Xác định hàm lượng Cadimi và Chì trong Rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp Chiết - Trắc Quang

PHÁP CHIẾT - TRẮC QUANG Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC THÁI NGUYÊN, 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên của luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Đăng Đức. Thầy là người đã trực tiếp ra đề tài, hướng dẫn, định hướng cho tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hoá học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên, các thầy cô, anh chị và các bạn trong bộ môn Hoá học, trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn những người thân yêu trong gia đình đã luôn động viên, cổ vũ để tôi hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2009 Học viên PHAN THANH PHƢƠNG Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hoá học của một số loại rau xanh ......................................... 3 Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí quan trọng của Cacdimi và chì ............................... 7 Bảng 3.1. Bước sóng hấp thụ cực đại của PAN và phức Pb2+ - PAN .......................34 Bảng 3.2. Các thông số về phổ hấp thụ electron của phức Pb2+ - PAN trong các dung môi hữu cơ khác nhau .....................................................................36 Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào pH chiết ..............36 Bảng 3.4. Sự phụ thuộc % chiết của phức Pb2+ - PAN vào thể tích dung môi chiết ........................................................................................................38 Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào lượng dư PAN ....39 Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào nồng độ PAN ......40 Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào nồng độ Pb2+ .......41 Bảng 3.8. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CPAN/CPAN + CPb 2+ ...........42 Bảng 3.9. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CPAN/CPAN + CPb 2+ ...........43 Bảng 3.10. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Pb2+ trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................44 Bảng 3.11. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................45 Bảng 3.12. Kết quả xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer ..................46 Bảng 3.13. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................48 Bảng 3.14. Phổ hấp thụ electron của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong các dung môi ..........................................................................................................49 Bảng 3.15. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian chiết ........................................................................50 Bảng 3.16. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết ............................................................51 Bảng 3.17. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH ......................................52 Bảng 3.18. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thể tích dung môi chiết .......53 Bảng 3.19. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ PAN ......................54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 3.20. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ Cd2+ ...........55 Bảng 3.21. Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 4.10-5M .........................56 Bảng 3.22. Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 5.10-5M .........................57 Bảng 3.23. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Cd2+ trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................58 Bảng 3.24. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................59 Bảng 3.25. Kết quả xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer ...................60 Bảng 3.26. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức Pb2+ - PAN .............61 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của ion Cd2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........62 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của ion Cu2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........62 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của ion Zn2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........63 Bảng 3.30. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức Pb2+ - PAN khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản ..........................................................................63 Bảng 3.31. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................64 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của ion Pb2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................66 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của ion Cu2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................67 Bảng 3.34. Ảnh hưởng của ion Zn2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................67 Bảng 3.35. Ảnh hưởng của ion Fe3+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - .......................................................................................................68 Bảng 3.36. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản ....................................................................69 Bảng 3.37. Xác định chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn ................70 Bảng 3.38. Xác định Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn .........71 Bảng 3.39. Địa điểm, thời gian, kí hiệu, khối lượng trước và sau khi sấy của một số loại rau ..........................................................................................72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 3.40. Kết quả xác định hàm lượng chì trong các mẫu rau xanh bằng phương pháp đo quang .............................................................................75 Bảng 3.41: Kết quả xác định hàm lượng cadimi trong các mẫu rau xanh bằng phương pháp đo quang .............................................................................77 Bảng 3.42. Các điều kiện đo phổ F - AAS của Pb2+ và Cd2+ ...................................79 Bảng 3.43. Xác định đường chuẩn của Cd2+ ...........................................................80 Bảng 3.44. Kết quả đo mẫu Cd2+ theo phổ F - AAS ................................................82 Bảng 3.45. Xác định đường chuẩn của Pb...............................................................82 Bảng 3.46. Kết quả đo mẫu Pb2+ ............................................................................84 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phức có tỷ lệ 1:1 .....................................................................................25 Hình 1.2. Phức có tỷ lệ 1:1 .....................................................................................26 Hình 1.3. Xác định thành phần phức theo phương pháp Staric - Bacbanel .............28 Hình 3.1. Phổ hấp thụ của PAN trong dung môi CHCl3 ..........................................33 Hình 3.2. Phổ hấp thụ Electron của phức Pb2+ - PAN và thuốc thử PAN trong dung môi Clorofom ..................................................................................34 Hình 3.3. Phổ hấp thụ Electron của phức Pb2+ - PAN trong các dung môi khác nhau ......35 Hình 3.4. Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào pH chiết ....37 Hình 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch phức Pb2+ - PAN vào lượng dư PAN ..........................................................................................39 Hình 3.6. Đồ thị xác định tỉ lệ PAN : Pb2+ theo phương pháp tỉ số mol ...................40 Hình 3.7. Đồ thị xác định tỉ lệ PAn : Pb2+ theo phương pháp tỉ số mol ....................41 Hình 3.8. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức (CPAN + CPb 2+ = 6,4.10 -5 M) ....................................................................................42 Hình 3.9. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức (CPAN + CPb 2+ = 6,4.10 -5 M) ....................................................................................43 Hình 3.10. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Pb2+ trong phức đaligan ...............44 Hình 3.11. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức đaligan ..............45 Hình 3.12. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức Pb2+ - PAN ........................47 Hình 3.13. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................49 Hình 3.14. Phổ hấp thụ Electron của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong các dung môi .......50 Hình 3.15. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian chiết ........................................................................50 Hình 3.16. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết ............................................................51 Hình 3.17. Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH .............................52 Hình 3.18a. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ PAN ....................54 Hình 3.18b. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ Cd2+ .........55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.19a. Đồ thị xác định tỉ lệ Cd2+:PAN theo phương pháp hệ đồng phân tử (CPAN + CCd 2+ = 4,00.10 -5 M) .....................................................................56 Hình 3.19b. ồ thị xác định tỉ lệ Cd2+:PAN theo phương pháp hệ đồng phân tử (CPAN + CCd 2+ = 500.10 -5 M) ......................................................................57 Hình 3.20. Đồ thị hệ số tuyệt đối của Cd2+ trong phức đaligan................................58 Hình 3.21. Đồ thị hệ số tuyệt đối của PAN trong phức đaligan ...............................59 Hình 3.22. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức PAN - Cd2+ - SCN- ............60 Hình 3.23. Đường chuẩn của phức PAN - Pb2+ ......................................................61 Hình 3.24. Đường chuẩn của phức PAN - Pb2+ khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản .....64 Hình 3.25. Đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- ..........................................65 Hình 3.26. Đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- khi có các ion dưới ngưỡng gây cản ........................................................................................69 Hình 3.27. Đồ thị đường chuẩn của Cd2+ ...............................................................80 Hình 3.28. Đồ thị đường chuẩn của Pb2+ ................................................................83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về rau xanh ........................................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm và thành phần ................................................................................ 3 1.1.2. Công dụng của rau xanh ................................................................................ 3 1.1.3. Một số tiêu chí rau an toàn ............................................................................ 4 1.1.3.1. Định nghĩa ................................................................................................. 4 1.1.3.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau ................................................................. 5 1.1.3.3. Tiêu chuẩn rau an toàn ............................................................................... 6 1.2. Tính chất của Cd và Pb .................................................................................... 7 1.2.1. Tính chất vật lý ............................................................................................. 7 1.2.2. Tính chất hoá học .......................................................................................... 8 1.2.3. Các hợp chất của Cd và Pb ............................................................................ 9 1.2.3.1. Các oxit ..................................................................................................... 9 1.2.3.2. Các hyđroxit ............................................................................................ 10 1.2.3.3. Các muối ................................................................................................. 11 1.3. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd, Pb .................................................... 12 1.3.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd ....................................................... 12 1.3.2. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb ....................................................... 14 1.4. Các phương pháp xác định Cd, Pb ................................................................. 15 1.4.1. Phương pháp phân tích hoá học .................................................................. 15 1.4.1.1. Xác định Cd bằng phương pháp chuẩn độ Complexon ............................. 15 1.4.1.2. Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon ............................. 15 1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ .................................................................. 16 1.4.2.1 Phương pháp điện hoá .............................................................................. 16 1.4.2.2. Phương pháp quang phổ ........................................................................... 17 1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd và Pb .................................... 19 1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit hoặc oxi hoá mạnh) ............................... 20 1.5.2. Phương pháp xử lý khô ............................................................................... 20 1.6. Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử PAN ....................................... 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.6.1. Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN .............................................................. 21 1.6.2. Khả năng tạo phức của PAN ....................................................................... 22 1.7. Các phương pháp nghiên cứu chiết phức ........................................................ 23 1.7.1. Một số vấn đế chung về chiết ...................................................................... 23 1.7.2. Các đặc trưng của quá trình chiết ................................................................ 24 1.7.2.1. Định luật phân bố Nersnt ........................................................................ 24 1.7.2.2. Hệ số phân bố .......................................................................................... 24 1.7.2.3. Hiệu suất chiết và sự phụ thuộc của nó vào số lần chiết ........................... 25 1.8. Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch ............ 26 1.8.1. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) ........................ 27 1.8.2. Phương pháp hệ đồng phân tử ..................................................................... 28 1.8.3. Phương pháp Staric - Bacbanel ................................................................... 29 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 31 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ................................................................. 29 2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung, hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu ....... 29 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 31 2.2.1.1. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc quang ........................................................................................... 31 2.2.1.2. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS. .................................................................................. 31 2.2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 32 2.2.2.1. Pha hóa chất ............................................................................................. 32 2.2.2.2. Cách tiến hành thí nghiệm ....................................................................... 33 2.2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu ........................................................ 33 2.2.3.1. Hóa chất ................................................................................................... 33 2.2.3.2. Dụng cụ ................................................................................................... 34 2.2.3.3. Thiết bị nghiên cứu .................................................................................. 34 2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm ............................................................................. 35 CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ......................................36 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đan ligan PAN-Pb2+ ....................................... 36 3.1.1. Phổ hấp thụ của PAN .................................................................................. 36 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Pb2+ - PAN ........................................... 36 3.1.3. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Pb2+-PAN. ....................... 38 3.1.3.1. Dung môi chiết phức Pb2+-PAN ............................................................... 38 3.1.3.2. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 40 3.1.3.3. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu .................................................... 41 3.1.3.4. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAN trong dung dich so sánh. .......... 42 3.1.4. Xác định thành phần phức Pb2+-PAN .......................................................... 43 3.1.4.1. Phương pháp tỷ số mol xác định thành phần phức Pb2+-PAN ................... 43 3.1.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức Pb2+-PAN ......... 46 3.1.4.3. Phương pháp Staric - Bacbanel ................................................................ 49 3.1.5. Khoảng tuân theo định luật Beer ................................................................. 51 3.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- ............................. 53 3.2.1. Khảo sát phổ hấp thụ electron của phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- ........... 53 3.2.2. Nghiên cứu các điều kiện tạo phức PAN-Cd2+-SCN- ................................... 54 3.2.2.1. Dung môi chiết phức đa ligan PAN-Cd2+-SCN- ........................................ 54 3.2.2.2. Xác định thời gian lắc chiết tối ưu. ........................................................... 55 3.2.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Cd2+-SCN- vào thời gian sau khi chiết ................................................................................................. 56 3.2.2.4. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 57 3.2.2.5. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu .................................................... 58 3.2.3. Xác định thành phần của phức PAN-Cd2+-SCN- ......................................... 59 3.2.3.1. Phương pháp tỉ số mol. ............................................................................ 59 3.2.3.2. Phương pháp hệ đồng phân tử .................................................................. 61 3.2.3.3. Phương pháp Staric - Babanel .................................................................. 64 3.2.4. Khoảng tuân theo định luật Beer ................................................................. 66 3.3. Nghiên cứu các yếu tố gây cản ảnh hưởng đến phép xác định Cd và Pb. Xây dựng phương trình đường chuẩn cho các phép xác định Cd và Pb ......... 68 3.3.1. Xây dựng phương trình đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN-Pb2+ ................................................................................. 68 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Pb 2+ ...................................................................................................... 69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.3.2.1. Ảnh hưởng của ion Cd2+ .......................................................................... 69 3.3.2.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+ .......................................................................... 70 3.3.2.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+ ........................................................................... 70 3.3.3. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Pb2+ ............................................................................................ 71 3.3.4. Xây dựng phương trình đường chuẩn của phức PAN-Cd2+-SCN- ................ 72 3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Cd 2+ -SCN - ................................................................................................... 73 3.3.5.1. Ảnh hưởng của ion Pb2+ ........................................................................... 73 3.3.5.2. Ảnh hưởng của ion Cu2+ .......................................................................... 74 3.3.5.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+ ........................................................................... 75 3.3.5.4. Ảnh hưởng của ion Fe3+ ........................................................................... 75 3.3.6. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Cd 2+ -SCN - ............................................................................................ 76 3.4. Xác định hàm lượng các kim loại Cd, Pb trong các mẫu giả và mẫu thực tế ..... 77 3.4.1. Xác định hàm lượng chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn ......... 77 3.4.2. Xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn ....... 78 3.4.3. Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong các mẫu thật ............................... 79 3.4.3.1. Đối tượng lấy mẫu ................................................................................... 79 3.4.3.2. Xử lý mẫu ................................................................................................ 81 3.4.3.3. Đo xác định nồng độ các ion nghiên cứu trong mẫu thật .......................... 82 3.5. Xác định hàm lượng Pb và Cd bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ...... 88 3.5.1. Các điều kiện đo phổ F-AAS ...................................................................... 88 3.5.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ......... 89 3.5.2.1. Đường chuẩn của Cd ................................................................................ 89 3.5.2.2. Đường chuẩn của Pb ................................................................................ 92 3.6. Kết luận ......................................................................................................... 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................97 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU Trong đời sống, rau xanh luôn là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng. Tuy nhiên, ở Thái Nguyên nói riêng và trên cả nước nói chung, vấn đề làm thế nào để có rau xanh an toàn (rau sạch) đã và đang được đặt ra. Trên thực tế, do trình độ và chạy theo lợi nhuận nên việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ,chất thải cuả các nhà máy,khu công nghiệp đã dẫn đến sự ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước và bầu khí quyển. Do đó rau xanh có thể bị nhiễm một số kim loại nặng như As, Hg, Sn, Cd, Pb, Cu, Zn…, tạo ra độc tố và các vi sinh vật gây bệnh. Khi con người sử dụng lương thực và thực phẩm này sẽ bị ngộ độc có thể dẫn đến chết người và gây những căn bệnh ung thư và hiểm nghèo khác. Mặc dù, hiện nay đã có các quy trình sản xuất rau sạch theo những quy định của bộ Nông nghiệp và PTNT nhưng vì một số vấn đề như sự đầu tư vốn, chất lượng sản phẩm, giá thành quá cao nên vấn đề rau sạch chưa đáp ứng được nhu cầu thực tiễn ở nước ta. Vì vậy, việc phân tích để tìm ra hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh trên địa bàn thành phố Thái Nguyên sẽ góp phần kiểm soát được chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩn rau sạch đang được áp dụng ở Việt Nam. Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng các kim loại, tuỳ thuộc vào hàm lượng chất phân tích mà có thể sử dụng các phương pháp khác nhau: Phương pháp phân tích thể tích, phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp điện hoá, phương pháp phân tích công cụ (phương pháp quang phổ, phương pháp phổ phát xạ nguyên tử EAS, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS) trong đó phương pháp chiết - trắc quang là phương pháp có độ lặp lại, độ nhạy và độ chọn lọc cao. Mặt khác phương pháp này chỉ cần sử dụng máy móc, thiết bị không quá đắt phù hợp với điều kiện của nhiều phòng thí nghiệm. Từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: “Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - trắc quang”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 Mục đích: Xác định được hàm lượng Pb2+, Cd2+ gây ô nhiễm trong rau xanh và đánh giá hiện trạng ô nhiễm bởi hai kim loại này trong rau xanh ở một số khu vực trong thành phố Thái Nguyên. Nhiệm vụ: 1. Khảo sát sự tạo phức của các ion kim loại Pb2+, Cd2+ với thuốc thử PAN. 2. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu hình thành phức PAN - Pb2+, Cd2+ - PAN - SCN - và điều kiện chiết phức. 3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới phép xác định các ion Pb2+, Cd2+. 4. Xây dựng đường chuẩn và ứng dụng để xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh. 5. Kiểm tra hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS. 6. So sánh kết quả xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh bằng hai phương pháp chiết - trắc quang và phổ hấp thụ F - AAS, kết luận việc sử dụng phương pháp chiết - trắc quang xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong rau xanh nói riêng và trong thực phẩm tươi sống nói chung. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RAU XANH 1.1.1. Đặc điểm và thành phần Rau xanh là cây trồng ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng và hiệu qủa kinh tế cao nên đã được trồng và sử dụng trong đời sống từ xưa tới nay. Do chứa nhiều sinh tố, chất khoáng và chất xơ nên rau xanh rất cần thiết cho cơ thể người. Được coi là nguồn khoáng chất và vitamin phong phú, một số loại rau xanh tuy không cung cấp nhiều nhiệt lượng nhưng lại cung cấp những sinh tố và chất khoáng không thể thiếu đối với sức khỏe. Dưới đây là thành phần cơ bản của một số loại rau như súp lơ xanh, bắp cải, rau muống, cải thìa. Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại rau xanh STT Loại rau Nƣớc % Prôtêin % Gluxit % Cellulose % Lipit % Tro % Thành phần khác 1 Súp lơ xanh 90,9 2,5 4,9 0,9 0,8 Ca; P; Fe; Vitamin C; B1; B2; PP và caroten. 2 Bắp cải 95 1,8 5,4 1,6 - 1,2 P, Ca, Fe, Vitamin C… 3 Rau muống 92 3,2 2,5 1 - 1,3 Ca, P,Fe, Vitamin B1, C, B2, Caroten 4 Cải thìa 92,2 1,9 5,6 1,2 - 1,4 P, Ca, Fe, Vitamin C… 1.1.2. Công dụng của rau xanh Rau xanh không những là loại thực phẩm hàng ngày mà còn là các vị thuốc chữa bệnh dễ tìm kiếm và dễ sử dụng. Cụ thể như sau: Súp lơ xanh (hay Su lơ, Cải hoa, Bông cải - Brassica oleracea L. var. botrytis L., thuộc họ Cải - Brassicaceae). Búp tròn, màu xanh thẫm, vị ngọt và thơm. Giàu vitamin C và chất xơ hòa tan. Súp lơ bắt nguồn từ loài Cải bắp - Brassica oleracea L., đã được trồng nhiều ở các nước châu Âu và các nước ôn đới trên thế giới với nhiều giống trồng khác nhau. Sup lơ được nhập trồng ở nước ta vào cuối thế kỷ 19, hiện nay được trồng tốt ở nhiều tỉnh vùng núi cao như Lào Cai, Lai Châu, Hà Giang, Lâm Đồng... trồng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 được quanh năm, còn ở Thái Nguyên và một số tỉnh khác thường trồng vào vụ đông. Sup lơ là loại rau ăn quen thuộc của nhân dân ta, có thể dùng ăn xào, nấu canh, ăn sống. Cũng có thể dùng làm thuốc như Bắp cải hay Su hào. Bắp cải: Là loại rau có nguồn gốc ôn đới, có rất nhiều tác dụng. Dùng đắp ngoài để tẩy uế làm liền sẹo, mụn nhọt…Ngoài ra, bắp cải còn là thuốc làm dịu đau cho bệnh nhân bệnh thấp khớp, thống phong, đau dây thần kinh hông…Đặc biệt, nó là loại thuốc mạnh để chống kích thích thần kinh và chứng mất ngủ, dùng cho người hay lo âu và suy nhược thần kinh. Rau muống (Ipomoea aquatica Forssk, thuộc họ Khoai lang- Convolvulaceae) là loại dây mọc bò trong các ao hồ, ruộng nước, những nơi đất ẩm, là màu lục, hìn đầu mũi tên,._. hoa màu trắng hoặc tím nhạt, hình cái phễu. Rau muống có vị ngọt, nhạt, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, lợi tiểu, cầm máu. Có thể dùng dưới dạng thuốc sắc hay chiết dịch dùng tươi, dùng ngoài giã nát đắp. Cải thìa (Cải thìa, Cải bẹ trắng, - Brassica chinensis L) là cây thảo sống 1 năm hoặc 2 năm, cao 25-70cm, với 1,5m. Rễ không phình thành củ. Lá ở gốc, to, màu xanh nhạt, gân giữa trắng, nạc; phiến hình bầu dục nhẵn, nguyên hay có răng không rõ, men theo cuống, tới gốc nhưng không tạo thành cánh; các lá ở trên hình giáo. Hoa màu vàng tươi họp thành chùm ở ngọn; hoa dài 1-1,4cm, có 6 nhị. Quả cải dài 4- 11cm, có mỏ; hạt tròn, đường kính 1-1,5mm, màu nâu tím. Ra hoa vào mùa xuân. Có nhiều giống trồng hoặc thứ; có loại có lá sít nhau tạo thành bắp dài (var. cylindrica) có loại có lá sít thành bắp tròn (var. cephalata); có loại không bắp có ít lá sát nhau (var. laxa). Cải thìa có nhiều vitamin A, B, C. Lượng vitamin C của nó rất phong phú, đứng vào bậc nhất trong các loại rau. Sau khi phơi khô, hàm lượng vitamin C vẫn còn cao. Tính vị, tác dụng: Cải thìa là thực phẩm dưỡng sinh, ăn vào có thể lợi trường vị, thanh nhiệt, lợi tiểu tiện và ngừa bệnh ngoài da. Cải thìa có tác dụng chống scorbut, tạng khớp và làm tan sưng. Hạt Cải thìa kích thích, làm dễ tiêu, nhuận tràng. 1.1.3. Một số tiêu chí rau an toàn 1.1.3.1. Định nghĩa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 Trong quá trình gieo trồng, để có sản phẩm rau an toàn nhất thiết phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật và sử dụng một số nguyên liệu như nước, phân bón, thuốc phòng trừ sâu bệnh. Trong các nguyên liệu này, kể cả đất trồng, đều có chứa những nguyên tố gây ô nhiễm rau và ít nhiều đều để lại một số dư lượng trên rau sau khi thu hoạch. Trong thực tế hiện nay hầu như không thể có sản phẩm rau sạch với ý nghĩa hoàn toàn không có yếu tố độc hại. Tuy vậy, những yếu tố này thực sự chỉ gây độc khi chúng để lại một dư lượng nhất định nào đó trên rau, dưới mức dư lượng này thì không độc hại. Mức dư lượng tối đa không gây hại cho người có thể chấp nhận gọi là mức dư lượng cho phép (hoặc ngưỡng dư lượng giới hạn). Như vậy, những sản phẩm rau không chứa hoặc có chứa dư lượng các yếu tố độc hại nhưng dưới mức dư lượng cho phép được coi là rau an toàn với sức khỏe người, nếu trên mức dư lượng cho phép là rau không an toàn. 1.1.3.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau Các nhiều yếu tố làm rau bị ô nhiễm, xong quan trọng nhất là do các yếu tố sau:  Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật  Dư lượng nitrate (NO3 - )  Sinh vật gây bệnh  Dư lượng kim loại nặng - Khái niệm Các kim loại nặng như asen (As), chì (Pb), thủy nhân (Hg), đồng (Cu), kẽm (Zn), thiếc (Sn),… nếu vượt quá cho phép cũng là những chất có hại cho cơ thể, hạn chế sự phát triển của tế bào và hoạt động của máu, gây thiếu máu, biến động thân nhiệt, rối loạn tiêu hóa… - Nguyên nhân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6  Trong thuốc BVTV và phân bón NPK có chứa cả một số kim loại nặng. Trong quá trình tưới tiêu, các kim loại nặng này bị rửa trôi xuống ao hồ, sông rạch, thâm nhập vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước tưới rau.  Nguồn nước thải của thành phố và các khu công nghiệp chứa nhiều kim loại nặng chuyển trực tiếp vào rau tươi. - Biện pháp khắc phục  Không trồng rau trong khu vực có chất thải của nhà máy, các khu vực đất đã bị ô nhiễm do quá trình sản xuất trức đó gây ra.  Không tưới rau bằng nguồn nước có nước thải của các nhà máy công nghiệp. Những yếu tố trên là nguyên nhân chủ yếu làm cho rau bị ô nhiễm, ảnh hưởng đến sức khỏe người, trong đó phổ biến nhất là thuốc BVTV và vi sinh vật gây bệnh. Vì vậy, yêu cầu cần thiết là phải gieo trồng thế nào để có được những sản phẩm rau không bị ô nhiễm, tức rau an toàn đối với tất cả mọi người. 1.1.3.3. Tiêu chuẩn rau an toàn Ngày 19/12/2007, bộ trưởng bộ Y tế đã ra quyết định số 46-2007-QĐ-BYT “Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm’’. Trong quyết định này qui định mức dư lượng cho phép trên sản phẩm rau đối với hàm lượng nitrate, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh và thuốc BVTV. Các mức dư lượng cho phép này chủ yếu dựa vào qui định của Tổ chức lương nông tế giới (FAO) và Tổ chức y tế thế giới (WHO). Các cá nhân, tổ chức sản xuất và sử dụng rau dựa vào các mức dư lượng này để kiểm tra xác định sản phẩm có đạt tiêu chuẩn an toàn hay không. Ngoài ra trong thực tế rau an toàn còn phải mang tính hấp dẫn về mặt hình thức: rau phải tươi, không có bụi bẩn, không có triệu chứng bệnh và được đựng trong bao bì sạch sẽ. Yêu cầu về chất lượng rau an toàn phụ thuộc vào điều kiện môi trường canh tác và kỹ thuật trồng trọt. Yêu cầu về hình thức được thực hiện khi thu hoạch và trong quá trình bảo quản, đóng gói. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 1.2. TÍNH CHẤT CỦA Cd VÀ Pb [18, 24, 25] 1.2.1. Tính chất vật lý Cadimi và Chì đều là các kim loại nặng có ánh kim. Cadimi là kim loại nóng chảy, có màu trắng bạc nhưng trong không khí ẩm, nó dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim, còn chì kim loại có màu xám xanh, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hoá. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 Bảng 1.2: Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi và Chì Hằng số vật lý Cd Pb Khối lượng nguyên tư (đvc) 112,411 207,21 Nhiệt độ nóng chảy (0C) 321,07 327,4 Nhiệt độ sôI (0C) 767 1740 Tỉ khối (250C) (g/cm3) 8,642 11,530 Năng lượng ion hoá thứ nhất (eV) 8,99 7,42 Bán kính nguyên tử (Å) 1,56 1,75 Cấu trúc tinh thể Lục giác bó chặt Lập phương tâm diện 1.2.2. Tính chất hoá học  Ở nhiệt độ thường Cadimi và Chì bị oxi hoá bởi oxi không khí tạo thành lớp oxit bền, mỏng bao phủ bên ngoài kim loại. 2Pb + O2 = 2PbO 2Cd + O2 = 2CdO  Cadimi và Chì tác dụng được với các phi kim như halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen… Cd + X2 CdX2= t o Pb + X2 PbX2= t o  Ở nhiệt độ thường Cadmi và Chì bền với nước do có màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhệt độ cao Cd khử hơi nuớc biến thành oxit, còn khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước tạo thành hyđroxit: t o Cd + H2O = CdO + H2 2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2 Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro. Ví dụ: HCl Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Cd + HCl = CdCl2 + H2 Trong dung dịch thì: Cd + H3O + + H2O = [Cd(H2O)2] 2+ + 2 1 H2 Còn chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và axit H2SO4 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 bảp vệ đã chuyển thành hợp chất tan: PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Với axit nitric ở bất kì nồng độ nào chì tương tác như một kim loại: 3Pb + 8HNO3 loãng = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chì 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 hiđro: Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2 1.2.3. Các hợp chất của Cd và Pb 1.2.3.1. Các oxit a, Cadimi oxit - 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 CdO rất độc. - CdO không tan trong nước chỉ tan trong axit và kiềm nóng chảy: CdO + 2KOH (nóng chảy) = K2CdO2 + H2O - 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 Cd(OH)2 = CdO + H2O CdCO3 = CdO + CO2 b, Chì oxit - Chì có hai oxit là PbO, PbO2 và hai oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (2PbO.PbO2). - Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng: PbO -  màu đỏ và PbO -  màu 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, khi đun nóng trong không khí bị oxi hoá thành Pb3O4. - Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ hơn trong axit. Khiđun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn: PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO 290 - 320 o C 390 - 420 o C 530 - 550 o C (nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng) 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 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). 1.2.3.2. Các hyđroxit Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng, còn Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng không tan trong nước. Khi đun nóng chúng dễ mất nước biến thành oxit. 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, còn Pb(OH)2 là chất lưỡng tính. Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Cd2+ , Pb2+ : Cd(OH)2 + 2HCl = CdCl2 + 2H2O Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 Pb(OH)2 + 2HCl = PbCl2 + 2H2O Cd chỉ tan trong kiềm nóng chảy, còn Pb tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit: Pb(OH)2 + 2KOH = K2[P b(OH)4] Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trong dung dịch kiềm dư. Cd tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức: Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4](OH)2 1.2.3.3. Các muối a, Các muối của Cadimi Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd 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: Cd 2+ + 2H2O = Cd(OH)2 + 2H + Cd 2+ có khả năng tạo phức [CdX4] 2- (X = Cl - , Br - , I - và CN - ) [Cd(NH3)4] 2+ , [Cd(NH3)6] 2+ Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao. b, Các muối của chì Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong nước trừ Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2. Ion Pb(II) có thể tạo nhiều phức với hợp chất hữu cơ, điển hình là với đithizon ở pH 8,5-9,5, tạo phức màu đỏ gạch. Các đihalogenua chì đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng, 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 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] 1.3. VAI TRÒ, CHỨC NĂNG VÀ SỰ NHIỄM ĐỘC Cd, Pb [5, 6, 7] 1.3.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd Đất, cát, đá, than đá, các loại phân phosphate đều có chứa cadmium. Cadmium được trích lấy từ các kỹ nghệ khai thác các mỏ đồng, chì, và kẽm. Nhờ tính chất ít bị rỉ sét nên cadmium được sử dụng trong việc sản xuất pin (trong điện cực của các loại pin nickel-cadmium), acquy, mạ kền, hợp kim alliage, que đũa hàn và trong kỹ nghệ sản xuất chất nhựa polyvinyl clorua (pvc), trong đó cadmium được sử dụng như chất làm ổn định. Bởi lý do này, đồ chơi trẻ em và các lon hộp làm bằng những chất dẻo pvc đều chứa cadmium. Cadmium cũng được dựng trong những loại nước men, sơn đặc biệt trong kỹ nghệ làm đồ sứ, chén, đĩa... Cụ thể một số ứng dụng của cadimi như sau:  Mạ điện (chiếm 7%): Cadimi được mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc máy móc để tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn.  Các chất màu (chiếm 15%): Caidimi sunfua (CdS) cho màu từ vàng tới cam và cadmisunfoselenit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm. Tất cả các chất màu này đều được dùng trong công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ ngoài.  Các phụ gia ổn định nhựa (chiếm 10%): Cadimi stearat được sử dụng như một chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa polyvinyl clorua (PVC). Chúng ổn định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm allyl được đánh dấu trên nguyên tử clorua không bền. Thêm các muối bari (hoặc các muối kẽm), các hợp chất epoxy, các este photphat hữu cơ để bảo vệ polime khỏi clo thừa hoặc các lớp clorua. Tuy nhiên, các chất ổn định dựa trên nền Cd không được sử dụng trong sản xuất PVC dẻo để chứa thực phẩm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13  Sản xuất pin (chiếm 67%): Cd được sử dụng rộng rãi trong sản xuất pin, có tác dụng đảo ngược hoàn toàn các phản ứng điện hoá trong một khoảng rộng nhiệt độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu hồi từ các pin chết. Người tiêu dùng sử dụng các pin này trong các hoạt động như: máy đánh răng, cạo râu, khoan và cưa tay, các thiết bị y học, thiết bị điều khiển thông tin, các dụng cụ chiếu sóng khẩn cấp, máy bay, vệ tinh nhân tạo và tên lửa, và các trang bị cơ bản cho các vùng địa cực. Ngoài ra, các photphua của cadimi được sử dụng trong đèn hình tivi, đèn phát huỳnh quang, màn hình tia X, các ống tia catot, và các dải lân quang. Bên cạnh những tác dụng trên, cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của cadmi: Trong nước: 0.01 mg/l (hay 10ppb), Trong không khí: 0.001 mg/m 3 , Trong thực phẩm: 0.001 - 0.5mg/g. Cadmi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm, còn trong khí quyển và nước cadimi xâm nhập qua nguồn tự nhiên (như bụi núi lửa, bụi đại dương, lửa rừng và các đá bị phong hoá, đặc biết là núi lửa) và nguồn nhân tạo (như công nghiệp luyện kim, lọc dầu). Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn từ thực vật, được trồng trên đất giàu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi, nhưng hít thở bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu và được phân phối đi khắp nơi. Phần lớn cadimi xâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại ở thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận[6]. Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ Zn 2+ 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. hít thở bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu để được phân phối đi khắp nơi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 1.3.2. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb [15] Chì là một trong những kim loại có ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp chỉ sau Sắt, Đồng, Kẽm và Nhôm. Chì được sử dụng chủ yếu làm nguyờn liệu trong sản xuất ắcquy. Khi thêm lượng nhỏ Asen hoặc Antimon và sẽ làm tăng độ cứng, độ bền cơ học và chống mài mòn Các hợp kim Canxi-Chì, Thiếc-Chì được dựng làm lớp phủ ngoài cho một số loại dây cáp điện. Một lượng lớn chì được dựng để điều chế nhiều hợp kim quan trọng: thiếc hàn chứa 10 - 80% Pb, hợp kim chữ in chứa 81% Pb, hợp kim ổ trục chứa 2% Pb. Chì hấp thụ tốt tia phúng xạ và tia Rơnghen nên được dùng để làm những tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó. Tường của phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì. Trong sản xuất công nghiệp thì chì có vai trò quan trọng, nhưng đối với con người và động vật thì chì lại rất độc. Đối với thực vật chì không gây hại nhiều nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ xâm thập và cơ thể con người và động vật qua đường tiêu hoá. Do vậy, chì không được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Chì kim loại và muối sulphua cúa nó được coi như không gây độc do chúng không bị cơ thể hấp thụ. Tuy nhiên, các muối chì tan trong nước như Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 rất độc. Chì có tác dụng âm tính lên sự phat triển của bộ não trẻ em, chì ức chế mọi hoạt động của cỏc enzym, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phâ huỷ hồng cầu. Khi hàm lượng chì trong mỏu khoảng 0.3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hoá 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 mỏu nằm trong khoảng (>0.5 - 0.8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ 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. Túm lại, khi xâm nhập vào cơ thể động vật, chì gây rối loại tổng hợp hemoglobin, giảm thời gian sống của hồng cầu, thay đổi hình dạng tế bảo, xơ vữa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 động mạch, làm con người bị ngu đần, mất cảm giác. Khi bị ngộ độc chì sẽ có triệu chứng đau bụng, tiêu chảy, ăn không ngon miệng, buồn nôn và co cơ. 1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Cd, Pb Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định Cd và Pb như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV- VIS, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HLPC), phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS)... Sau đây là một số phương pháp xác định Cadimi và Chì. 1.4.1. Phƣơng pháp phân tích hoá học [18] Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của các chất, thông thường lớn hơn 0.05%, tức là mức độ miligram. Các trang thiết bị và dụng cụ cho các phương pháp này là đơn giản và không đắt tiền. 1.4.1.1. Xác định Cd bằng phương pháp chuẩn độ Complexon: Chuẩn độ Cd2+ bằng EDTA (Etyldiamin tetra-axetic hoặc ion của nó) trong môi trường đệm Urontropin (pH = 5 đến 6) với chất chỉ thị xylenol da cam (H6Ind). Dung dịch chuẩn chuyển từ màu đỏ (màu của phức giữa Cd và chỉ thị) sang vàng (màu của chỉ thị tự do) [29]. Các phản ứng: H6Ind(vàng) + Cd 2+  H4IndCd(tím đỏ) + 2H + H4IndCd(tím đỏ) + H2Y 2-  CdY2- + H6Ind(vàng) Cũng có thể chuẩn độ Cd ở môi trường kiềm (pH = 10) với chỉ thị ET-OO (ErioCrom T đen). Phương pháp này cho phép xác định cadimi ở khoảng nồng độ 10-3M  10-4M. 1.4.1.2. Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon: Đối với chì, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY 2- chỉ thị ET00. - Cánh 1: chuẩn độ trực tiếp Pb 2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8 - 12), với chỉ thị ET00. Pb 2+ + H2Y 2- = PbY 2- + 2H + Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 Tuy nhiên, Pb rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrac hoặc trietanolamin. - Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: Cho Pb2+ tác dụng với 1 một lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng Zn2+ với chỉ thị ET-00 Pb 2+ + H2Y 2- = PbY 2 - + 2H + H2Y 2- (dư) + Zn 2+ = ZnY 2- + 2H + ZnInd + H2Y 2- = ZnY 2- + 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 ZnY 2-. Sau đó, chuẩn Zn2+ sẽ xác định được Pb2+ Pb 2+ + ZnY 2- = Zn 2+ + PbY 2- ZnInd + H2Y 2- = ZnY 2- + Hind (đỏ nho) (xanh) Trong khoá luận tốt nghiệp của mình, tác giả Trần Đại Thanh [25] đã sử dụng phương pháp chuẩn độ complexon để xác định chì sau khi đã hấp phụ trên chitosan. Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện, tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp này cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực hiện quá trình làm giầu phức tạp. 1.4.2. Phƣơng pháp phân tích công cụ 1.4.2.1 Phương pháp điện hoá [4, 18] a, Phương pháp cực phổ Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thủy ngân rơi làm việc, trong đó được quét thế tuyến tính rất chậm theo thời gian đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên điện cực giọt Hg rơi. Để xác định đồng thời các kim loại Cu, Cd, Ni, Fe, Cr, Co…trong chất thải của xưởng mạ người ta sử dụng phương pháp DPP trong cùng một nền chất điện li trơ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 Tác giả Bùi Văn Quyết [23] đã dùng phương pháp cực phổ để xác định thành phần % Pb có thực trong quặng pyrite ở khoảng (0.00031 - 0.00002)% với xác suất 95%. Phương pháp cực phổ xác định Cd và Pb chưa phát huy được hết tính ưu việt của nó vì vậy phải kết hợp với làm giàu thì mới tăng được độ nhạy. b, Phương pháp Von -Ampe hoà tan Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có độ nhạy cao từ 10-6 - 10-8 M và xác định được nhiều kim loại. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là quy trình phân tích phức tạp. Tác giả Phan Diệu Hằng [5] 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).(g/l) Còn tác giả Lê Thị Thu [27] đã áp dụng phương pháp Von-Ampe hoà tan anot và kỹ thuật đánh rửa bề mặt điện cực tự động xác định đồng thời Cd, Cu, Pb trong một số mẫu nước biển và thu được hàm lượng chì ở Vũng Tàu là 8,42/.g/l, Quảng Ninh là 10.53 g/l (đối với trường hợp mẫu lấy về được lọc qua giấy lọc băng xanh, thêm axit HNO3 đưa về giá trị pH = 2 rồi phân tích). 1.4.2.2. Phương pháp quang phổ a, Phương pháp trắc quang [4, 12] Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 - 10-7 M và là một trong những phương pháp được dùng phổ biến. Tác giả Phạm Thị Xuân Lan [9] đã xác định Chì bằng phương pháp trắc quang cùng thuốc thử xylem da cam có độ nhạy cao và kết quả thu được khá chính xác ở điều kiên tối ưu của phép đo là 12 ml urotropin 10%, 8 ml HCl 0,5N, 1,2 ml thuốc thử xylem da cam 0,05% định mức 25ml và đo bằng cuvet 50mm với lọc sáng màu lục. Bùi Thị Thư [27] nghiên cứu xác định hàm lượng một số kim loại trong nước sinh hoạt và nước thải khu vực Từ Liêm - Hà Nội bằng phương pháp chiết - trắc quang cho biết: xác định được Cadimi và Chì trong mẫu giả bằng phản ứng tạo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 phức đaligan với hai phối tử PAN và SCN trong dung môi hữu cơ là rượu isoamylic. Xác định được hàm lượng Cadimi và Chì trong 10 mẫu nước sinh hoạt và nước thải của huyện Từ Liêm - Hà Nội. Nguyễn Ái Nhân [22] nghiên cứu sự tạo phức giữa Pb(II) với 1 -(2- pyridylazo)-2-naphthol (PAN) bằng phương pháp chiết - trắc quang, ứng dụng phân tích định lượng chì đã xác định được hàm lượng chì trong mẫu nhân tạo với sai số tương đối q=1,43%. Phương pháp trắc quang có độ nhạy, ổn định và đọ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion. b, Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [12] Đây là kỹ thuật phân tích được sử dụng rộng rãi trong phép phân tích, nó cho phép xác định định tính và định lượng hàm lượng đa lượng hoặc vi lượng của rất nhiều nguyên tố. Ưu điểm của phương pháp này là phân tích nhanh hàng loạt mẫu. Phân tích cả những đối tượng rất xa dựa vào ánh sang phát xạ của chúng. Phưong pháp này cho độ nhạy và độ chính xác cao. Độ nhạy cỡ 0,001%. Các tác giả Nguyễn Văn Định, Dương Ái Phương, Nguyễn Văn Đến đã sử dụng phương pháp để xác định các kim loại (Sn, Zn, Cd…) tạp chất trong mẫu kẽm tinh luyện. c, Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [16] AAS là một trong những phương pháp hiện đại, được áp dụng phổ biến trong các phòng thí nghiệm. Phương pháp này xác định được hầu hết các kim loại trong mẫu sau khi đã chuyển hóa chúng về dạng dung dịch. Ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F - AAS) GS.TS Phạm Luận và cộng sự đã phân tích xác định một số kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Co,Cr, Fe,Mn..) trong máu, huyết thanh và tóc của công nhân khu gang thép Thái Nguyên và công nhân nhà máy in [13]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 Nhiều sinh viên khoa hoá ĐHKHTN đã xác định phương pháp này để xác định lượng vết các kim loại nặng trong các đối tượng khác nhau: rau quả, thực phẩm…[8, 1]. - Nguyễn Thị Hương Lan đã xác định hàm lượng Cu, Pb và Zn trong gừng củ bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa. [8] - Trần Thị Ngọc Diệp nghiên cứu xác định hàm lượng Cu, Pb, và Zn trong nấm linh chi bằng phương pháp F - AAS. [1] - Kĩ thuật GF-AAS Kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa. Kĩ thuật này được phát triển rất nhanh và hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến vì kĩ thuật này có độ nhạy rất cao (mức ppb). Do đó, khi phân tích lượng chất vết kim loại trong trường hợp không cần thiết phi làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần phân tích. GS.Phạm Luận và các cộng sự thuộc trường ĐHTH Hà Nội đã nghiên cứu xác định Cd trong lá cây và cây thuốc Đông y ở Việt Nam, trong thực phẩm tươi sống bằng phổ hấp thụ nguyên tử [10, 11]. Tác giả Nguyễn Ngọc Sơn [22] trong khoá luận tốt nghiệp của mình cũng đã sư 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 kĩ 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. 1.5. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH Cd VÀ Pb [17, 27, 28] Để xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh, trước hết ta phải tiến hành xử lý 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 quang trọng vì có thể dẫn đến nhưng sai lệch có trong kết quả phân tích do sự nhiễm mẫu bẩn hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt. Hiện nay có nhiều kĩ thuật xử lý mẫu phân tích, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 với đối tượng rau xanh thì hai kĩ thuật dùng để phá mẫu gồm kĩ thuật tro hoá ướt bằng axit đặc hoặc oxit mạnh (phương pháp xử lý ướt) và kĩ thuật tro hoá khô (phương pháp tro hoá khô). 1.5.1. Phƣơng pháp xử lý ƣớt ( bằng axit hoặc oxi hoá mạnh) Nguyên tắc chung: Dùng axit đặc có tính oxi hoá mạnh như (HNO3, HClO4…), hay hỗn hợp các axit đặc có tính oxi hoá mạnh (HNO3 + H2O2)… để phân huỷ hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạnh hữu cơ về dạng ion trong dung dịch muối vô cơ. Việc phân huỷ có thể thực hiện trong hệ đóng kín (áp suất cao), hay trong hệ mở (áp suất thưòng). Lượng axit thường phải dùng gấp từ 10 - 15 lần lượng mẫu, tuỳ thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hoá học của nó. Thời gian phân huỷ mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc…thường từ vài giờ đến vài chuc giờ, cũng tuỳ loại mẫu, bản chất của các chất, còn nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút. Thường khi phân huỷ xong phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ. Ưu nhược điểm của kĩ thuật này là: + Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng. + Nhưng nếu xử lý trong các hệ hở thì thời gian phân huỷ mẫu rất dài,tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn do môi truờng hay axit dùng, phải đuổi axit dư lâu nên dễ bị nhiễm bụi bẩn vào mẫu. 1.5.2. Phƣơng pháp xử lý khô Nguyên tắc: Đối với các mẫu hữu cơ trước hết phải được xay nghiền thành bột, vữa hay thể huyền phù. Sau đó dùng nhiệt để hoá tro mẫu, đốt cháy chất hữu cơ và đưa các kim loại về dạng oxit hay muối của chúng. Cụ thể là: Cân lấy một lượng mẫu nhất định (5 - 10 gam) vào chén nung. Nung chất mẫu ở nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hưu cơ, và lâý bã vô cơ còn lại của các mẫu là các oxit, các muối…sau đó hoà tan bã thu được trong axit vô cơ như HCl (1/1), HNO3 (1/2)…để chuyển các kim loại về dạnh ion trong dung dịch . Quyết định dạng tro hoá ở đây là nhiệt độ nung và thời gian nung (nhiệt độ tro hoá và thời gian tro hoá) và các chất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 phụ gia thêm vào mẫu khi nung. Nhiệt độ tro hoá các chất hữu cơ thường được chọn thích hợp trong khoảng 400 - 550 0C, tuỳ theo mỗi loại mẫu và chất cần phân tích. Ưu điểm của kĩ thuật này là: + Tro hoá triệt để được mẫu, hết các chất hữu cơ. + Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý không lâu như phương pháp ướt. + Không cần tốn nhiều axit tinh khiết cao và không có axit dư. + Hạn chế được sự nhiễm bẩn do dùng ít hoá chất. + Mẫu dung dịch thu được sạch sẽ và trong. + Nhưng hay bị mất một số nguyên tố như Cd, Pb, Zn…nếu không dùng chất bảo vệ và chất chảy. 1.6. TÍNH CHẤT VÀ KHẢ NĂNG TẠO PHỨC CỦA THUỐC THỬ PAN 1.6.1. Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN [29] Thuốc thử 1 - (2 pyridilazo) - 2 naphthol (PAN) có công thức cấu tạo: Công thức phân tử : C15H11ON3 Khối lượng phân tử : M = 249 Cấu tạo của PAN có dạng: Gồm hai vòng liên kết với nhau qua cầu -N-N- . một vòng là pyridyl, vòng bên kia là vòng naphthol ngưng tụ. PAN là thuốc thử hữu cơ có dạng bột màu đỏ, không tan trong nước, tan tốt trong rượu và axeton. Vì đặc điểm này mà người 1 ta thường chọn axeton làm dung môi để pha PAN. Khi tan trong axeton có dung dịch màu vàng hấp thụ ở bước sóng max = 470nm, không hấp thụ ở bước sóng cao hơn 560 nm. Tùy thuộc vào pH của môi trường mà thuốc thử PAN có thể tồn tại ở các dạng khác nhau, nó có ba dạng tồn tại là H2IN + , HIn, In - và có các hằng số phân ly tương ứng là : pKa2 = 1 ,9 ; pKa2 = 1 2.2 . Các dạng tồn tại của PAN được biểu diễn qua các cân bằng sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ._. Chuẩn bị các dung dịch trong bình định mức 10 ml có nồng độ các chất như sau: CCd 2+ = 2.10 -5 M; CPAN = 5.10 -5 M; CSCN- = 0,1 M; cố định lực ion ( = 0,1) bằng dung dịch KNO3 và thêm ion Cu 2+ với nồng độ tăng dần, chiết phức bằng 5 ml dung dịch rượu isoamylic. Đo mật độ quang của các dịch chiết ở điều kiện tối ưu của sự tạo phức PAN-Cd2+-SCN-. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.33: Ảnh hƣởng của ion Cu2+ đến mật độ quang của phức PAN-Cd2+-SCN- CCd 2+ = 2.10 -5 M; CPAN = 5.10 -5 M; CSCN- = 0,1 M CCu 2+ = 10 5 ∆Ai Sai số % 0,00 1,625 0,00 0,50 1,629 0,25 1,00 1,632 0,43 2,00 1,634 0,55 5,00 1,637 0,74 10,00 1,674 3,02 15,00 1,698 4,50 20,00 1,702 4,74 21,00 1,711 5,30 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 75 Ta thấy Cu2+ có ảnh hưởng lớn đến sự tăng mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Pb2+ là: CCu 2+ / CCd 2+ = 10,0 3.3.5.3. Ảnh hưởng của ion Zn2+ Tiến hành các thí nghiệm tương tự với Pb2+ kết quả thu được như sau: Bảng 3.34: Ảnh hƣởng của ion Zn2+ đến mật độ quang của phức PAN-Cd2+-SCN- CCd 2+ = 2.10 -5 M; CPAN = 5.10 -5 M; CSCN- = 0,1 M CZn 2+ = 10 5 ∆Ai Sai số % 0,00 1,626 0,00 1,00 1,625 -0,062 5,00 1,631 0,31 10,00 1,634 0,49 20,00 1,664 2,34 30,00 1,688 3,81 40,00 1,704 4,80 45,00 1,707 4,98 46,00 1,709 5,10 50,00 1,715 5,47 Ta thấy Zn2+ có ảnh hưởng đến sự tăng mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Zn2+ là CZn 2+ / CCd 2+ = 22,5. 3.3.5.4. Ảnh hưởng của ion Fe3+ Tiến hành các thí nghiệm tương tự với Pb2+ kết quả thu được như sau: Bảng 3.35: Ảnh hƣởng của ion Fe3+ đến mật độ quang của phức PAN-Cd2+-SCN- CCd 2+ = 2.10 -5 M; CPAN = 5.10 -5 M; CSCN- = 0,1 M CFe 3+ = 10 5 ∆Ai Sai số % 0,00 1,626 0,00 1,00 1,625 -0,06 5,00 1,623 -0,18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 76 10,00 1,620 -0,37 50,00 1,614 -0,74 100,00 1,600 -1,60 150,00 1,580 -2,83 200,00 1,551 -4,61 210,00 1,527 -6,10 Ta thấy Fe3+ có ảnh hưởng không lớn đến mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Fe3+ là CFe 3+ / CCd 2+ = 100,0. Kết quả khảo sát các ion Ni2+, Cr3+ cho ảnh hưởng không đáng kể đến sự tạo phức giữa PAN-Cd2+-SCN-. 3.3.6. Xây dựng đƣờng chuẩn khi có mặt các ion dƣới ngƣỡng gây cản của phức PAN-Cd 2+ -SCN - Để xây dựng đường chuẩn chúng tôi chuẩn bị một dãy dung dịch có nồng độ CPAN = 5,0.10 -5 M, nồng độ Cd2+ thay đổi từ 0,05 ÷ 4,0.10-5 M, nhưng có thêm các ion dưới ngưỡng gây cản, các điều kiện tối ưu khác giữ nguyên, chỉnh pH = 6,3 và đo mật độ quang của các dung dịch ở điều kiện tối ưu với dung dịch so sánh cố định có thành phần như dung dịch nghiên cứu nhưng không có Cd2+. Kết quả cho ở bảng sau: Bảng 3.36: Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn của phức PAN-Cd2+-SCN- khi có các ion dƣới ngƣỡng gây cản STT CCd 2+ .10 5 ∆Ai STT CCd 2+ .10 5 ∆Ai 1 0,05 0,139 7 2,0 1,703 2 0,1 0,190 8 2,5 1,784 3 0,3 0,419 9 3,0 1,944 4 0,5 0,691 10 3,5 2,090 5 1,0 1,226 11 4,0 2,225 6 1,5 1,488 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 77 y = 0.3087x + 1.0139 R2 = 0.9866 y = 1.1963x + 0.0744 R2 = 0.9993 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 1 2 3 4 5 Hình 3.26: Đường chuẩn của phức PAN-Cd2+-SCN- khi có các ion dưới ngưỡng gây cản Vẽ đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cadimi khi có các ion dưới ngưỡng cản, sau đó xử lý bằng phần mềm Excel ta thu được 2 đường chuẩn. Ở khoảng nồng độ của Cadimi từ 0,05 đến 1,0.10-5 M ta được phương trình đường chuẩn là: A = 1,1963.10 5 .C + 0,077 Ở khoảng nồng độ của Cadimi từ 1,5 đến 4,0.10-5 M ta được phương trình đường chuẩn là: A = 3,087.10 4 .C + 1,0139 Trong các phần nghiên cứu tiếp theo chúng tôi sẽ áp dụng từng đường chuẩn vào các trường hợp cụ thể. 3.4. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CÁC KIM LOẠI Cd, Pb TRONG CÁC MẪU GIẢ VÀ MẪU THỰC TẾ 3.4.1. Xác định hàm lƣợng chì trong mẫu giả bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn Chuẩn bị 2 dãy thí nghiệm mỗi dãy pha 3 dung dịch có thành phần giống nhau. Dãy 1: Hút 0,6 ml dung dịch Pb2+ (có nồng độ C0 biết trước), cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,6 ml dung dịch PAN.10-3 M, 1 ml dung dịch CCd 2+ .10 5 Abs Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 78 KNO3 1M, điều chỉnh pH tới 7,0 định mức trong bình 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch chloroform sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Dãy 2: Hút 0,15 ml dung dịch Pb2+ (có nồng độ C0 biết trước), cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,6 ml dung dịch PAN.10-3 M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, điều chỉnh pH tới 7,0 định mức trong bình 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch chloroform sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Kết quả cho ở bảng 3.37. Bảng 3.37: Xác định Chì trong mẫu giả bằng đƣờng chuẩn Dãy 1 Dãy 2 Lần TN A Ā Lần TN A Ā 1 0,287 0,287 1 0,606 0,608 2 0,285 2 0,607 3 0,289 3 0,611 Dựa vào đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Pb2+ theo phương trình chúng tôi thu được kết quả như sau: Áp dụng đường chuẩn A = 3,396.104.C + 0,0844 với Ā1 = 0,287 thì CPb 2+ = 0,5966.10 -5 M với C0 = 0,600.10-5 M. Sai số q1 = (0,5966 - 0,600).10 -5 M / 0,600.10 -5 M * 100 = -0,57% Áp dụng đường chuẩn A = 3,396.104.C + 0,0844 với Ā2 = 0,608 thì CPb 2+ = 1,542.10 -5 M với C0 = 1,500.10-5 M. Sai số q2 = (1,542 - 1,500).10 -5 M / 1,500.10 -5 M * 100 = 2,8% 3.4.2. Xác định hàm lƣợng Cadimi trong mẫu giả bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn Chuẩn bị 2 dãy thí nghiệm mỗi dãy pha 3 dung dịch có thành phần giống nhau. Dãy 1: Hút 0,05 ml dung dịch Cd2+ (có nồng độ C0 biết trước), cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,5 ml dung dịch PAN.10-3 M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, 1 ml dung dịch KSCN 1 M, điều chỉnh pH tới 6,3, định mức trong Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 79 bình 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch rượu isoamylic sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Dãy 2: Hút 0,25 ml dung dịch Cd2+ (có nồng độ C0 biết trước), cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,5 ml dung dịch PAN.10-3 M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, 1 ml dung dịch KSCN 1 M, điều chỉnh pH tới 6,3 định mức trong bình 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch rượu isoamylic sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Kết quả cho ở bảng 3.38: Bảng 3.38: Xác định Cadimi trong mẫu giả bằng đƣờng chuẩn Dãy 1 Dãy 2 Lần TN A Ā Lần TN A Ā 1 0,663 0,665 1 1,760 1,762 2 0,664 2 1,761 3 0,668 3 1,765 Dựa vào 2 đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Cd2+ theo phương trình chúng tôi thu được kết quả như sau: Áp dụng đường chuẩn 1: A = 1,1963.105.C + 0,0744 với Ā1 = 0,665 thì CCd 2+ = 0,494.10 -5 M với C0 = 0,500.10-5 M. Sai số q1 = (0,494 - 0,500).10 -5 M / 0,500.10 -5 M * 100 = -1,26% Áp dụng đường chuẩn 2: A = 2,681.104.C + 1,0857 với Ā2 = 1,762 thì CCd 2+ = 2,523.10 -5 M với C0 = 2,500.10-5 M. Sai số q2 = (2,523 - 2,500).10 -5 M / 2,500.10 -5 M * 100 = 0,92%. 3.4.3. Xác định hàm lƣợng chì và Cadimi trong các mẫu thật 3.4.3.1. Đối tượng lấy mẫu Các mẫu rau: Bắp cải, rau muống nước, rau muống cạn, xúp lơ, cải thìa được lấy ở 3 địa điểm: Tổ Quang Vinh II phường Quang Vinh TPTN, Tổ 12 phường Quan Triều TPTN, xóm Bến Đò xã Linh Sơn huyện Đồng Hỷ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 80 Mỗi mẫu đều được lấy trong một điểm nhỏ rồi gộp thành mẫu chung. Sau đó, đựng mẫu trong túi nilon sạch và đưa về phòng thí nghiệm. Rửa sạch đất cát bám trên rau, tráng lại bằng nước cất một vài lần. Để ráo nước, cân trọng lượng tươi rồi sấy ở nhiệt độ 70oC cho đến khô. Chuyển mẫu rau khô vào bình hút ẩm cho nguội, đem cân lại để xác định trọng lượng khô. Sau khi cân, mẫu được đựng trong lọ kín để tránh hút ẩm. Tất cả các hộp đựng mẫu đều được dán nhãn ghi rõ tên mẫu, thời gian địa điểm lấy mẫu. Bảng 3.39: Địa điểm, thời gian, ký hiệu, khối lƣợng trƣớc và sau khi sấy của một số loại rau Stt Tên rau Địa chỉ lấy mẫu Thời gian lấy mẫu Ký hiệu Khối lƣợng trƣớc khi sấy (g) Khối lƣợng sau khi sấy (g) % khô 1 Rau muống cạn Tổ Quang Vinh II, phường Quang Vinh, tp TN 15/02/2009 M1 1000 45,45 4,545 Tổ 12, phường Quan Triều, tp TN 15/02/2009 M2 1000 46,39 4,639 Xóm Bến Đò, xã Linh Sơn, huyện Đồng Hỷ 15/02/2009 M3 1000 46,10 4,610 2 Rau muống nước Tổ Quang Vinh II, phường Quang Vinh, tp TN 21/02/2009 M4 1000 44,30 4,430 Tổ 12, phường Quan Triều, tp TN 21/02/2009 M5 1000 44,19 4,419 Xóm Bến Đò, xã Linh Sơn, huyện Đồng Hỷ 21/02/2009 M6 1000 44,38 4,438 3 Bắp cải Tổ Quang Vinh II, phường Quang Vinh, tp TN 23/03/2009 M7 1000 37,28 3,728 Tổ 12, phường Quan 23/03/2009 M8 1000 37,43 3,743 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 Stt Tên rau Địa chỉ lấy mẫu Thời gian lấy mẫu Ký hiệu Khối lƣợng trƣớc khi sấy (g) Khối lƣợng sau khi sấy (g) % khô Triều, tp TN Xóm Bến Đò, xã Linh Sơn, huyện Đồng Hỷ 23/03/2009 M9 1000 37,51 3,751 4 Cải thìa Tổ Quang Vinh II, phường Quang Vinh, tp TN 08/05/2009 M10 1000 32,24 3,224 Tổ 12, phường Quan Triều, tp TN 08/05/2009 M11 1000 32,43 3,243 Xóm Bến Đò, xã Linh Sơn, huyện Đồng Hỷ 08/05/2009 M12 1000 32,50 3,250 5 Xúp lơ Tổ Quang Vinh II, phường Quang Vinh, tp TN 10/02/2009 M13 1000 47,32 4,732 Tổ 12, phường Quan Triều, tp TN 10/02/2009 M14 1000 47,45 4,745 Xóm Bến Đò, xã Linh Sơn, huyện Đồng Hỷ 10/02/2009 M15 1000 47,53 4,753 3.4.3.2. Xử lý mẫu Lấy 5,00g mẫu khô đã nghiền mịn và trộn đều vào bình Kendan, thêm 60ml HNO3 65%, 5ml H2O2 30%, cắm phễu nhỏ vào bình Kendan, lắc đều và đun sôi nhẹ cho mẫu phân hủy, đến khi được dung dịch trong không màu (6 - 8 giờ tùy loại mẫu). Chuyển mẫu sang cốc 250ml, làm bay hơi hết axít đến còn lại muối ẩm, để nguội định mức bằng dung dịch HNO3 2% thành 10ml (dùng trong phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS). Tiến hành tương tự với 10,00g mẫu khô + 120ml HNO3 65% + 10ml H2O2 30% sau đó định mức bằng dung dịch HCl 2% thành 10ml. Che các ion cản bằng KCN và Na3PO4 (dùng trong phân tích trắc quang). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 82 3.4.3.3. Đo xác định nồng độ các ion nghiên cứu trong mẫu thật a. Xác định chì Chuẩn bị dãy thí nghiệm gồm 3 dung dịch. Hút 2,5ml dung dịch mẫu, thêm 0,5ml dung dịch PAN 10-3M, 1ml dung dịch KNO3 1M. Chỉnh dung dịch tới pH = 7,00, định mức vào bình 10ml, chiết bằng 5ml dung môi Clorofom. Sau đó đo mật độ quang của các dịch chiết với dung dịch so sánh là dung dịch thuốc thử không có ion kim loại. Ta thu được: Dựa vào đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Pb2+ theo phương trình: A = 3,396.10 4 .C + 0,0844 Hàm lượng kim loại trong mẫu phân tích được tính theo công thức: 0 1 1 C .V .M X m  Trong đó: X1 (mg/l) là hàm lượng kim loại cần phân tích trong V1 ml mẫu nghiên cứu (V1 = 10ml). C0 (mol/l) là nồng độ chất phân tích trong Vo ml mẫu (Vo = 2,5ml). X X 0 0 C .V C V  Trong đó Cx (mol/l) là nồng độ chất phân tích trong Vx (ml) mẫu đem đo mật độ quang, xác định được theo đường chuẩn (Vx = 10 ml). M: Khối lượng mol của kim loại m: Khối lượng mẫu phân tích để xử lý và định mức thành V1 ml (m = 10g) X = X1.% khô X: Hàm lượng kim loại trong 1000g mẫu tươi. Kết quả thu được chỉ ra ở bảng 3.40. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 83 Bảng 3.40: Kết quả xác định hàm lƣợng chì trong các mẫu rau xanh bằng phƣơng pháp đo quang STT mẫu STT thí nghiệm ∆Ai ∆Ā CX.10 5 (mol/l) X (mg/kg) mẫu tƣơi TCVN 46/2007 ML (mg/kg) M1 1 0,101 0,102 0,0518 0,0195 0,1 2 0,102 3 0,103 M2 1 0,112 0,114 0,0872 0,0335 2 0,115 3 0,115 M3 1 0,101 0,102 0,0518 0,0193 2 0,102 3 0,104 M4 1 0,102 0,103 0,0553 0,0203 2 0,103 3 0,104 M5 1 0,116 0,118 0,0990 0,0362 2 0,118 3 0,119 M6 1 0,103 0,104 0,0577 0,0212 2 0,103 3 0,106 M7 1 0,105 0,106 0,0636 0,0203 0,3 2 0,106 3 0,107 M8 1 0,170 0,171 0,2550 0,0804 2 0,170 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 84 STT mẫu STT thí nghiệm ∆Ai ∆Ā CX.10 5 (mol/l) X (mg/kg) mẫu tƣơi TCVN 46/2007 ML (mg/kg) 3 0,173 M9 1 0,104 0,106 0,0636 0,0198 2 0,107 3 0,107 M10 1 0,153 0,154 0,2049 0,0550 0,3 2 0,154 3 0,154 M11 1 0,186 0,187 0,3021 0,0815 2 0,187 3 0,188 M12 1 0,137 0,138 0,1578 0,0424 2 0,137 3 0,139 M13 1 0,101 0,102 0,0518 0,0197 0,1 2 0,102 3 0,103 M14 1 0,103 0,103 0,0548 0,0215 2 0,103 3 0,104 M15 1 0,100 0,102 0,0518 0,0198 2 0,103 3 0,104 Kết quả bảng 3.40 cho thấy hàm lượng chì trong các mẫu rau được xác định đều nằm dưới giới hạn cho phép đối với hàm lượng các kim loại nặng trong rau Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 xanh được quy định tại tiêu chuẩn VN46/2007 hàm lượng chì trong các mẫu rau nằm trong khoảng từ: 0,0193mg/kg đến 0,0815mg/kg. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 b. Xác định Cadimi Chuẩn bị dãy thí nghiệm gồm 3 dung dịch. Hút 2,5ml dung dịch mẫu, thêm 0,5ml dung dịch PAN 10-3M, 1ml dung dịch KSCN 1M, 1ml dung dịch KNO3 1M. Chỉnh dung dịch tới pH 6,3, định mức vào bình 10ml, chiết bằng 5ml dung môi rượu isoamylic. Sau đó đo mật độ quang của các dịch chiết với dung dịch so sánh là dung dịch thuốc thử không có ion kim loại. Ta thu được: Dựa vào đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Cd2+ theo phương trình: A = 1,1963.10 5 .C + 0,0744 Kết quả thu được chỉ ra ở bảng 3.41. Bảng 3.41: Kết quả xác định hàm lƣợng cadimi trong các mẫu rau xanh bằng phƣơng pháp đo quang STT mẫu STT thí nghiệm ∆Ai ∆Ā CX.10 5 (mol/l) X(mg/kg) mẫu tƣơi TCVN 46/2007 ML (mg/kg) M1 1 0,002 0,002 < LOD 0,1 2 0,002 3 0,002 M2 1 0,156 0,157 0,0690 0,0143 2 0,156 3 0,158 M3 1 0,003 0,003 < LOD 2 0,003 3 0,003 M4 1 0,137 0,138 0,0532 0,0106 2 0,137 3 0,139 M5 1 0,162 0,163 0,0741 0,0147 2 0,164 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 STT mẫu STT thí nghiệm ∆Ai ∆Ā CX.10 5 (mol/l) X(mg/kg) mẫu tƣơi TCVN 46/2007 ML (mg/kg) 3 0,165 M6 1 0,136 0,138 0,0532 0,0106 2 0,138 3 0,137 M7 1 0,003 0,003 < LOD 0,05 2 0,003 3 0,003 M8 1 0,145 0,146 0,0596 0,0100 2 0,146 3 0,147 M9 1 0,005 0,005 < LOD 2 0,005 3 0,005 M10 1 0,161 0,162 0,0732 0,0106 0,2 2 0,161 3 0,164 M11 1 0,273 0,275 0,1677 0,0244 2 0,276 3 0,276 M12 1 0,162 0,164 0,0749 0,0109 2 0,165 3 0,165 M13 1 0,002 0,002 < LOD 0,1 2 0,002 3 0,002 M14 1 0,153 0,155 0,0674 0,0143 2 0,155 3 0,156 M15 1 0,003 0,003 < LOD Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 88 STT mẫu STT thí nghiệm ∆Ai ∆Ā CX.10 5 (mol/l) X(mg/kg) mẫu tƣơi TCVN 46/2007 ML (mg/kg) 2 0,003 3 0,003 Kết quả bảng 3.41 cho thấy hàm lượng cadimi trong các mẫu rau được xác định đều nằm dưới giới hạn cho phép đối với hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh được quy định tại TCVN46/2007. Hàm lượng cadimi trong các mẫu rau là tương đối nhỏ. Các mẫu M1, M3, M7, M9, M13, M15 nằm dưới mức đường chuẩn đo được. Các mẫu còn lại hàm lượng cadimi nằm trong khoảng từ 0,0100 đến 0,0244mg/kg tươi. Để kiểm tra phương pháp chiết - trắc quang chúng tôi sử dụng thêm phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS để xác định hàm lượng cadimi và chì trong các mẫu rau xanh. 3.5. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Pb VÀ Cd BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ 3.5.1. Các điều kiện đo phổ F-AAS Bảng 3.42: Các điều kiện đo phổ F-AAS của Pb và Cd Điều kiện đo Thông số Pb Cd Nguồn sáng HCL HCL Vạch đo (nm) 217 228,8 Độ rộng khe đo (mm) 0,5 0,5 Cường độ đèn catot (mA) 10 (70% IMAX) 8 (65% IMAX) Kỹ thuật đo F-AAS F-AAS Chiều cao đèn Burner (mm) 7,0 7,0 Tốc độ dẫn mẫu (ml/phút) 5,0 5,0 Không khí nén (l/phút) 4,5 4,7 Khí axêtilen (l/phút) 1,2 1,2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 89 Số lần lặp lại của phép đo 3,0 3,0 Nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu 19000C 17000C Thành phần nền (%) HCl 1,0 1,0 NH4Ac 1,0 1,0 Khoảng tuyến tính (ppm) 0,1 ÷ 8,0 0,25 ÷ 4,0 3.5.2. Xây dựng đƣờng chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng 3.5.2.1. Đường chuẩn của Cd Bảng 3.43: Xác định đƣờng chuẩn của Cd Abs - Cd Nồng độ (ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0,25 0,028 0,025 0,026 0,026 0,50 0,051 0,050 0,050 0,050 1,00 0,101 0,104 0,102 0,102 2,00 0,202 0,203 0,201 0,202 3,00 0,310 0,311 0,310 0,310 Từ bảng 3.43 sử dụng phần mềm MicrocalTM Origin® 6.0 để xác định đường chuẩn của cadimi chúng tôi thu được kết quả như hình 3.27. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 A bS -C d Hình 3.27: Đồ thị đường chuẩn của Cd Phương trình đường chuẩn: Y = A + B * X Thông số Giá trị Sai số ------------------------------------------------------------ A -0.00119 0.00199 B 0.10295 0.00117 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99981 0.00268 5 <0.0001 ------------------------------------------------------------ CCd 2+ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 91 Tra bảng ta được t (0,95; 5) = 2,015. Tính toán theo phần mềm MicrocalTM Origin® 6.0 ta được: ∆A = t (0,95; 5) * SA = 2,015 * 0,00199 = 0,004 ∆B = t (0,95; 5) * SB = 2,015 * 0,00117 = 0,0024 Ta có phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn có dạng Y = A + B * X. Ai = (-0,00119 ± 0,004) + (0,10295 ± 0,0024) CCd Trong đó Ai là cường độ hấp thụ đo được khi đo phổ. CCd là nồng độ của Cd trong mẫu. Giới hạn phát hiện Cd bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn.   3*S 3.0,00268 LOD 0,08 ppm B 0,10295     Giới hạn định lượng Cd bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn.   10*S 10*00268 LOQ 0,26 ppm B 0,10295     Hàm lượng chất phân tích được tính theo công thức: X C .V X m  Trong đó: X là hàm lượng Cd trong thể tích mẫu cần đo (mg) CX là nồng độ chất phân tích trong mẫu tìm được theo đường chuẩn. V là thể tích dung dịch mẫu (10 ml) m là lượng mẫu phân tích để xử lý và định mức thành V(ml) (m = 5g) X’ = X.%khô X’ là hàm lượng kim loại trong 1000g mẫu tươi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 92 Bảng 3.44: Kết quả đo mẫu Cd theo phổ AAS STT Mẫu Nồng độ tìm theo đƣờng chuẩn (mg/l) Hàm lƣợng chì (qui ra mẫu tƣơi - mg/kg) theo PP phổ AAS Hàm lƣợng chì (qui ra mẫu tƣơi - mg/kg) theo PP chiết - trắc quang Sai số tƣơng đối q% của 2 phƣơng pháp 1 M1 < LOD 2 M2 0,1641 0,0152 0,0143 5,92 3 M3 < LOD 4 M4 0,1243 0,0110 0,0106 3,64 5 M5 0,1893 0,0167 0,0147 11,98 6 M6 0,1262 0,0112 0,0106 5,36 7 M7 < LOD 8 M8 0,1408 0,0105 0,0100 4,76 9 M9 < LOD 10 M10 0,1786 0,0115 0,0106 7,83 11 M11 0,4301 0,0279 0,0244 12,54 12 M12 0,1845 0,0120 0,0109 9,17 13 M13 < LOD 14 M14 0,1650 0,0157 0,0143 8,92 15 M15 < LOD Kết quả xác định hàm lượng Cd2+ trong 15 mẫu rau xanh ở một số khu vực ở thành phố Thái Nguyên bằng 2 phương pháp: chiết - trắc quang, phổ F-AAS là tương đối nhỏ. Đặc biệt mẫu M1, M3, M7, M9, M13, M15 nằm dưới giới hạn phát hiện của đường chuẩn. Sai số giữa hai phương pháp nằm trong khoảng từ 3,64% đến 12,54%. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 93 3.5.2.2. Đường chuẩn của Pb Bảng 3.45: Xác định đƣờng chuẩn của Pb Abs - Cd Nồng độ (ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0,5 0,0048 0,0052 0,0051 0,0050 1,0 0,0103 0,0104 0,0100 0,0102 2,0 0,0240 0,0220 0,0200 0,0220 3,0 0,0360 0,0330 0,0330 0,0340 5,0 0,0560 0,0560 0,0580 0,0570 Từ bảng 3.45 sử dụng phần mềm MicrocalTM Origin® 6.0 để xác định đường chuẩn của chì chúng tôi thu được kết quả như hình 3.28. 0 1 2 3 4 5 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 A bs -P b X Axis Title Hình 3.28: Đồ thị đường chuẩn của Pb Tra bảng ta được t (0,95; 5) = 2,015. Tính toán theo phần mềm MicrocalTM Origin® 6.0 ta được: ∆A = t (0,95; 5) * SA = 2,015 * 0,0002 = 0,0004 Phương trình đường chuẩn Y = A + B * X Thông số Giá trị Sai số ------------------------------------------------------------ A -0.0011 0,00023 B 0.01163 0,00008 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99992 0,0003 5 <0.0001 ------------------------------------------------------------ CPb 2+ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 94 ∆B = t (0,95; 5) * SB = 2,015 * 0,0008 = 0,00016 Ta có phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn có dạng Y = A + B * X. Ai = (-0,0011 ± 0,0004) + (0,01163 ± 0,00016) CPb Trong đó Ai là cường độ hấp thụ đo được khi đo phổ. CPb là nồng độ của Pb trong mẫu. Giới hạn phát hiện Pb bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn.   3*S 3*0,0003 LOD 0,0774 ppm B 0,01163     Giới hạn định lượng Pb bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn.   10*S 10*0,0003 LOQ 0,2580 ppm B 0,01163     Bảng 3.46: Kết quả đo mẫu Pb STT Mẫu Nồng độ tìm theo đƣờng chuẩn (mg/l) Hàm lƣợng chì (qui ra mẫu tƣơi - mg/kg) theo PP phổ AAS Hàm lƣợng chì (qui ra mẫu tƣơi - mg/kg) theo PP chiết - trắc quang Sai số tƣơng đối q% của 2 phƣơng pháp 1 M1 0,2273 0,0207 0,0195 5,80 2 M2 0,4000 0,0371 0,0335 9,7 3 M3 0,2182 0,0201 0,0193 3,89 4 M4 0,2455 0,0218 0,0203 6,88 5 M5 0,4545 0,0402 0,0362 9,95 6 M6 0,2545 0,0226 0,0212 6,19 7 M7 0,2910 0,0217 0,0203 6,45 8 M8 1,2091 0,0905 0,0804 11,16 9 M9 0,2727 0,0211 0,0198 6,16 10 M10 0,9364 0,0604 0,0550 8,94 11 M11 1,4091 0,0914 0,0815 10,83 12 M12 0,7091 0,0461 0,0424 8,03 13 M13 0,2182 0,0207 0,0197 4,83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 95 14 M14 0,2455 0,0233 0,0215 7,73 15 M15 0,2182 0,0208 0,0198 4,81 Kết quả xác định hàm lượng Pb2+ trong 15 mẫu rau xanh ở một số khu vực trong thành phố Thái Nguyên bằng 2 phương pháp chiết - trắc quang và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS có sai số tương đối nằm trong khoảng từ 3,89% đến 11,16%. 3.6. KẾT LUẬN 1. Điều kiện tối ưu tạo phức, điều kiện chiết phức: Pb2+ - PAN và Cd2+ - PAN - SCN - Các điều kiện tạo phức Pb2+ - PAN Cd2+ - PAN - SCN- Bước song tối ưu 560(nm) 555(nm) pH tối ưu 7,00 6,30 Thành phần phức Pb2+: PAN=1:2 Cd2+:PAN:SCN-=1:1:1 Dung môi chiết phức clorofom Rượu isoamylic Thể tích dung môi dùng để chiết 10ml dung dịch phức 5(ml) 5(ml) 2. Nghiên cứu các ion cản trở đến sự tạo phức của Pb2+ - PAN và Cd2+ - PAN - SCN - . Phức Nồng độ không cản của một số ion cản PAN-Pb 2+ CCd 2+ /CPb 2+ = 0,27.;CCu 2+ /CPb 2+ = 2,7; CZn 2+ /CPb 2+ = 12,67; Fe 3+ , Ni 2+ , Cr 3+ cho ảnh hưởng không đáng kể đến sự tạo phức giữa PAN-Pb 2+ . PAN-Cd 2+ -SCN - Pb 2+ là: CPb 2+ / CCd 2+ = 4,5; CCu 2+ / CCd 2+ = 10,0; CZn 2+ / CCd 2+ = 22,5. CFe 3+ / CCd 2+ = 100,0. Ni 2+ , Cr 3+ cho ảnh hưởng không đáng kể đến sự tạo phức giữa PAN-Cd2+-SCN-. 3. Xây dựng đường chuẩn và ứng dụng để xác định Cd2+, Pb2+ trong các mẫu rau bằng phương pháp chiết-trắc quang. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 96 Nồng độ kim loại Phƣơng trình đƣờng chuẩn Cd Pb 0,05 ÷ 1,0.10 -5 M A = 1,1963.10 5 .C + 0,077 A = 3,396.10 4 .C + 0,0844 1,5÷4. 10 -5 M A = 3,087.10 4 .C + 1,0139 4. Xây dựng đường chuẩn và ứng dụng để xác định Cd2+, Pb2+ trong các mẫu rau bằng phương pháp phổ F-AAS. Phƣơng trình đƣờng chuẩn Cd Pb Ai = (-0,00119 ± 0,004) + (0,10295 ± 0,0024) CCd Ai = (-0,0011 ± 0,0004) + (0,01163 ± 0,00016) CPb 5. Bằng phương pháp chiết trắc quang và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS chúng tôi đã xác định được hàm lượng cadimi và chì trong 15 mẫu rau xanh tại một số địa phương của thành phố Thái Nguyên. Kết quả cho thấy hàm lượng 2 kim loại trên trong các mẫu rau được xác định đều nằm dưới giới hạn cho phép đối với hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh được quy định tại Tiêu chuẩn Việt Nam 46/2007. 6. Kết quả xác định hàm lượng Pb2+, Cd2+ trong 15 mẫu rau xanh ở một số khu vực trong thành phố Thái Nguyên bằng 2 phương pháp chiết - trắc quang và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS đều nằm dưới giới hạn cho phép đối với hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh được quy định tại TCVN 46/2007. Sai số tương đối giữa hai phương pháp nằm trong khoảng từ 3,64% đến 12,54%. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS là phương pháp hiện đại có độ nhạy, độ chính xác cao. Với hàm lượng Pd2+, Cd2+ trong 15 mẫu rau xanh được xác định ở trên là rất nhỏ nên sai số như trên có thể chấp nhận được. Vậy phương pháp chiết - trắc quang phù hợp để xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong rau xanh nói riêng và thực phẩm tươi sống nói chung. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Thạc Các, Từ Vọng Nghi, Đào Hữu Vinh (1980), Cơ sở lý thuyết Hóa học phân tích, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp Hà Nội. 2. Trần Thị Ngọc Diệp (2001), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. 3. Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý (1991), Các phương pháp phân tích hóa lý, Đại học Sư phạm Hà Nội. 4. Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học phân tích, phần III - Các phương pháp phân tích định lượng hóa học, NXB Giáo dục. 5. Đào Thị Thu Hà (2006), Nghiên cứu các điều kiện tối ưu, đánh giá một số ion kim loại nặng: Cu, Pb, Cd trong nước sinh hoạt, nước bề mặt một số sông hồ khu vực Hà Nội bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm Hà Nội. 6. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (1999), Các phương pháp phân tích công cụ - phần 2, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. 7. Bùi Thị Hòa, Nguyễn Văn Hà, Trịnh Văn Lẩu (2003), Xác định hàm lượng Asen trong một số thuốc đông dược bằng phương pháp F-AAS, Tạp chí kiểm nghiệm, 1, tr23-27. 8. Trần Việt Hưng (2005), Khảo sát và nghiên cứu phân tích dư lượng một số hóa chất… Luận án tiến sĩ dược học, Trường Đại học Dược Hà Nội. 9. Phạm Thị Xuân Lan (1979), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Tổng hợp Hà Nội. 10. Nguyễn Thị Hương Lan (2000), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. 11. Phạm Luận (1987), Sổ tay pha chế dung dịch - Phần 1, 2, NXB Khoa học và Kỹ thuật. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 98 12. Phạm Luận (1988/1990), Tuyển tập: Quy trình xác định các nguyên tố kim loại trong lá cây và thuốc đông Y ở Việt Nam, Đại học Tổng hợp Hà Nội. 13. 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. 14. Phạm Luận (1994), Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ phát xạ nguyên tử, Đại học Tổng hợp Hà Nội. 15. Phạm Luận (1996), Kết quả xác định một số kim loại nặng trong máu, huyết thanh và tóc của công nhân khu Gang thép Thái Nguyên và công nhân nhà máy in 1996. 16. Phạm Luận (1994), Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ phân tử UV-VIS, Đại học Tổng hợp Hà Nội. 17. Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. 18. Phạm Luận (1999/2003), Vai trò của muối khoáng và các nguyên tố vi lượng đối với cuộc sống của con người, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. 19. Phạm Luận (2001-2004), Giáo trình cơ sở của các kỹ thuật xử lý mẫu phân tích - Phần 1, 2, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. 20. Từ Vọng Nghi (2001), Hóa học phân tích - Cơ sở lý thuyết của các phương pháp hóa học phân tích, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. 21. Hoàng Nhâm (2003), Hóa học vô cơ - Tập 2, NXB Giáo dục. 22. Nguyễn Ái Nhân (2007), Nghiên cứu sự tạo phức giữa Pb(II) với 1-(2- pyridilazo)-2-naphthol (PAN) bằng phương pháp chiết - trắc quang, ứng dụng phân tích định lượng chì. Luận văn Thạc sĩ. 23. Hồ Viết Quý (1998), Các phương pháp phân tích hiện đại và ứng dụng, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. 24. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 99 25. Nguyễn Ngọc Sơn (2004), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. 26. Đặng Xuân Thư (2003), Nghiên cứu đánh giá độ nhạy trắc quang và Von ampe hòa tan xác định lượng vết Bitmut trong môi trường muối trơ, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Đại học Sư phạm Hà Nội. 27. Bùi Thị Thư (2008), Nghiên cứu phân tích xác định hàm lượng một số kim loại trong nước sinh hoạt và nước thải khu vực Từ Liêm - Hà Nội bằng phương pháp chiết trắc quang, Luận văn Thạc sĩ. Tiếng Anh 28. Ballantyne. E. E (1984), Heavy metals in natural waters, Springer-Verlag. 29. Greenwood N. N, Earnshaw (1997), Chemistry of the elements, p. 1201-1226, 2ed, Elservier. 30. John R. Dean (2003), Methods for environmental trace analysis, Northmbria University, Newcastle, UK. 31. Lyalicovyu (1970), Những phương pháp hóa lý trong phân tích - tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật. 32. Somenath M. (2003), Sample preparation techniques in Analytical Chemistry, John Wiley interscience, Hoboken, New Jersey. 33. Subramanyyam B, Eshwar M. C, Extractive spectrophotometic determination of Bismuth (III) with 1-(2-pyridylazo) naphthol, Anal, Chem, 21 (873), pp 873-877. ._.