân tích

với dung môi thích hợp cho phân tích công cụ. Chiết pha rắn thay thế cho

chiết lỏng – lỏng rất tốt do chuẩn bị mẫu tiện lợi, có các ưu điểm như: thu hồi

các chất phân tích với hiệu suất cao, chiết chất phân tích và làm sạch tạp chất

dễ dàng, phương pháp tiến hành đơn giản, giảm lượng dung môi hữu cơ dẫn

đến giá thành hạ. Hiện nay, chiết pha rắn SPE được ứng dụng rất rộng rãi

trong phân tích mẫu môi trường, mẫu thuốc, mẫu lâm sàng.

1.7. Một số phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể

Tác giả Lê Thị Mùi [10] đã vô cơ hóa mẫu động vật nhuyễn thể theo

phương pháp khô - ướt kết hợp sử dụng hóa chất HClO4, HNO3 đặc, và H2O2

để xác định Cu và Pb bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan xung vi phân cho

kết quả hàm lượng các kim loại là 1,13 – 2,12 µg/g đối với đồng và 7,15 –

16,25 µg/g đối với Pb.

Mohamed Maanan [30] đã phá mẫu động vật thân mềm vùng biển bằng

HNO3 đặc để xác định hàm lượng các kim loại nặng. Sau đó sử dụng phương

pháp AAS cho kết quả hamg lượng các kim loại nặng như sau: Cd 7,2 mg/kg;

Cu 26,8 mg/kg; Zn 292 mg/kg; Mn 20,8 mg/kg.

Tác giả Locatelli [28] đã dùng hỗn hợp H2SO4 và HNO3 phân hủy mẫu

trai, ốc, cá để xác định hàm lượng kim loại thông thường. Để xác định hàm

lượng Hg bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV-

AAS) hỗn hợp H2SO4 và K2Cr2O7 đã được sử dụng. Quy trình tỏ ra đơn giản,

an toàn, mẫu phân hủy tốt.

Tác giả M. Lucila Lare, Gilberto Flores – Munozb, Ruben Lara – Lara

đã nghiên cứu đánh giá những biến đổi theo thời gian về hàm lượng Cd, Al,

Hg, Zn, Mn theo các tháng trong trai và rong biển. Tác giả đã đưa ra phương

pháp xử lý mẫu như sau: Mẫu trai được xử lý sạch và rửa bằng nước cất sau

27

đó cho vào cốc sạch sấy ở 70 0C đến khối lượng không đổi. Sau đó cân

khoảng 1g mẫu khô thêm lượng HNO3 xác định để phân hủy mẫu sau đó thêm

H2O2 để phá hủy hoàn toàn lượng lipit khó tan. Đối với phá mẫu xác định Hg

sau khi phá mẫu bằng hỗn hợp HNO3 và H2SO4 tỉ lệ 2:1 cho thêm hỗn hợp

KMnO4, H2O2.

Các tác giả Jose’Úero, Jose’Morillo, Ignacio Gracia mẫu trai sau khi

lấy về được ngâm trong 24h. Các bộ phận cơ thể khác nhau của 30 mẫu trai

được tách bằng dao plastic, sau đó chúng được làm đông khô và đồng nhất

mẫu đến mịn bằng cối trước khi đem phân tích. Mẫu được phân hủy trong lò

vi sóng dùng axit HNO3 cùng với tác dụng của áp suất và nhiệt độ, mẫu được

phân hủy hoàn toàn.

Để phân hủy mẫu động vật nhuyễn thể, tác giả Sari Arias [23] thêm

2ml HNO3 và 0,5 ml H2O2 vào 1g mẫu rồi tiến hành phân hủy mẫu trong lò vi

song.

28

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng và mục tiêu

Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học, công nghệ thì vấn đề ô

nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm các kim loại

nặng. Các loại động vật nhuyễn thể không chỉ là một nguồn thuốc quý mà còn

là nguồn thực phẩm được ưa chuộng ở nước ta. Tuy nhiên, chúng có thể bị

nhiễm các chất độc hại từ môi trường, do đó ngoài việc nghiên cứu những

hoạt tính sinh học cũng cần phải kiểm tra hàm lượng của các chất có hại, ảnh

hưởng tới sức khỏe con người. Đặc biệt phải giám sát hàm lượng các kim loại

nặng vì chỉ cần một lượng rất nhỏ của chúng cũng có thể gây độc cao đối với

con người và động vật. Hơn nữa, động vật nhuyễn thể không chỉ chứa các

nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể ở nồng độ nhỏ, mà còn có thể tích lũy

các kim loại nặng không hề có lợi cho cơ thể.

Chính vì vậy, đối tượng và mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu xác

định hàm lượng một số kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực

Hồ Tây.

2.1.2. Phương pháp ứng dụng để nghiên cứu

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phương pháp xác định

đặc hiệu đối với hầu hết các nguyên tố kim loại, giới hạn định lượng của

phương pháp ở mức ppm đối với kỹ thuật ngọn lửa (F – AAS) và ở mức ppb

đối với kỹ thuật không ngọn lửa (GF – AAS). Do đó trong luận văn này

chúng tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không

ngọn lửa để xác định hàm lượng As, Cd và Pb trong động vật nhuyễn thể.

29

Đối với phương pháp xử lý mẫu, chúng tôi lựa chọn phương pháp vô cơ

hóa ướt. Đối với phương pháp này có thể xử lý mẫu trong kín với áp suất cao

(lò vi sóng ) hoặc hệ hở ở điều kiện bình thường.

2.1.3. Các nội dung nghiên cứu- Khảo sát các điều kiện phù hợp để đo phổ GF- AAS của As, Cd và Pb

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định As, Cd và Pb

- Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn cho phép đo

- Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo.

- Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp.

- Lựa chọn và đánh giá quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể

- Ứng dụng phương pháp xác định hàm lượng As, Cd, Pb trong một số mẫu động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây – Hà Nội.

2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS.

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng

cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên

tử ở trạng thái cơ bản. Song nếu nguyên tử đang tồn tại ở trạng thái này mà

chúng ta kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù

hợp, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố

đó, thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử.

Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. [9]

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự xuất hiện của phổ hấp

thụ nguyên tử khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng

lượng cơ bản.

30

Phương pháp này có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim

loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử.

Do đó nó được sử dụng rộng rãi trong các nghành: địa chất, công nghiệp hoá

học, hoá dầu, y học, sinh hoá, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp và thực

phẩm …

Tác giả Nguyễn Ngọc Sơn[20] đã sử dụng phương pháp phổ hấp thụ

nguyên tử không ngọn lửa GF-AAS để xác định lượng vết chì trong đất hiếm

tinh khiết (≥ 99,5%) có so sánh với kỹ thuật ICP-MS và có đưa ra nhận xét:

phương pháp GF-AAS có thể xác định tạp chất trong đất hiếm tinh khiết với

độ nhạy và độ chính xác cao. Sự sai khác giữa hai phương pháp GF-AAS và

ICP-MS là rất nhỏ, dưới 9% đối với Pb.

Giới thiệu về kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa không

ngọn lửa ra đời sau kỹ thuật nguyên tử hóa trong ngọn lửa. Nhưng được phát

triển nhanh và hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến vì nó có độ nhạy rất

cao ( mức ppb). Do đó có thể phân tích lượng vết kim loại mà không nhất

thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố phân tích.

Nguyên tắc của phép đo.

Dùng năng lượng nhiệt của dòng điện rất cao (300 – 500 A) để đốt nóng

tức khắc cuvet graphite chứa mẫu phân tích để thực hiện nguyên tử hóa mẫu

cho phép đo AAS ( hay thuyền Tantan đặt trong cuvet graphite).

Đặc điểm của phép đo.

- Mẫu để trong cuvet graphite hay thuyền Tantan

- Quá trình nguyên tử hóa diễn ra theo 3 giai đoạn chính kế tiếp: Sấy

mẫu, tro hóa luyện mẫu, và nguyên tử hóa để đo phổ

31

- Trong môi trường khí trơ Argon, Nitơ, hay Heli

- Nhiệt độ cao cuvet ( 2000- 33000 C).

- Nguyên tử hóa để đo phổ là tức khắc ( ở giai đoạn 3, chỉ xảy ra từ

3- 5 giây)

- Phép đo có độ nhạy cao( 0,1- 10 ng/ml)

- Lượng mẫu nhỏ (10 – 50 µl) cho mỗi phép đo.

2.2.2. Hệ trang thiết bị của phép đo AAS không ngọn lửa

Dựa vào nguyên tắc của phép đo ta có thể mô tả hệ thống trang thiết bị

của máy phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa gồm các bộ phận

sau:

1. Nguồn phát chùm sáng đơn sắc của nguyên tố phân tích.

- Đèn catot rỗng (Hollow cathode lamp – HCL)

- Đèn phát phổ liên tục đã biến hiệu ( Deuterium Hollow cathode

lamp – D2).

Hình 1: Cấu tạo đèn Catot rỗng Hình 2: Cấu tạo đèn D2

32

Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng hệ đèn As – HCL, Cd –

HCL, Pb – HCL và đèn D2 (shimadzu)

2. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích theo kỹ thuật không ngọn lửa.

Hệ lò graphite gồm có:

- Hộp lò, giá kẹp, cuvet graphite

- Hệ ống dẫn khí trơ Argon

- Hệ ống dẫn nước làm sạch hộp lò và cuvet

Cuvet hay thuyền tantan đựng mẫu để nguyên tử hóa ( trong nghiên cứu

này chúng tôi sử dụng cuvet graphite).

Hình 3: Cuvet graphite Hình 4:Bộ phận nguyên tử hóa mẫu

Nguồn năng lượng để nung cuvet: thế dùng 1 – 12V, dòng 10-600A

3. Hệ thống quang học và Detector dùng để thu, phân li toàn bộ phổ của mẫu

và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín

hiệu của vạch phổ.

4. Hệ thống chỉ thị kết quả: máy tính, máy in,…

Để tiến hành nghiên cứu xác định hàm lượng Pb, Cd trong động vật

nhuyễn thể chúng tôi xử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA

– 6300 của hãng shimazu.

33

Hình 5: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA - 6300

2.3. Lấy mẫu, xử lý và bảo quản mẫu

2.3.1. Lấy mẫu

Các mẫu động vật nhuyễn thể được lấy tại các địa điểm khác nhau ở Hồ

Tây. Các mẫu sau khi lấy được ghi kèm theo các thông tin về vị trí lấy mẫu,

thời gian và loại mẫu.

Bảng 2: Vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu

Vị trí lấy mẫu Tên mẫu Kí hiệu mẫu Ngày lấy mẫu

Khu vực Phủ Tây Hồ Mẫu ốc M1a 8/07/2010

Trùng trục M1c 8/07/2010

Công viên nước Hồ Tây Mẫu trai M2b 9/07/2010

Khu vực làng Vệ HồMẫu ốc M3a 9/07/2010

Mẫu trai M3b 9/072010

Trùng trục M3c 9/07/2010

Khu vực làng Hồ phường Bưởi Mẫu ốc M4a 10/07/2010

Mẫu trai M4b 10/07/2010

34

Khu vực Nghi Tàm – Yên PhụMẫu ốc M5a 6/07/2010

Mẫu trai M5b 6/07/2010

Trùng trục M5c 6/07/2010

Khu vực Chùa Trấn Quốc Mẫu ốc M6a 6/07/2010

Khu vực nhà khách chính phủ Mẫu ốc M5a 8/07/2010

Mẫu trai M5b 8/07/2010

2.3.2. Xử lý sơ bộ và bảo quản mẫu

Mẫu sau khi chuyển về phòng thí nghiệm được giữ sống trong chính

môi trường nước tại nơi lấy mẫu để chúng nhả hết các chất bẩn. Trước khi mổ

lấy phần thịt bên trong cần phải rửa kỹ lớp vỏ bên ngoài bằng nước sạch để

loại bỏ hết các chất bẩn bám trên vỏ của chúng. Mẫu được mổ tại phòng thí

nghiệm đảm bảo độ sạch tiêu chuẩn, tay đeo gang polyetylen, dùng dao có

lưỡi dùng từ thép không gỉ, thớt gỗ cứng không tạo mùn. Khi kết thúc mổ một

mẫu, trước khi mổ mẫu thứ tiếp theo phải rửa kỹ dụng cụ bằng nước sạch.

Sau khi tách được phần vỏ cứng, tách lấy phần thịt. Dùng bình tia tráng kỹ

phần mẫu vừa thu được, dùng giấy lọc sạch thấm khô kiệt hết nước bám bên

ngoài, đồng nhất mẫu bằng máy xay. Sau đó sấy khô mẫu ở 70 0C đến khối

lượng không đổi, nghiền mẫu tới mịn, trộn đều được mẫu đồng nhất. Bảo

quản mẫu trong lọ polyetylen để trong bình hút ẩm.

Cân mẫu trước và sau khi sấy khô để xác định hệ số khô/ tươi theo công thức sau:

dw% =

Ở đây: dw% là hệ số khô/tươi (g/100g) tính theo phần trăm

sdw là lượng cân khô của mẫu (g)

sww là lượng cân tươi của mẫu (g)

35

Bảng 3: Hệ số khô/ tươi của các mẫu

T T Kí Hiệu mẫu

Hệ số khô/tươi (%)

T T Kí Hiệu mẫu

Hệ số khô/tươi (%)

1 M1a 15,96 8 M4b 16,10

2 M1c 14,44 9 M5a 17,42

3 M2b 16,54 10 M5b 14,87

4 M3a 14,27 11 M5c 15,74

5 M3b 15,85 12 M6a 16,11

6 M3c 17,14 13 M7a 15,63

7 M4a 15,13 14 M7b 14,35

2.4. Giới thiệu về phương pháp xử lý mẫuĐể xác định hàm lượng As,Cd và Pb trong động vật nhuyễn thể, trước

hết ta phải tiến hành xử lí mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch. Đây là công việc rất quan trọng vì nó có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích. Có hai phương pháp vô cơ hóa mẫu phổ biến hiện nay là xử lý ướt và xử lý khô:[8]

- Kỹ thuật xử lý khô : là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở nhiệt độ thích hợp (4500C – 7000C), sau đó hòa tan mẫu bằng dung dịch muối hay axit phù hợp. Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy hoàn toàn thành CO2 và H2O.

- Trong luận văn này chúng tôi lựa chọn phương pháp xử lý mẫu ướt (dùng axit đặc oxi hóa mạnh).

Nguyên tắc

Dùng axit đặc có tính oxi hóa mạnh ( HNO3, HClO4 ,…), hay hỗn hợp các axit đặc có tính oxi hóa mạnh ( HNO3+ HClO4) hoặc hỗn hợp một axit mạnh và một chất oxi hóa mạnh ( HNO3 + H2O2 ),… để phân hủy hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ. Việc phân hủy có thể thực hiện trong hệ đóng kín (áp suất cao ),

36

hay trong hệ mở ( áp suất thường). Lượng axit thường phải dùng gấp từ 10 – 15 lần lượng mẫu, tùy thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý, hóa học của nó. Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc…thường từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tùy loại mẫu và bản chất các chất, còn nếu dùng lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút. Khi phân hủy xong phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ.

Ưu – nhược điểm

- Hầu như không bị mất chất phân tích, nhất là tròng lò vi sóng

- Nếu xử lý trong các hệ hở thì thời gian phân hủy mẫu rất dài, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn do môi trường hay axit dùng và phải đuổi axit dư lâu nên dễ bị nhiễm bụi bẩn vào mẫu

2.5. Hóa chất và dụng cụHóa chất

- Dung dịch chuẩn As, Cd, Pb cho AAS, Merck 1000 mg/l- Axit đặc HCl 36%, HNO3 65%, H2O2 30% Merck- Các dung dịch nền Mg(NO3)2 Merck- Dung dịch các cation kim loại để nghiên cứu ảnh hưởng loại PA

Dụng cụ máy móc- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA- 6300 của hang Simazu- Cân phân tích, cân kĩ thuật- Bếp điện, tủ hút, tủ sấy- Bình định mức 10, 25, 50, 100, 250 ml- Pipet 1,2,5,10ml,….- Cốc thủy tinh, ống đong,…- Lọ đựng mẫu 25, 50, 100ml

37

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF – AAS của Cd và Pb

3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo

Mỗi một nguyên tử của một nguyên tố hóa học chỉ có thể hấp thụ những bức xạ mà chính nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ. Đối với một nguyên tố vạch phổ nào có khả năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao. Như vậy đối với một nguyên tố các vạch phổ khác nhau sẽ có độ nhạy khác nhau, đồng thời với mỗi vạch này có thể có rất nhiều nguyên tố khác trong mẫu có những vạch phổ gần với vạch phổ này chúng có thể chen lấn hay gây nhiễu tới vạch phổ của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích là khó khăn và thiếu chính xác. Vì mục đích xác định hàm lượng As, Cd, Pb trong mẫu động vật nhuyễn thể có nộng độ rất nhỏ ( lượng vết) nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao và hạn chế được ảnh hưởng của các nguyên tố có vạch phổ lân cận.

As có 3 bước sóng hấp thụ đặc trưng là 189,0 nm; 193,7 nm và 197,2 nm.

Cd có 3 bước sóng hấp thụ đặc trưng là 228,8 nm; 226,5 nm và 326,1 nm.

Pb có hai vạch phổ đặc trưng và nhạy nhất là 217,0 nm và 283,3 nm.

Chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch As 2ppb, Cd 1ppb, Pb 2ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% với các vạch phổ đặc trưng trên. Kết quả thu được như sau:

Bảng 4: Kết quả khảo sát vạch đo của As

Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD

189,0 0,0101 0,0103 0,0101 0,0102 1,14

193,7 0,0104 0,0104 0,0105 0,0104 0,53197,2 0,0103 0,0104 0,0102 0,0103 0,97

38

Bảng 5 : Khảo sát vạch đo của Cd

Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD

228,8 0,1684 0,1681 0,1682 0.1682 0,12226,5 0,1453 0,1456 0,1445 0,1451 0,18

326,1 0,1037 0,1035 0,1053 0,1042 0,32

Bảng 6: Khảo sát vạch đo của Pb

Vạch đo (nm) Abs- lần1 Abs- lần2 Abs- lần 3 Trung bình %RSD

217,0 0,0867 0,0875 0,0869 0,0870 0,48283,3 0,0456 0,0463 0,0459 0,0460 0,43

Qua kết quả khảo sát ta thấy, tại vạch phổ 193,7nm đối với As,

228,7nm đối với Cd và 217,0 nm đối với Pb độ hấp thụ lớn nhất và sai số nhỏ

nên chúng tôi chọn vạch đo phổ cho As là 193,7 nm, Cd là 228,7 nm, Pb là

217,0 nm.

3.1.2. Chọn khe đo

Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp

thụ nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu

được phát ra từ đèn catot rỗng, sau khi đi qua môi trường hấp thụ, sẽ được

hướng vào khe đo của máy, được chuẩn trực, phân ly và sau đó chỉ một vạch

phổ cần được chọn hướng vào khe đo để tác dụng lên nhân quang điện để

phát hiện và xác định cường độ vạch phổ. Do vậy khe đo phải được chọn

chính xác, phù hợp với từng vạch phổ,có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và

lấy được hết độ rộng của vạch phổ.

39

Qua tham khảo tài liệu của máy AA – 6300 Shimazu, độ rộng khe đo của As được mặc định từ 0,2nm; 0,7nm; 1,0nm, trong đó giá trị 0,7nm cho tín hiệu phổ ổn định nhất vì vậy chúng tôi chon khe đo 0,7nm cho phép đo As.

Với các nguyên tố Cd và Pb, khe đo phù hợp là 0,5 nm. Ở điều kiện này, 100% diện tích pic của vạch phổ sẽ nằm trong khe đo.

3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL)

Đèn catot rỗng (HCL) có nhiệm vụ chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy

của nguyên tố phân tích. Cường độ làm việc của đèn có liên quan chặt chẽ tới

cường độ hấp thụ của vạch. Thông thường, chỉ nên dùng đèn catot rỗng với

cường độ nằm trong khoảng 60 – 80 % cường độ cực đại ( Imax) ghi trên vỏ

đèn. Không nên đặt đèn ở cường độ cực đại vì ở giá trị đó đèn làm việc không

ổn định, độ nhạy cũng như độ lặp lại kém và rất dễ hỏng đèn.

Trong thực nghiệm chúng tôi sử dụng đèn As có Imax = 12mA, Cd có Imax = 10mA, Pb có Imax = 12mA. Tiến hành khảo sát cường độ đèn trong vùng từ 60 – 80% Imax đối với:

Dung dich As 2ppb và 4ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Dung dịch Cd 1ppb và 2ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01% Dung dịch Pb 2ppb và 4ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO)3 0,01%

Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng sau:Bảng 7: Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn của As

I (mA)Abs- As 7 (60% Imax) 8 (65% Imax) 9 (75% Imax) 10(83% Imax)

2ppb 0,0105 0,0104 0,0104 0,0102

%RSD 2,38 1,65 0,56 0,36

5ppb 0,0227 0,0225 0,0224 0.0221

%RSD 1,09 0,87 0,26 0,43

40

Bảng 8: Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cd

I (mA)Abs- Cd 6 (60% Imax) 7 (70% Imax) 8 (80% Imax) 9(90% Imax)

1ppb 0,1701 0,1638 0,1622 0,1553

%RSD 1,23 0,23 0,33 0,21

2ppb 0,3211 0,3215 0.3246 0,2682

%RSD 1,00 0,36 0,48 0,35

Bảng 9: Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Pb

I (mA)Abs- Pb 7 (60% Imax) 8 (65% Imax) 9 (75% Imax) 10(83% Imax)

2ppb 0,0873 0,0873 0,0871 0,0785

%RSD 0,87 0,57 0,24 0,20

4ppb 0,16 0,1651 0,1645 0,1597

%RSD 0,45 0,46 0.21 0,17

Qua kết quả khảo sát ta thấy khi cường độ dòng đèn giảm thì độ hấp

thụ của vạch phổ tăng nhưng hệ số biến động tăng hay sai số tăng, vì vậy ta

phải chọn được cường độ dòng đèn sao cho cường độ vạch phổ vừa cao vừa

ổn định tức sai số nhỏ, do đó chúng tôi chọn cường độ dòng đèn As là 9 mA

(75%Imax), Cd là 7mA(70%Imax) và Pb là 9mA (75%Imax).

3.2. Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu

Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa tức

khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện có công suất lớn

và trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn

chính kế tiếp nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp

thụ và cuối cùng là làm nguội cuvet. Trong đó 2 giai đoạn đầu là chuẩn bị cho

41

giai đoạn nguyên tử hóa để đạt được kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit

là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu.

Thường thì quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo 4 giai đoạn kết tiếp trong thời

gian tổng số từ 60 – 80 giây.

3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu

Đây là giai doạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Nó rất cần

thiết để đảm bảo cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng hoàn toàn,

nhưng không làm mất mẫu. Vì vậy nếu không thực hiện sấy tốt, mẫu sẽ bị bắn

làm sai lệch kết quả phân tích. Nhiệt độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu

phụ thuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó. Nói

chung nhiệt độ sấy khô phù hợp đối với đa số các mẫu vô cơ trong dung môi

nước nằm trong khoảng 100 – 250 trong thời gian từ 20 – 40 giây với lượng

mẫu được bơm vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Việc tăng nhiệt độ sấy từ nhiệt độ

phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn cần phải được thực hiện từ từ, với tốc độ

tăng nhiệt độ từ 5 – 80C trong 1 giây là phù hợp. Vì vậy chúng tôi thực hiện

giai đoạn sấy khô mẫu làm hai bước:

Bước 1: nhiệt độ 1000C – thời gian 20 giây có Rampe (Auto)

Bước 2: nhiệt độ 1500C - thời gian 15 giây có Rampe (Auto)

3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hóa luyện mẫu

Đây là giai đoạn thứ 2 của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Mục đích để

tro hóa (đốt cháy) các hợp chất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy

khô. Đồng thời cũng là để nung luyện ở nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn

nguyên tử hóa tiếp theo đạt hiệu suất cao và ổn định. Giai đoạn này có ảnh

hưởng rất nhiều đến kết quả phân tích, nếu chọn nhiệt độ tro hóa không phù

hợp. Nếu nhiệt độ tro hóa quá cao thì một số hợp chất có thể bị phân hủy và

42

mất trong giai doạn này, vì vậy thường tro hóa mẫu từ từ ở nhiệt độ thấp hơn

nhiệt độ giới hạn thì phép đo luôn luôn cho kết quả ổn định. Mỗi nguyên tố

đều có một nhiệt độ tro hóa luyện mẫu giới hạn, đối với As,Pb, Cd là dưới

6500C.Thực nghiệm đã chỉ ra rằng không nên tro hóa luyện mẫu ở nhiệt độ

quá thấp so với nhiệt độ tới hạn, vì như thế mẫu chuẩn bị cho giai đoạn

nguyên tử hóa sẽ không tốt.Ngoài yếu tố nhiệt độ, thì tốc độ tăng nhiệt độ

trong quá trình tro hóa cũng ảnh hưởng đến độ ổn định của cường độ vạch

phổ. Nói chung tốc độ tăng nhiệt độ quá lớn thường làm bắn mẫu. Vì vậy

thông thường thời gian tro hóa luyện mẫu 20 – 50 giây,với lượng mẫu đưa

vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Ở đây chúng tôi chọn tổng thời gian tro hóa luyện

mẫu là 20 giây, trong đó 10 giây dùng cho việc tăng nhiệt độ từ sấy đến tro

hóa, 10 giây giữ nhiệt độ không đổi để luyện mẫu.

Để chọn được nhiệt độ tro hóa phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát với

dung dịch chuẩn As 5ppb, Pb 2ppb và Cd 1ppb trong HNO3 2% có nền

Mg(NO3)2 0,01%. Kết quả thu được như sau:

Bảng 10: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa của As, Pb và Cd

Nhiệt độ T(0C) 450 500 550 600 700 750

Abs – As 0,0221 0,0222 0,0222 0,0225 0,0223 0,220

Abs – Cd 0,1627 0,1643 0,1637 0,1631 0,1625 0,1622

Abs – Pb 0,0835 0,0838 0,0846 0,0862 0,0851 0,0843

Từ kết quả trên ta thấy độ hấp thụ quang của As lớn nhất ở nhiệt độ 6000C, của Cd lớn nhất ở 5000 C và của Pb lớn nhất ở 6000C.vì vậy chúng tôi chọ các nhiệt độ này là nhiệt độ tro hóa để đo phổ của As, Cd và Pb.

43

3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu

Đây là giai đoạn quyết định cường độ vạch phổ, song nó lại bị ảnh hưởng bởi 2 giai đoạn trên. Giai đoạn này thường được thực hiện trong thời gian rất ngắn, thường từ 3 – 6 giây, nhưng tốc độ tăng nhiệt lại là rất lớn để đạt ngay tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hóa và thực hiện phép đo cường độ vạch phổ. Tốc độ tăng nhiệt thường là 1500 – 25000C / giây.

Để chọn được nhiệt độ nguyên tử hóa chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch chuẩn As 5ppb, Pb 4ppb và Cd 1ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO3)2 0,01%. Kết quả thu được như trong bảng sau:

Bảng 11: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của As

Nhiệt độ nguyên tử hóa (T0C)

1800 1900 2000 2100 2200 2300

Abs – As 0,0221 0,0221 0,0223 0,0226 0,0224 0,0223

Ta thấy As có độ hấp thụ quang lớn nhất ở 2100 0C, vì vậy chúng tôi chọn nhiệt độ này là nhiệt độ để nguyên tử hóa As

Bảng 12: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của Cd

Nhiệt độ nguyên tử hóa (T0C)

1500 1600 1700 1800 1900 2000

Abs – Cd 0,1608 0,1613 0,1641 0,1635 0,1627 0,1611

Ta thấy Cd có độ hấp thụ quang lớn nhất ở 1700 0C nên chúng tôi chọn nhiệt độ 1700 0C là nhiệt độ nguyên tử hóa Cd.

Bảng 13: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của Pb

Nhiệt độ nguyên tử hóa (T0C)

1500 1600 1700 1800 1900 2000

Abs – Pb 0,0827 0,0849 0,0856 0,0861 0,0852 0,0836

44

Dựa vào sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nhiệt độ nguyên tử hóa ta thấy tại nhiệt độ 18000C thì độ hấp thụ quang của Pb là lớn nhất vì vậy tôi chọn nhiệt độ này là nhiệt độ để nguyên tử hóa Pb.

3.2.4. Các điều kiện khác

Bản chất, thành phần và tốc độ dẫn khí trơ vào cuvet graphit đều ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ và nhiệt độ trong cuvet graphit. Trong luận văn này chúng tôi sử dụng khí Argon để làm môi trường nguyên tử hóa. Tốc độ khi Argon cho giai đoạn nguyên tử hóa mẫu là 30ml/phút. Còn các giai đoạn khác là 1000ml/ phút.

Thể tích mẫu được đưa vào cuvet để nguyên tử hóa đo phổ là 20µl.

3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF – AASTrong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử GF – AAS có rất nhiều yếu tố

ảnh hưởng đến quá trình đo, nhưng đặc biệt các yếu tố hoá học rất đa dạng và

phức tạp có thể dẫn đến những hướng sau:

- Làm giảm cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích do tạo hợp chất bền

nhiệt, khó hoá hơi và khó nguyên tử hoá mẫu.

- Làm tăng cường độ vạch phổ do tạo các hợp chất dễ hoá hơi và dễ nguyên

tử hoá hay do hạn chế ảnh hưởng của sự ion hoá và kích thích phổ phát xạ của

nguyên tố phân tích.

- Tăng cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của mẫu

là những hợp chất hoá hơi. Khi đó các chất này như một chất mang cho sự

hoá hơi nguyên tố phân tích, nó làm hoá hơi với hiệu suất cao.

- Giảm cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích trong nền của mẫu là

những hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi. Lúc này các nguyên tố nền kìm hãm

sự hoá hơi các nguyên tố phân tích.

- Chính vì những lí do trên mà việc khảo sát và nghiên cứu sự ảnh hưởng

của các yếu tố hoá học đến phép đo là rất cần thiết.

45

3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axitĐối với các mẫu phân tích kim loại đặc biệt là kim loại nặng, dung dịch

luôn luôn phải được axit hóa để tránh hiện tượng tạo phức hidroxo, thủy phân một số hợp chất khó tan khác. Nhưng nồng độ axit và loại axit trong mẫu lại luôn luôn có ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của nguyên tố. Thông thường các axit càng khó bay hơi thì càng làm giảm cường độ vạch phổ vì có thể tạo thành các hợp chất bền nhiệt với nguyên tố có mặt trong mẫu, còn các axit dễ bay hơi ảnh hưởng không đáng kể và đôi khi còn làm tăng tín hiệu phổ. Vì thế trong quá trình xử lý mẫu người ta thường dùng axit dễ bay hơi như HCl; HNO3. Do vậy chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của hai loại axit này đến phép đo phổ.

Tiến hành khảo sát với dung dịch As 5ppb,Cd 1ppb và Pb 2ppb. Kết quả thu được như sau:

Bảng 14: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với As

Abs-AsAxit Lần 1 Lần 2 Lần 3

Trung bình %RSD

0 0,0209 0,0214 0,0211 0,0211 1,19

HCl 1% 0,0215 0,0216 0,0218 0,0216 0,71

HCl 2% 0,0220 0,0217 0,0221 0,0219 0,95

HCl 3% 0,0223 0,0220 0,0219 0,0221 0,94

HNO3 1% 0,0221 0,0219 0,0222 0,0221 0,69

HNO3 2% 0,0224 0,0223 0,0223 0,0223 0,26HNO3 3% 0,0225 0,0225 0,0222 0,0224 0,76

Bảng 15: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Cd

Abs-CdAxit Lần 1 Lần 2 Lần 3

Trung bình %RSD

0 0,1546 0,1552 0,1545 0,1547 0,21

HCl 1% 0,1512 0,1517 0,1505 0,1511 0,42

46

HCl 2% 0,1569 0,1564 0,1563 0,1565 0,22

HCl 3% 0,1497 0,1496 0,1492 0,1495 0,20

HNO3 1% 0,1658 0,1652 0,1664 0,1658 0,38

HNO3 2% 0,1673 0,1675 0,1676 0,1674 0,11HNO3 3% 0,1635 0,1652 0,1643 0,1643 0,50

Bảng 16: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Pb

Abs-PbAxit Lần 1 Lần 2 Lần 3

Trung bình %RSD

0 0,0675 0,0683 0,0681 0,0679 0,66

HCl 1% 0,0710 0,0715 0,0709 0,0711 0,41

HCl 2% 0,0718 0,0708 0,0721 0,0716 0,87

HCl 3% 0,0733 0,0736 0,0737 0,0735 0,26

HNO3 1% 0,0782 0,0779 0,0781 0,0781 0,21

HNO3 2% 0,0874 0,0870 0,0873 0,0872 0,24HNO3 3% 0,0889 0,0886 0,0876 0,0884 0,75

Kết quả khảo sát cho thấy HNO3 2% cho cường độ hấp thụ cao và ổn

định hay sai số nhỏ, do đó chúng tôi chọn HNO3 2% để tạo môi trường axit hóa cho mẫu.

3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền

Kỹ thuật không ngọn lửa có độ nhạy, độ cao nhưng ảnh hưởng của nền

mẫu đến cường độ hấp thụ của As, Cd và Pb là rất lớn, nhất là trong các nền

phức tạp. Nếu trong mẫu có chứa các hợp chất bền nhiệt, khó bay hơi, khó

nguyên tử hóa thì nó sẽ gây khó khăn, cản trở cho quá trình hóa hơi và

nguyên tử hóa các nguyên tố cần phân tích dẫn đến làm giảm độ ổn định và

cường độ vạch phổ.Vì vậy, để có được kết quả có độ chính xác cao ta phải

tìm cách giảm hoăc loại trừ sự ảnh hưởng của nền mẫu. Để làm việc đó,

47

người ta có thể tăng nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu hoặc thêm vào mẫu các chất

cải biến hóa học. Do việc tăng nhiệt độ nguyên tử hóa cũng chỉ có một giới

hạn nhất định, do đó việc thêm vào các chất cải biến hóa học thành phần mẫu

được ứng dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng mẫu khác nhau. Có 2 nhóm chất

cải biến hóa học:

- Nhóm các chất khi thêm vào sẽ tạo với các cấu tử nền những dạng dễ bay hơi, cho phép loại thành phần ảnh hưởng của nền ra khỏi mẫu trước giai đoạn nguyên tử hóa của nguyên tố phân tích. Nhóm này gồm các chất như: NH4NO3, NH4Ac, (NH4COO)2,…

- Nhóm các chất có khả năng kết hợp với nguyên tố cần phân tích thành các hợp chất khó bay hơi hơn, do đó các quá trình tro hóa và nguyên tử hóa có thể tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hóa hơi của nền mẫu. Các chất điển hình thuộc nhóm này là: Pd(NO3)2, Mg(NO3)2, NH4H2PO4,…

Ta cũng có thể dùng hỗn hợp các chất cải biến trên để thu được kết quả tốt hơn. Đối với việc đo As, Pb, Cd thường dùng các chất cải biến hóa học thuộc nhóm hai hoặc hỗn hợp Mg(NO3)2 và NH4H2PO4. Trong luận văn này chúng tôi chọn chất cải biến là Mg(NO3)2 , tuy nhiên để chọn được nồng độ phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát ở các nồng độ khác nhau đối với dung dịch mẫu thật (mẫu ốc ở Phủ Tây Hồ ). Kết quả thu được như sau:

Bảng 17: Khảo sát nồng độ chất cải biến nền Mg(NO3)2

Nồng độ Mg(NO3)2 0(%) 0,01(%) 0,02(%) 0,03(%)

AsAbs 0,0479 0,0482 0,0485 0,0488

Nền 0,0043 0,0038 0,0051 0,0047

%RSD 1,15 0,76 2,07 2.44

CdAbs 0,0984 0,1016 0,1037 0,1052

Nền 0,0051 0,0046 0,0058 0,0061

%RSD 1,58 0,31 0,62 0,84

Abs 0,2536 0,2544 0,1552 0,2559

48

Pb Nền 0,0083 0,0076 0,0090 0,0097

%RSD 2,83 2,03 3,24 4,02

Kết quả khảo sát cho thấy, khi thêm Mg(NO3)2 0,01% tín hiệu nền giảm và

sai số nhỏ. Vì vậy chúng tôi chọn Mg(NO3)2 0,01% để cải biến nền cho phép

đo phổ GF – AAS đối với As, Cd và Pb.

3.3.3. Khảo sát sơ bộ thành phần mẫu

Mẫu sau khi xử lý được đưa về dạng dung dịch để phân tích, trong dung

dịch mẫu phân tích ngoài As, Pb, Cd còn có nhiều nguyên tố khác tồn tại

dưới dạng cation hay anion. Các nguyên tố này có thể có sẵn trong mẫu phân

tích hoặc bị lẫn vào do quá trình xử lý mẫu ( phá mẫu, pha mẫu). Vì vậy

chúng tôi tiến hành khảo sát sơ bộ thành phần một số mẫu động vật nhuyễn

thể bằng phương pháp ICP- MS. Để từ đó định lượng cho việc khảo sát ảnh

hưởng của các nguyên tố khác đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân

tích và có biện pháp loại bỏ nếu cần thiết. Kết quả thu được như sau:

Bảng 18: Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu

Nguyên tốKim loại

Hàm lượng các kim loại trong động vật nhuyễn thể (mg/kg)

Trai ốc Trùng trục

Ag 1,08 1,26 0,58

Al 3473 4712 4639

As 10,72 7,66 9,48

Be 1,19 1,49 1,30

Bi 1,02 0,85 1,00

Ca 9108 13154 11276

Cd 0,50 1,37 1,01

Co 4,57 4,15 5,18

Cr 57,50 54,24 62,55

49

Cu 27,08 28,42 37,26

Fe 2009 2106 2492

Hg 0,08 0,09 0,17

K 8,63 12,47 7,34

Mn 283,14 370,49 476,86

Mo 0,41 0,31 0,45

Na 10,48 42,61 27,86

Ni 29,86 26,32 31,57

Pb 24,76 17,64 11,59

Sb 0,27 0,27 0,25

Se 0,73 1,08 0,81

Sr 22,11 22,13 19,71

Tl 0,26 0,23 0,23

V 40,57 41,00 40,75

Zn 122,19 113,52 117,44

W 0,51 0,55 0,56

Zr 3,05 3,06 3,72

Sn 2,91 2,72 2,45

3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion có trong mẫu.Trong mẫu phân tích ngoài các ion cần phân tích còn có rất nhiều các

ion khác. Các ion này có thể gây ra hiệu ứng rất phức tạp đối với cường độ

vạch phổ của nguyên tố phân tích, vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh

hưởng của các ion có trong mẫu đến cường độ vạch phổ của As, Cd và Pb.

3.3.4.1.Ảnh hưởng của cation

50

Để xem xét ảnh hưởng của cation tới cường độ vạch phổ hấp thụ của

nguyên tố phân tích, chúng tôi tiến hành khảo sát theo từng nhóm cation đối

với dung dịch As 5ppb, Cd 1ppm và Pb 2ppm trong HNO3 2%, có nền

Mg(NO3)2 0,01% đó là các nhóm sau:

- Nhóm kim loại kiềm

- Nhóm kim loại kiềm thổ

- Nhóm kim loại nặng hóa trị II

- Nhóm kim loại hóa trị III

Kết quả khảo sát được chỉ ra ở các bảng sau:

Bảng 19 : Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm

Mẫu C0 C1 C2 C3 C4

K+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000

Na+ (ppb) 0 1000 2000 3000 5000

Abs – Cd 0,1682 0,1685 0,1690 0,1683 0,1683

Abs – Pb 0,0874 0,0872 0,0877 0,0878 0,0875

Abs – As 0,0221 0,0223 0,0220 0,0223 0,0224

Bảng 20: Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ

Mẫu C0 C5 C6 C7 C8

Ca2+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Mg2+(ppb) 0 1000 2000 4000 6000

Ba2+ (ppb) 0 200 400 600 800

Sr2+ (ppb) 0 400 600 800 1000

Abs – As 0,0221 0,0223 0,0219 0,0223 0,0224

Abs – Cd 0,1682 0,1683 0,1687 0,1690 0,1685

Abs – Pb 0,0874 0,0876 0,0871 0,0881 0,0883

51

Bảng 21: Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị II

Mẫu C0 C9 C10 C11 C12

Cu2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000

Ni2+(ppb) 0 500 1000 1500 2000

Zn2+ (ppb) 0 2000 5000 8000 10000

Mn2+(ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Abs – As 0,0221 0,0221 0,0223 0,0222 0,0223

Abs – Cd 0,1682 0,1681 0,1688 0,1688 0,1686

Abs – Pb 0,0874 0,0874 0,0877 0,0873 0,0881

Bảng 22: Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị III

Mẫu C0 C13 C14 C15 C16

Al3+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Fe3+(ppb) 0 5000 10000 150000 20000

Cr3+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000

Abs – Cd 0,1682 0,1684 0,1687 0,1691 0,1689

Abs – As 0,0221 0,0219 0,0221 0,0220 0,0222

Abs – Pb 0,0874 0,0875 0,0874 0,0880 0,0882

Bảng 23: Ảnh hưởng tổng của cation

Mẫu C0 C17 C18 C19 C20

K+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000

Na+ (ppb) 0 1000 2000 3000 5000

Ca2+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Mg2+(ppb) 0 1000 2000 4000 6000

Ba2+ (ppb) 0 200 400 600 800

52

Sr2+ (ppb) 0 400 600 800 1000

Cu2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000

Ni2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000

Zn2+ (ppb) 0 2000 5000 8000 10000

Mn2+(ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Al3+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Fe3+ (ppb) 0 5000 10000 150000 20000

Cr3+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000

Abs – As 0,0221 0,0220 0,0221 0,0222 0,0221

Abs – Cd 0,1682 0,1687 0,1686 0,1687 0,1690

Abs – Pb 0,0874 0,0873 0,0878 0,0878 0,0875

Từ kết quả khảo sát ta thấy, trong nền đã chọn thì các cation với nồng

độ đã chọn để khảo sát không gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của As,

Cd và Pb. Thực tế, hàm lượng của các cation này đều nhỏ hơn rất nhiều giới

hạn đã khảo sát.

3.3.4.2. Ảnh hưởng của anion

Trong mẫu phân tích ngoài các cation còn có các anion tan trong dung

dịch . Các anion này có thể đưa thêm vào hay tạo ra trong quá trình xử lý

mẫu, do đó có thể gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân

tích.Vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các anion SO42-,I-,

H2PO4- ,… đối với dung dịch As 5ppb, Cd 1ppm và Pb 2ppm trong HNO3 2%

và Mg(NO3)2 0,01%

Bảng 24: Ảnh hưởng của anion SO42-,I-, H2PO4

-

Mẫu C0 C1 C2 C3 C4

SO42- (ppb) 0 50 100 150 200

53

H2PO4-(ppb) 0 50 100 150 200

I- (ppb) 0 50 100 150 200

Abs – As 0,0221 0,0220 0,0218 0,0220 0,0223

Abs – Cd 0,1682 0,1685 0,1694 0,1693 0,1693

Abs – Pb 0,0874 0,0875 0,0879 0,0881 0,0884

Bảng 25: Ảnh hưởng của tổng anion

Mẫu C0 C5 C6 C7 C8

Cl- (%) 0 1 2 3 4

NO3-(%) 0 1 2 3 4

SO42- (ppm) 0 50 100 150 200

H2PO4-

(ppm)0 50 100 150 200

I- (ppm) 0 50 100 150 200

Abs – As 0,0221 0,0221 0,0223 0,0223 0,0220

Abs – Cd 0,1682 0,1679 0,1681 0,1685 0,1682

Abs – Pb 0,0874 0,0882 0,0878 0,0880 0,0883

3.3.4.3. Ảnh hưởng của tổng cation và anion

Để đánh giá tổng quát chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tổng

các cation và anion đến quá trình đo phổ của As, Cd và Pb. Kết quả được thể

hiện ở bảng sau:

Bảng26: Khảo sát ảnh hưởng của tổng canion và anion

Mẫu C0 C1 C2 C3 C4

K+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000

Na+ (ppb) 0 1000 2000 3000 5000

Ca2+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Mg2+(ppb) 0 1000 2000 4000 6000

54

Ba2+ (ppb) 0 200 400 600 800

Sr2+ (ppb) 0 400 600 800 1000

Cu2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000

Ni2+ (ppb) 0 500 1000 1500 2000

Zn2+ (ppb) 0 2000 5000 8000 10000

Mn2+(ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Al3+ (ppb) 0 5000 10000 15000 20000

Fe3+ (ppb) 0 5000 10000 150000 20000

Cu3+ (ppb) 0 2000 4000 6000 8000

Cl- (%) 0 1 2 3 4

NO3-(%) 0 1 2 3 4

SO42- (ppm) 0 50 100 150 200

H2PO4-

(ppm)0 50 100 150 200

I- (ppm) 0 50 100 150 200

Abs – As 0,0221 0,0223 0,0224 0,0222 0,0223

Abs – Cd 0,1682 0,1687 0,1690 0,1687 0,1692

Abs – Pb 0,0874 0,0876 0,0881 0,0877 0,0885

Từ kết quả khảo sát ta thấy, ở trong nền đã chọn các ion có nồng độ đã chọn để khảo sát không gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của các nguyên tố phân tích.

3.4. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS

3.4.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tínhTrong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử tín hiệu hấp thụ của vạch phổ

phụ thuộc vào nồng độ của nguyên tố phân tích và được xác định theo

phương trình sau:

A = K. Cb

A : Cường độ vạch phổ hấp thụ

55

K: Hằng số thực nghiệm

C: Nồng độ của nguyên tố trong mẫu đo phổ

b: Hằng số bản chất (0<b≤1)

Trong một khoảng nồng độ nhất định thì b=1, mối quan hệ giữa A và C

là tuyến tính theo phương trình dạng y= ax. Khoảng nồng độ này được gọi là

khoảng tuyến tính của phép đo. Đối với các nguyên tố khác nhau thì giá trị

khoảng tuyến tính khác nhau và phụ thuộc vào kĩ thuật đo.

Để xác định khoảng tuyến tính của As,Cd, Pb chúng tôi tiến hành pha

dãy mẫu chuẩn, có nồng độ Cd trong khoảng 1- 9 ppb, Pb có nồng độ từ 10 –

90 ppb và As có nồng độ từ 5 – 45ppb trong HNO32% , Mg(NO3)2 0,01%, sau

đó đo phổ lặp lại 3 lần. Kết quả thu được như sau:

Bảng 27: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của As, Cd, Pb

Cd Pb As

Nồng

độ

Abs-

TB

%RSD Nồng

độ

Abs-

TB

%RSD Nồng

độ

Abs-

TB

%RSD

1 0,1683 0,55 10 0,2564 035 5 0,0225 1,13

2 0,3446 0,24 20 0,4718 0,25 10 0,0478 0,98

3 0,5071 0,72 30 0,6403 0,58 15 0,0679 1,65

4 0,6572 1,03 40 0,8162 0,22 20 0,0916 1,54

5 0,8358 0,65 50 1,0145 0,25 25 0,1157 1,04

6 0,9814 0,44 60 1,1811 0,86 30 0,1349 0,91

7 1,0963 1,12 70 1,2627 1,25 35 0,1451 0,76

8 1,1485 0,97 80 1,3124 0,76 40 0,1536 0,54

9 1,12067 0,72 90 1,3406 1,18 45 0,1562 0,76

56

Hình 6: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của AsTừ đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính của As từ 2.5 ppb đến 30 ppb

57

Hình 7: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cd

Từ đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính của Cd là từ 0,5 – 6 ppb.

Hình 8: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Pb

Từ đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính của Pb là từ 5 – 60 ppb.

3.4.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng.

Bảng 28: Kết quả đường chuẩn Cd, Pb

Cd Pb

Nồng độ Abs- TB %RSD Nồng độ Abs- TB %RSD

0,5 0,0942 1,10 5 0,1372 0,85

1 0,1681 0,92 10 0,2401 1,03

2 0,3457 0,76 20 0,4358 0,95

58

3 0,5101 0,89 30 0,6503 1,01

4 0,6615 0,64 40 0,8562 0,83

5 0,8373 0,91 50 1,0446 1,03

6 0,9872 0,75 60 1,2711 1,12

Hình 9: Đồ thị đường chuẩn của As

Phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn As có dạng Y = A + B. X

được viết như sau:

Ai = (A ±ΔA) + (B ± ΔB) . CAs

Trong đó: Ai là nồng độ hấp thụ của chất i

CAs là nồng độ As (ppb)

Tra bảng ta được giá trị t(0,95;6) = 1,94

59

ΔA = t (0,95;6) . SA = 1,94× 0,0010 = 0,002

ΔB = t (0,95;6) . SB = 1,94× 5,73 × 10-5 = 0,0004

Vậy phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn As là:

Ai = (0,001±0,002) + (0,004± 0,0004). CAs

Giới hạn phát hiện As bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn:

Giới hạn định lượng As bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn:

Hình 10: Đường chuẩn Cd

ΔA = t (0,95;6) . SA = 1.94× 0.0053 = 0.010

ΔB = t (0,95;6) . SB = 1,94× 0,0012 = 0,023

Vậy phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn Cd là:

60

Ai = (0,013±0,010) + (0,164± 0,023). CCd

Giới hạn phát hiện Cd bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn:

Giới hạn định lượng Pb bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn:

Hình 11: Đường chuẩn của Pb

Ta có:

ΔA = t (0,95;6) . SA = 1.94× 0.0057 = 0.011ΔB = t (0,95;6) . SB = 1,94 × 1,6 ×10-4 = 0,0003

Phương trình hồi quy đầy đủ đường chuẩn có dạng Y = A + B . X như sau:

61

Ai = (0,033±0,011) + (0,0205± 0,0003). CPb

Giới hạn phát hiện Pb bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn:

Giới hạn định lượng Pb bằng phép đo GF – AAS theo đường chuẩn:

3.4.3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo

Để kiểm tra tính ổn định và chính xác của phép đo ta pha 3 mẫu có

nồng độ ở điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối của đường chuẩn trong các điều

kiện và thành phần giống như mẫu chuẩn. Thực hiện đo mỗi mẫu 7 lần.

Kết quả thí nghiệm được xử lý thống kê theo các công thức sau:

Độ lệch chuẩn:

Hệ số biến động:

Trong đó:

n : số lần phân tích lặp lại

Xi: Giá trị phân tích lần thứ i

: Giá trị trung bình của i lần phân tích

Chuẩn student:

62

μ: giá trị nồng độ thực (nồng pha ban đầu)

Với độ chính xác:

Bảng 29: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo As

Nồng độ chuẩn bị (ppb) 2,5 15 30

Nồng độphát hiện

được qua cáclần đo(ppb)

Lần 1 2,5037 15,0085 30,0245

Lần 2 2,5006 15,0254 30,0162

Lần 3 2,5067 15,0643 30,0237

Lần 4 2,5054 15,0342 30,0613

Lần 5 2,5115 15,0870 30,0489

Lần 6 2,5104 15,0675 30,0549

Lần 7 2,5072 15,0432 30,0377

Giá trị nồng độ trung bình ( ) 2,5065 15,0471 30,0380

Độ lệch chuẩn (S) 0,0038 0,0272 0,0174

Hệ số biến động (%RSD) 0,15 0,18 0,06

Chẩn student (t) 1,71 1,72 2,18

Độ chính xác 2,5 ×10-3 1,7×10-2 1,4 × 10-2

Bảng 30: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cd

Nồng độ chuẩn bị (ppb) 0.5 3.0 6,0

Nồng độphát hiện

được qua cáclần đo(ppb)

Lần 1 0.5106 3.0482 6,0455

Lần 2 0.5037 3.0786 6,1047

Lần 3 0,5016 30026 6,0053

Lần 4 0,5103 3,0340 6,0346

Lần 5 0,5109 3,0177 6,0872

Lần 6 0,5080 3,0620 6,0135

Lần 7 0,5114 3,0591 6,0450

Giá trị nồng độ trung bình ( ) 0,5081 3,0432 6,0450

63

Độ lệch chuẩn (S) 0,0039 0,0267 0,0375

Hệ số biến động (%RSD) 0,76 0,87 0,62

Chẩn student (t) 2,07 1,62 1,20

Độ chính xác 3,1×10-3 1,6 ×10-2 1,7×10-2

Bảng 31: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Pb

Nồng độ chuẩn bị (ppb) 5 30 60

Nồng độ

phát hiện

được qua các

lần đo

(ppb)

Lần 1 5,0287 30.0463 60.0250

Lần 2 5,0134 30,0652 60,0145

Lần 3 5,0087 30,0674 60,0749

Lần 4 5,0184 30,0108 60,0364

Lần 5 5,0432 30,0247 60,0451

Lần 6 5,0318 30,0876 60,0378

Lần 7 5,0636 30,0182 60,0543

Giá trị nồng độ trung bình ( ) 5,0297 30,0460 60,0410

Độ lệch chuẩn (S) 0,0191 0,0289 0,0197

Hệ số biến động (%RSD) 0,51 0,09 0,03

Chẩn student (t) 1,60 1,59 2,08

Độ chính xác 1,2×10-2 4,6×10-2 4,1×10-2

So sánh ttính với ttra bảng (0,95; 6) = 2,447 ta thấy ttính < ttra bảng do đó các giá trị thu

được không mắc sai số hệ thống

64

Từ các kết quả thu được ta thấy phép đo có độ lặp lại tốt, phương pháp

GF – AAS đã được chuẩn hóa để xác định As, Pb, Cd độ chính xác tương đối

cao.

3.5. Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của As,Cd, PbTừ các kết quả khảo sát trên, chúng tôi đã chọn được các điều kiên tối ưu cho

phép đo GF – AAS đối với As, Pb và Cd như sau:

Bảng 32: Tổng kết các điều kiện đo phổ của As, Pb, Cd

nguyên tốcác yếu tố

As Cd Pb

Thông

số

máy

Vạch phổ hấp thụ (nm) 193,7 228,8 217,0

Khe đo (nm) 0,7 0,5 0,5Cường độ dòng đèn (mA) 9 7 9

Khí môi trường Argon Argon Argon

Chiều cao burner Auto Auto Auto

Thành

phần

mẫu

Nồn độ HNO3 (%) 2 2 2

Nền mẫu (modify) MgNO3

0,01%MgNO3

0,01%MgNO3

0,01%

Lượng mẫu nạp (μl) 20 20 20

Giới hạn phát hiện (ppb) 0,93 0,1 1,2

Giới hạn định lượng (ppb) 2,1 0,4 4,0

Vùng tuyến tính (ppb) 2,5 – 30 0,5 – 6,0 5 – 60

Các điều kiện nguyên tử hóa T(0C) T(s) T(0C) T(s) T(0C) T(s)

Sấy mẫu 100150

2015

100150

2015

100150

20

15

Tro hóa có Ramp 600 30 550 20 600 20

65

10 10 10

Nguyên tử hóa đo phổ 2100 5 1700 5 1800 5

Làm sạch cuvet 2300 3 2300 3 2300 3

3.6. Lựa chọn và đánh giá quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể.

3.6.1. Lựa chọn quy trình xử lý mẫu.Hiện nay, có 2 phương pháp xử lý mẫu ướt cơ bản là xử lý mẫu trong

hệ hở và xử lý mẫu trong hệ kín ( lò vi sóng ). Do thiếu thiết bị lò vi sóng, nên

trong luận văn này chúng tôi tiến hành xử lý mẫu phân tích trong hệ hở, theo

quy trình sau:

Cân 0,2 g mẫu động vật nhuyễn thể đã xay mịn, sấy khô, trên cân phân

tích có độ chính xác ± 0,0001g, chuyển vào bình Kendan 250 ml có cắm phễu

lọc nhỏ. Thêm 10ml axit HNO3 đặc đun trong nhiều giờ ở nhiệt độ khoảng 80

– 90 0C đến khi mẫu tan hết thành dung dịch có mầu vàng. Tăng dần nhiệt độ

tới 135 0C rồi nhỏ từ từ 3ml H2O2 vào để tiếp tục oxy hóa mẫu . Tiếp tục đun

để đuổi hết khói mầu nâu ( NO2). Sau đó để nguội mẫu, định mức thành 25ml,

lọc bỏ cặn silicat rồi đem đo phổ.

3.6.2. Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu

Để đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu động vật nhuyễn

thể, tiến hành thêm hàm lượng chính xác các nguyên tố với 3 mức nồng độ

vào 1mẫu ốc và 1 mẫu trai đã được xay mịn, sấy khô sau đó tiến hành phân

hủy mẫu theo quy trình trên rồi đem đo phổ AAS.

Bảng 33: Mẫu thêm chuẩn

Mẫu Thành phần

M1a Mẫu ốc không thêm chất phân tích

M1a + t1 Mẫu M1a + 2,5ppb As + 0,5ppb Cd + 5ppb Pb

66

M1a+ t2 Mẫu M1a + 15ppb As + 3ppb Cd + 30 ppb Pb

M1a+ t3 Mẫu M1a + 30ppb As + 6ppb Cd + 60 ppb Pb

M4b Mẫu trai không thêm chất phân tích

M4b+ t1 Mẫu M4b + 2,5ppb As + 0,5ppb Cd + 5ppb Pb

M4b+ t2 Mẫu M4b + 15ppb As + 3ppb Cd + 30 ppb Pb

M4b+ t3 Mẫu M4b + 30ppb As + 6ppb Cd + 60 ppb Pb

Kết quả phân tích thu được như sau:

Bảng 34: Kết quả phân tích hàm lượng As trong mẫu thêm chuẩn (ppb)

Thứ tự

Mẫu

Nồng

độ mẫu

thu được

Nồng

độ chuẩn

thêm vào

Nồng độ

thêm vào

thu được

Hiệu

suất thu

hồi (%)

Sai số

(%)

1

M1a 10,47

M1a+t1 12,90 2,5 2,43 97,20 2,80

M1a+t2 25,39 15 14,92 99,46 5,33

M1a+t3 37,98 30 27,51 91,70 8,30

2

M4b 8,38

M4b+t1 10,82 2,5 2,44 97,60 2,40

M4b+t2 23,21 15 14,83 98,86 1,13

M4b+t3 36,24 30 27,86 92,87 7,13

Bảng 35: Kết quả phân tich hàm lượng Cd trong mẫu thêm chuẩn (ppb)

67

Thứ tựMẫu Nồng

độ mẫu thu được

Nồngđộ chuẩnthêm vào

Nồng độthêm vàothu được

Hiệusuất thuhồi (%)

Sai số(%)

1

M1a 0,63

M1a+t1 1,09 0,5 0,46 96,00 8,00

M1a+t2 3,50 3,0 2,87 95,60 4,33

M1a+t3 6,28 6,0 5,65 94,17 5,83

2

M4b 0,97

M4b+t1 1,44 0,5 0,47 94,00 6,00

M4b+t2 3,88 3,0 2,91 95,67 3,00

M4b+t3 6,64 6,0 5,67 94,50 5,50

Bảng 36: Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong mẫu thêm chuẩn (ppb)

Thứ tự Mẫu

Nồng

độ mẫu

thu được

Nồng

độ chuẩn

thêm vào

Nồng độ

thêm vào

thu được

Hiệu

suất thu

hồi (%)

Sai số

(%)

1

M1a 9,31

M1a+t1 13,93 5 4,62 92,40 7,60

M1a+t2 37,69 30 28,38 94,6 5,40

M1a+t3 65,45 60 56,14 93,56 6,43

2

M4b 11,03

M4b+1 15,69 5 4,66 93,20 6,8

M4b+2 39,38 30 28,35 94,50 5,50

M4b+3 69,16 60 56,13 93,55 6,45

68

Kết quả thu được cho thấy hiệu suất thu hồi As, Cd và Pb đều lớn hơn

90%và sai số nhỏ hơn 10%. Sai số đối với những mẫu thêm chuẩn ở đầu

đường chuẩn và cuối đường chuẩn là lớn hơn sai số đối với mẫu thêm ở giữa

đường chuẩn, kết quả này hoàn toàn phù hợp với lí thuyết phân bố sai số

Gauss.

3.6.3. Đánh giá độ lặp lại của quy trình xử lý mẫu.Để đánh giá độ lặp lại của quy trình xử lý mẫu ta tiến hành xử lý mẫu

ốc M1a lặp lại 3 lần rồi đem phân tích. Kết quả thu được như sau:

Bảng 37: Kết quả khảo sát độ lặp lại của quá trình xử lý mẫu

Mẫu As Cd Pb

Độ hấp thụ

Nồng độ (ppb)

Độ hấp thụ

Nồng độ (ppb)

Độ hấp thụ

Nồng độ (ppb)

M1a– L1 0,0483 10,65 0,1021 0,62 0,2547 9,34

M1a –L3 0,0480 10,61 0,1023 0,63 0,2551 9,35

M1a –L3 0,0482 10,64 0,1019 0,60 0,2550 9,35

Trung bình

0,0482 10,63 0,1021 0,62 0,2549 9,35

%RSD 0,32 0,20 0,19 2,48 0,08 0,06

Kết qủa khảo sát cho thấy phương pháp xử lí mẫu có độ ổn định và độ

lặp lại tốt.

3.7. Kết quả phân tích 14 mẫu động vật nhuyễn thể

Mẫu sau khi phân hủy được định mức thành 25ml, lọc bỏ cặn silicat rồi

đem đo phổ GF – AAS. Chúng tôi xác định hàm lượng As, Cd và Pb theo

69

phương pháp đường chuẩn đã chỉ ra ở trên và nhận thấy nồng độ As, Cd và

Pb lớn hơn khoảng tuyến tính 5 lần, vì vậy chúng tôi tiến hành pha loãng

dung dịch thu được thành 5 lần để tiến hành đo phổ As và Cd. Kết quả thu

được là trung bình của 3 lần đo và đã trừ mẫu blank.

Bảng 38: Kết quả đo phổ GF – AAS trong mẫu động vật nhuyễn thể

( Hàm lượng được tính μg/g trọng lượng khô)

Số

thứ

tự

Kí

hiệu

mẫu

As Cd Pb

Nồng độ

(ppb)

Hàm

lượng (μg/g)

Nồng độ

(ppb)

Hàm

lượng (μg/g)

Nồng độ

(ppb)

Hàm

lượng (μg/g)

1 M1a 10,67 16,73 0,63 1,00 9,31 7,272 M1c 13,85 23,93 1,56 2,70 16,54 14,333 M2b 13,52 32,16 0,74 5,44 18,91 16,984 M3a 15,49 27,12 4,79 8,34 33,24 29,155 M3b 27,12 42,78 5,28 8,32 40,18 31,676 M3c 11,38 16,63 1,01 1,46 25,57 8,097 M4a 21,26 13,72 3,61 1,59 22,46 9,128 M4b 8,41 20,99 0,97 1,18 11,03 14,659 M5a 24,43 35,07 4,32 6,20 50,67 36,3310 M5b 19,11 32,14 2,85 4,77 41,75 35,1011 M5c 20,64 32,78 3,05 4,83 30,29 24,0812 M6a 15,77 24,45 1,76 2,73 19,53 15,1413 M7a 17,21 27,51 1,88 3,01 28,96 23,1614 M7b 14,62 25,43 4,51 7,87 45,66 39,79

70

Hàm lượng các nguyên tố đổi ra μg/g trong lượng tươi được tính theo

công thức:

Trong đó: mt: hàm lượng kim loại tính theo μg/g trọng lượng tươi

mk: hàm lượng kim loại tính theo μg/g trọng lượng khô

dw: hệ số khô/tươi ( đã tính ở bảng 3)

Bảng 39: Hàm lượng As, Cd và Pb tính theo μg/g trọng lượng tươi

Thư tự Kí hiệu mẫu Hàm lượng As Hàm lượng Cd Hàm lượng Pb

1 M1a 2,67 0,16 1,16

2 M1c 3,46 0,39 2,07

3 M2b 3,38 0,19 2,36

4 M3a 3,87 1,19 4,16

5 M3b 6,78 1,32 5,02

6 M3c 2,85 0,25 1,39

7 M4a 5,32 0,90 2,81

8 M4b 2,10 0,24 1,38

9 M5a 6,11 1,08 6,33

10 M5b 4,78 0,71 5,22

11 M5c 5,16 0,76 3,79

12 M6a 3,94 0,44 2,44

13 M7a 4,30 0,47 3,62

14 M7b 3,65 1,13 5,71

Nhận xét: Từ kết quả thu được ta thấy:

71

Hàm lượng As thay đổi từ 13,72 µg/g trọng lượng khô (ở mẫu ốc lấy ở

làng Hồ phường Bưởi) đến mức cao nhất 42,78 µg/g ( ở mẫu trai lấy ở khu

vực làng Vệ Hồ).

Hàm lượng Cd thay đổi từ 1,00 µg/g trọng lượng khô (ở mẫu ốc Phủ

Tây Hồ) đến mức cao nhất 8,34 µg/g (ở mẫu ốc làng Vệ Hồ).

Hàm lượng Pb thay đổi từ 7,27 µg/g trọng lượng khô (mẫu ốc ở Phủ

Tây Hồ) đến 39,79 µg/g ( ở mẫu trai lấy ở khu vực Nhà Khách Chính Phủ).

Hàm lượng As, Cd và Pb trong các mẫu trai cao hơn hàm lượng As, Cd

và Pb tìm thấy trong mẫu ốc hay trùng trục.

Tác giả Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh (2008) [6] đã tiến hành xác định

hàm lượng các kim loại nặng trong trai, ốc ở Hồ Tây cho kết quả: hàm lượng

As từ 16,6 – 59 mg/kg trọng lượng tươi, hàm lượng Cd từ 1,03 – 9,18 mg/kg,

hàm lượng Pb từ 7,96 – 59,1 mg/kg.

Nhìn chung hàm lượng As, Cd và Pb trong các mẫu động vật nhuyễn

thể ở khu vực Hồ Tây đều cao hơn giới hạn trên do Bộ y tế và EU quy định

cho trai, ốc dung làm thực phẩm ( 1 µg/g đối với As và Cd, 1,5 µg/g đối với

Pb). Và thay đôi rất ít trong hai năm qua. Vì vậy, không nên sử dụng trai, ốc

hay trùng trục ở Hồ Tây đề làm thức ăn cho người.

KẾT LUẬNBằng việc lựa chọn phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kĩ thuật không

ngon lửa nghiên cứu xác định hàm lượng các kim loại nặng trong động vật

nhuyên thể ở khu vực Hồ Tây, chúng tôi đã đạt được một số kết quả sau:

1. Chọn được các điều kiện phù hợp để đo phổ GF – AAS của As, Cd

và Pb.

72

2. Khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo As, Cd và pb

3. Xác định được khoảng tuyến tính và lập đường chuẩn của As, Cd và

Pb trong phép đo GF –AAS.

4. Xác định được giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép

đo.

5. Đánh giá được sai số và độ lặp lại của phép đo GF – AAS

6. Chọn được quy trình phù hợp để xử lý mẫu động vật nhuyễn thể

7. Kiểm tra được kết quả xử lý mẫu động vật nhuyễn thể bằng phương

pháp mẫu lặp, mẫu thêm chuẩn và cho kết quả tốt.

8. Xác định được hàm lượng As, Pb, Cd trong 20 mẫu động vật

nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây.

Tóm lại: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF –

AAS) là một kỹ thuật phù hợp để xác định các nguyên tố có hàm lượng vết

As, Cd và Pb trong các mẫu động vật nhuyễn thể.

Nói chung hàm lượng các kim loại nặng As, Cd và Pb tích tụ trong các

mẫu trai, ốc và trùng trục ở Hồ Tây đều cao. Sự tích tụ này phần lớn là do Hồ

Tây đã bị ô nhiễm vì vậy cần có biện pháp khắc phục sự ô nhiễm này và

không nên sử dụng chúng làm thức ăn cho con người.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng việt

1. Ban quản lý dự án hạ tầng kỹ thuật xung quanh Hồ Tây (1/2001),

Báo cáo đánh giá tác động môi trường dự án nâng cao chất lượng

nước Hồ Tây.

73

2. Ban quản lý dự án hạ tầng kỹ thuật xung quanh Hồ Tây (7/2001),

Báo cáo kết quả khảo sát chất lượng nước Hồ Tây.

3. Lưu Thị Thu Hà (2009), Luận án thạc sỹ khoa học, Trường Đại học

Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.

4. Phạm Thị Thu Hà (2006), Luận án thạc sỹ khoa học, Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội

5. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyên Văn Ri, Nguyên Xuân Trung

(1999), Các phương pháp phân tích công cụ - phần 2, Đại học Khoa

học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.

6. Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức (2008) “Xác định

lượng vết các kim loại nặng trong các loài trai ốc Hồ Tây – Hà Nội

bằng phương pháp ICP – MS”, Tạp chí phân tích hóa , lý và sinh học

2/2008

7. Phạm Luận ( 1990/1994), Quy trình phân tích các kim loại nặng độc

hại trong thực phẩm tươi sống, Đại học tổng hợp Hà Nội.

8. Phạm Luận (1999), Tài liệu xử lí mẫu, Trường Đại học Khoa học Tự

nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.

9. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử,NXB Đại

học Quốc Gia Hà Nội.

10. Lê Thị Mùi(2008), “Sự tích tụ chì và đồng trong một số loài nhuyễn

thể hai mảnh vỏ vùng ven biển Đà Nẵng”, Tạp chí KH – CN, Đại học

Đà Nẵng, số 4 (27).

11. Hoàng Nhâm (2006), Hóa học Nguyên tố – tập 1, NXB Giáo Dục.

12. Hoàng Nhâm (2003), Hóa vô cơ – tập hai, NXB Giáo Dục.

74

13. Từ Vọng Nghi, Trần Chương Huyến, Phạm Luận (1990), Một số

phương pháp điện hóa hiện đại, Trường Đại Học Tổng hợp Hà Nội.

14. Tạ Thị Thảo (2008), Giáo trình môn học thống kê trong hóa phân

tích ( statistics for Analytical chemistry), Đại học Khoa học Tự nhiên

– Đại học Quốc Gia Hà Nội.

15. Tin nhanh Việt Nam (6/2002), Ốc Hồ Tây mất vảy vì ô nhiễm.

16. Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố và an toàn thực phẩm, Nxb Khoa học và

kĩ thuật.

17. Đàm Thị Thanh Thủy (2009) Luận án thạc sỹ khoa học, Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.

18. NXB Hà Nội (2008) – Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và

hóa học trong thực phẩm ( theo QĐ – BYT ngày 19/12/2007 của Bộ

Y Tế)

19. R.A.LINDIN, V.A.MOLSCO, L.L.ANDREEVA – Lê Kim Long

dịch (2001), Tính chất hóa lí các chất vô cơ, Nxb Khoa học và kĩ

thuật Hà Nội.

20. Nguyễn Ngọc Sơn (2004), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Khoa học

Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.

Tài liệu tiếng nước ngoài

21. Agency for Toxic Substances and Disease Registry – ATSDR (2000)

Toxicological profile for manganese, Department of Health and Human

Services, Public Health Service, Atlanta, GA:U.S

75

22. A.T.Townsend and I. Snape (2008), Multiple Pb sources in marine

sediments near the Australian Antarctic Station, Casey, Sceince of

The Total Environment, Volume 389, Issues 2- 3, pages 466 – 474.

23. Arias Sari (2003), Trace metal concentrations in blu musels Mytilus

edulis in byjorden and the coastal areas of Bergen, Institute for

Fisheries and Marine Biology University of Bergen.

24. Avela, W.E.P, Mantellatto, F.L.M.,A.C.,Silva, D.M.L., Shuhama,

T.,Lopes, J.L.C. (2000), “ The maine mussel Perna (Mollsca,

Bivalvia, Mytilidae) as an indicator contamination by heavy metals

in the Ubatuba bay, Sao Paula, Brazil”, Water, Air and soil

poll.,118: 65 – 72.

25. EU. 2001. Commision Regulation (ED) (No 466/2001), Setting

maximum levels for certain contaminants in food stuffs.

26. Fred A. Otchete (2003), Heavy metal concentrations and burden in

the bivalves ( Anadara senilis, Crassostrea tulipa and Perna) from

lagoons in Ghana: Model to describe mechanism of accumulation,

Azimuth Consulting Group, Vancouver, British Columbia.

27. Goku M.Z.L, Akar M, Cevik F, Findik O. (2003), Bioacumulation

of some heavy metal (Cd, Fe, Zn, Cu) in two Bivalvia Species,

Faculy of Fisheries, Cukurova University, Adana, Turkey, 89 – 93.

28. Locatelli C. (2000), “ Proposal of new analytical procedures for

heavy metal determination in mussels, clams and fishs”, Food

additives and contaminants, 7: 769 – 774.

29. Marcos Pérez – López, María Hermoso de Mendoza, Ana López

Beceiro and Francissico Soler Roler Rodríguez (2008) “Heavy metal

76

(Cd,Pb,Zn) and metalloid (As) content in raptor species from Galicia

(NW spain)”, Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 70,

Inssue 1, Pages 154 – 162.

30. Mohamed Maanan (2008), “Heavy metal concentration in marine

molluscs from the Moroccan coastal region”, Enveironmental

Pollution, Volume 153, Issue 1, Pages 176 – 183.

31. Somenath Mitra (2003), Sample preparation Techniques in

Analytical Chemistry, John Wiley – interscience, publication,

Hoboken, New Jersey.

32. Jose’Úero, Jose’Morillo, Ignacio Gracia (2004) “ Heavy metal

concentrations in molluss from the Atlatic coat of souther Spain” vol

55, issues 3, pages 431 – 442.

77