nghiên cứu phân tích hàm lượng sắt trong một số loài nghêu và hàu thuộc vùng biển đà nẵng bằng phương pháp trắc quang phân tử uv-vis

1
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Sắt và dư lượng của nó trong môi trường 3
1.1.1. Giới thiệu về sắt 3
1.1.2. Vai trò của sắt 3
1.1.2.1. Trong đời sống sản xuất 3
1.1.2.2. Đối với cơ thể con người 4
1.1.3. Tác hại của sắt đối với con người 4
1.2. Các phương pháp vô cơ hóa mẫu 5
1.2.1. Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô (vô cơ hóa khô) 5
1.2.2. Phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt (vô cơ hóa ướt) 6
1.2.3. Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô - ướt kết hợp 6
1.3. Các phương pháp xác định vi lượng sắt 7
1.3.1. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) 7
1.3.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS ) 7
1.3.3. Phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS 8
1.3.3.1. Xác định hàm lượng sắt bằng thuốc thử thioxianat 9
1.3.3.2. Xác định hàm lượng sắt bằng thuốc thử axit sunfosalixilic 9
1.3.3.3. Xác định hàm lượng sắt bằng thuốc thử o-phenantrolin 10
1.3.3.4. Xác định hàm lượng sắt bằng thuốc thử 2,2- bipyridyl 10
1.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS 11
1.4.1. Giới thiệu phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS 11
1.4.2. Các điều kiện tối ưu của một phép đo quang 12
1.4.2.1. Sự đơn sắc của bức xạ điện từ 12

1.4.2.2. Bước sóng tối ưu – bước sóng cực đại λ
max
12
1.4.2.3. Khoảng tuyến tính của định luật Lambert – Beer 13
1.4.2.4. Các yếu tố khác 13
1.4.3. Các phương pháp phân tích định lượng 13
1.4.3.1. Phương pháp đường chuẩn 13
1.4.3.2. Phương pháp thêm chuẩn 14
1.4.3.3. Phương pháp vi sai 15
1.5. Tình hình nghiên cứu, kiểm soát kim loại nặng ở một số nước trên
thế giới và ở Việt Nam 15
1.6. Giới thiệu về một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ có giá trị kinh tế ở
Việt Nam 17
1.6.1. Đặc điểm cấu tạo và sinh lý 17
1.6.2. Một số loài đại diện trên biển của loài nghêu 17
1.6.2.1. Nghêu dầu 17
1.6.2.2. Nghêu trắng 18
1.6.2.3. Nghêu lụa 18
1.6.3. Một số loài đại diện trên biển của loài hàu 19
1.6.3.1. Giá trị kinh tế của nhuyễn thể hai mảnh vỏ 19
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21
2.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 21
2.1.1. Thiết bị 21
2.1.2. Dụng cụ 22
2.1.3. Hóa chất 22
2.2. Cách pha các loại dung dịch 22
2.2.1. Pha dung dịch chuẩn Fe
3+
0,1mg/ ml 22
2.2.2. Pha các dung dịch khác 22

2.3. Nội dung cần nghiên cứu 22
2.4. Thực nghiệm nghiên cứu điều kiện vô cơ hóa mẫu 23
2.4.1. Khảo sát thể tích H
2
SO
4
đặc để vô cơ hóa mẫu 23
2.4.2. Khảo sát nhiệt độ và thời gian nung tối ưu 23
2.5. Lập đường chuẩn xác định sắt 24
2.6. Xác định hiệu suất thu hồi 24
2.7. Đánh giá sai số thống kê của phương pháp 25
2.9. Phân tích hàm lượng sắt trong một số loài nghêu và hàu theo hai đợt: tháng 9,
tháng 10 và tháng 4, tháng 5. 27
2.9.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu nghêu và hàu 27
2.9.1.1. Lấy mẫu 27
2.9.1.2. Chuẩn bị mẫu 27
2.9.1.3. Địa điểm lấy mẫu 28
2.9.2. Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong nhuyễn thể 28
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 29
3.1. Kết quả khảo sát điều kiện vô cơ hóa mẫu 29
3.1.1. Kết quả khảo sát thể tích H
2
SO
4
đặc để vô cơ hóa mẫu 29
3.1.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ nung mẫu 29
3.1.3. Kết quả khảo sát thời gian nung mẫu 30
3.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn 31
3.3. Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháp 32
3.4. Kết quả đánh giá sai số thống kê của phương pháp 32

3.5. Qui trình phân tích xác định hàm lượng sắt trong nhuyễn thể hai mảnh vỏ 33
3.6. Kết quả phân tích mẫu thực tế 35
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40
1. Kết luận 40
2. Kiến nghị 40







1
LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong số các chất khoáng mà cơ thể cần, người ta chú ý trước hết đến sắt.
Mặc dù số lượng không nhiều, nhưng sắt là một trong các thành phần dinh dưỡng
quan trọng nhất, có tầm quan trọng cơ bản đối với sự sống, sắt vận chuyển oxi và
giữ vai trò quan trọng trong hô hấp tế bào. Đặc biệt là đối với phụ nữ mang thai thì
sắt rất cần thiết cho thai nhi và hàng ngày trong thời kỳ mang thai phải bổ sung một
lượng sắt nhiều hơn so với người bình thường khoảng 30mg/ngày.
Nhu cầu sắt thay đổi tùy theo điều kiện sinh lí, và nguồn cung cấp sắt chính
là các thực phẩm hàng ngày. Tuy vậy mà gần hai tỉ người đặc biệt là phụ nữ và trẻ
em trong các quốc gia nghèo có rất ít sắt trong khẩu phần ăn hằng ngày. Việt Nam
cũng là một trong những quốc gia mà tình trạng thiếu sắt còn chiếm tỉ lệ cao. Bệnh
thiếu sắt là một bệnh dinh dưỡng có tầm quan trọng lớn, tuy ít gây tử vong, nhưng
nó làm hàng triệu người ở trong tình trạng yếu đuối, sức khỏe kém. Trẻ em học kém
do thiếu máu gây buồn ngủ và kém tập trung. Người lớn giảm khả năng lao động vì
chóng mặt nghỉ luôn và nghỉ kéo dài, tuy nhiên nếu dùng quá nhiều thực phẩm có
nhiều hàm lượng sắt thì sẽ gây ra thừa sắt trong cơ thể, điều đó thì sẽ không tốt cho

sức khỏe con người, chúng gây ảnh hưởng có hại cho tim, gan, khớp và các cơ quan
khác, nếu tích trữ quá nhiều có thể gây nguy cơ bị ung thư.
Khả năng hấp thu sắt của mỗi cơ thể chúng ta rất thấp. Lượng sắt hấp thu chỉ
chiếm 10-20% so với lượng cung cấp. Do đó việc bổ sung chất sắt phải được tiến
hành thường xuyên.
Với hy vọng đóng góp thêm những thông tin về hàm lượng sắt trong một số
loài nghêu và hàu chúng tôi đã thực hiện đề tài:
“ Nghiên cứu phân tích hàm lượng sắt trong một số loài nghêu và hàu thuộc
vùng biển Đà Nẵng bằng phương pháp trắc quang phân tử UV-ViS”.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Các kết quả thu được của đề tài góp phần xây dựng phương pháp xác định
hàm lượng sắt trong một số loài hàu và nghêu bằng phương pháp trắc quang phân tử


2
phù hợp với các điều kiện của phòng thí nghiệm hiện có.
Thông qua kết quả phân tích hàm lượng sắt có thể đánh giá khả năng tích tụ
sắt trong một số loài nghêu và hàu, phục vụ cho vấn đề an toàn thực phẩm và so
sánh hàm lượng sắt trong các loài nghêu và hàu.

3
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sắt và dƣ lƣợng của nó trong môi trƣờng [10, 14, 15]
1.1.1. Giới thiệu về sắt
 Sắt là một nguyên tố kim loại phổ biến (sau nhôm), đứng thứ tư
về hàm lượng trái đất, chiếm 1,5% khối lượng vỏ trái đất
Sắt ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26, thuộc chu kỳ 4 ở phân
nhóm VIIIB. Nguyên tố sắt có tên Latinh là ferrum.
 Tính chất vật lý của sắt
Sắt là kim loại có màu trắng xám, có ánh kim dễ rèn, dễ dát mỏng
Sắt có tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt
Nhiệt độ nóng chảy: 1808K
Nhiệt độ sôi: 3023K
 Tính chất hóa học của sắt
Sắt là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình. Tác dụng được với phi
kim, axit và các dung dịch muối.
1.1.2. Vai trò của sắt
1.1.2.1. Trong đời sống sản xuất

Sắt thường được dùng dưới dạng các hợp kim rất có giá trị trong kỹ thuật. Sự
kết hợp của giá thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho
nó trở thành vật liệu không thể thay thế được, đặc biệt trong các ứng dụng như sản
xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các công trình xây dựng. Sắt nguyên
chất chỉ được sử dụng cho những mục đích đặc biệt, ví dụ sản xuất lõi từ của các
nam châm điện hoặc được dùng thay thế đồng và đồng thau thuộc loại vật liệu mềm
trong sản xuất các vòng đệm, các loại vỏ đạn, FeSO
4
được dùng để chống sâu
bọ có hại cho thực vật, được dùng trong việc sản xuất mực viết, trong sơn vô cơ và
trong nhuộm vải; nó còn dùng để tẩy gỉ kim loại. Sắt là nguyên tố quan trọng cho
sự sống và công nghiệp. Vì thế người ta tìm nhiều cách thức và phương
pháp để tách và làm giàu nguyên tố này.


4
1.1.2.2. Đối với cơ thể con ngƣời
Sắt là một trong những dưỡng chất quan trọng trong cơ thể, có mặt trong mọi
tế bào và rất cần thiết trong việc duy trì sự khỏe mạnh của hệ miễn dịch, các cơ và
điều chỉnh sự phát triển của các tế bào.
Sắt tham gia vào quá trình hình thành và phát triển của hồng cầu. Sắt trợ giúp
trong việc vận chuyển oxi đến các tế bào, đảm bảo quá trình nuôi sống chúng thông
qua việc tổng hợp nên hemoglobin và cấu trúc của não.
Sắt còn có mặt trong myoglobin để dự trữ oxi cho cơ và tham gia vào các sắc
tố hô hấp ở mô bào như catalaza, peroxidaza. Ngoài ra, sắt còn là một thành phần
quan trọng của enzyme hệ miễn dịch, của nhân tế bào giúp vận chuyển oxi và chất
dinh dưỡng. Ngoài ra sắt rất cần thiết cho phụ nữ mang thai.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng có hai loại sắt mà cơ thể có thể hấp
thu là heme và non – heme. Sắt heme có trong động vật như thịt có máu đỏ, thịt gà,
cá, nó dễ hấp thu, có giá trị sinh học cao: 15 – 20%. Sắt non – heme có trong thực

vật như ngũ cốc, rau quả, bánh mì, nó có giá trị sinh học thấp: 2 – 15%.



1.1.3. Tác hại của sắt đối với con ngƣời
Mặc dù sắt đóng một vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người nhưng
việc hấp thu quá nhiều sắt có thể gây ngộ độc vì các sắt (II) dư thừa sẽ phản ứng với


5
peroxit trong cơ thể để sản xuất ra các gốc tự do. Khi hàm lượng sắt bình thường thì
cơ thể có một cơ chế chống oxi hóa để có thể kiểm soát quá trình này. Khi dư thừa
sắt thì những lượng dư thừa sẽ không thể kiểm soát của các gốc tự do được sinh ra.
Các triệu chứng thường gặp khi ngộ độc sắt: đau bụng, buồn nôn, nôn, tiêu
chảy kèm tiêu ra máu và thậm chí dẫn đến tử vong. Nếu sắt quá nhiều trong cơ thể
(chưa đến mức gây chết người) thì một loạt các hội chứng rối loạn quá tải sắt có thể
phát sinh như hemochromatosis.
Một lượng gây chết người của sắt đối với trẻ 2 tuổi là 3 gam sắt. Một gam có
thể sinh ra sự ngộ độc nguy hiểm. Đối với người lớn mức chấp nhận cao nhất về sắt
đối với người lớn là 45mg/ngày, đối với trẻ em dưới 14 tuổi mức cao nhất là 40
mg/ngày.
Thiếu sắt thường tăng dần theo thời gian và có liên quan đến chế độ ăn kém
hoặc mất máu nhiều. Trong một số trường hợp nghiêm trọng, thiếu sắt gây thiếu
máu với các biểu hiện lâm sàng như sau: chán ăn, ít ngủ, ít hoạt động, hay quên,
kém minh mẫn, chóng mặt, ù tai; giảm trương lực cơ, bắp cơ nhão, bụng chướng,
tim đập nhanh, suy tim; da xanh, niêm mạc nhợt, gan, lách to; tóc dễ rụng và bạc
màu, móng tay mềm, cong, dễ gãy; đau nhức xương.
1.2. Các phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu [9]
1.2.1. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu khô (vô cơ hóa khô)
Nguyên tắc: mẫu được nung trong chén nung ở một nhiệt độ nhất định cho

đến tro trắng. Sau đó hòa tan mẫu bả thải (tro trắng) trong một axit hay kiềm hay
muối phù hợp để chuyển chất phân tích về dạng dung dịch. Sau đó xác định theo
phương pháp phân tích đã chọn.
Trong quá trình nung có thể thêm hay không thêm chất phụ gia – là chất có
tác dụng bảo vệ hay làm cho việc nung xảy ra nhanh hơn, tốt hơn.
Phương pháp này thao tác đơn giản, không phải dùng nhiều axit đặc nhưng
dễ mất một số chất dễ bay hơi.





6
1.2.2. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu ƣớt (vô cơ hóa ƣớt)
Dùng một axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HCl, HNO
3
, H
2
SO
4
), hay hỗn hợp
các axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HNO
3
+ HClO
4
, HNO
3
+ HClO
4
+ H

2
SO
4
,…),
hay hỗn hợp của một axit có tính oxi hóa mạnh và một axit không có tính oxi hóa
(HNO
3
+ HCl, HF + HClO
4
,…) để phân hủy các chất hữu cơ của mẫu trong bình
kendan, để 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) hay
trong hệ mở (áp suất thường). Lượng axit thường phải dùng gấp 10 – 15 lần lượng
mẫu, thời gian 10 – 12 giờ nên khi phân hủy xong phải đuổi hết axit dư.
Mỗi hỗn hợp axit chỉ thích hợp cho một số loại mẫu. Vì thế phải khảo sát để
tìm điều kiện cho thích hợp nhằm thu được hiệu suất cao và phù hợp với phương
pháp phân tích được chọn.
Phương pháp này hạn chế không làm mất chất phân tích nhưng tốn nhiều axit
đặc, thời gian phá mẫu rất dài và phải đuổi axit dư lâu.
1.2.3. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu khô - ƣớt kết hợp
Nguyên tắc: mẫu được phân hủy trong chén hay trong cốc nung mẫu. Trước
tiên người ta thực hiện xử lý ướt trong cốc hay chén bằng một lượng nhỏ dung môi
hay hỗn hợp dung môi để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của hợp chất mẫu và tạo
điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung, sau đó mới đem nung ở
một nhiệt độ thích hợp cho đến tro trắng.
So với phương pháp vô cơ hóa khô và vô cơ hóa ướt, phương pháp vô cơ hóa
mẫu khô – ướt kết hợp có ưu điểm sau: hạn chế được sự mất mát của một số chất
phân tích do nhiệt độ cao; sự tro hóa là triệt để, sau khi hòa tan sẽ được dung dịch
mẫu trong; không tốn nhiều dung môi đặc biệt là axit tinh khiết (lượng dung môi chỉ
bằng 1/4 đến 1/3 lượng cần dùng cho xử lý ướt); thời gian xử lý nhanh và triệt để

hơn so với cách xử lý thông thường; không phải đuổi axit dư lâu nên hạn chế được
sự nhiễm bẩn do môi trường; phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định
kim loại và anion; không cần trang bị phức tạp như hệ lò vi sóng đắt tiền.
Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô – ướt kết hợp đã phát huy được ưu điểm và
khắc phục được nhược điểm của phương pháp vô cơ hóa mẫu khô và vô cơ hóa mẫu


7
ướt. Vì vậy, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu bằng phương pháp khô – ướt kết
hợp.
1.3. Các phƣơng pháp xác định vi lƣợng sắt [2, 4, 5, 12]
1.3.1. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Nguyên tắc chung của phép phân tích định tính trong phương pháp quang
phổ phát xạ nguyên tử gồm 3 giai đoạn:
Cung cấp năng lượng thích hợp để hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu tạo ra đám hơi
nguyên tử tự do, kích thích đám hơi đó phát ra phổ phát xạ của chúng.
Thu chùm sáng phát xạ, phân ly và ghi phổ phát xạ của mẫu phân tích.
Quan sát phổ phát xạ thu được, phân tích định tính.
Cơ sở của phân tích định lượng bằng phép đo AES là sự phụ thuộc của nồng
độ vào cường độ vạch phổ được biểu diễn thông qua định luật Lambert – Beer:
I = k.C
b
Với: I: cường độ vạch phổ; C: nồng độ; k: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào phép đo gồm
hệ thống máy đo, xử lý mẫu; 0 < b ≤ 1.
Ở các giá trị C < C
o
thì b = 1 với C
o
được gọi là nồng độ giới hạn. Lúc này sẽ
có sự phụ thuộc tuyến tính giữa I và C: I = k.C

Khi xác định sắt người ta thường nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí,
hồ quang điện rồi thu, phân ly và ghi phổ phát xạ.
1.3.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ( AAS )
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dựa vào khả năng hấp thụ chọn
lọc các bức xạ cộng hưởng của các nguyên tử ở trạng thái tự do. Đối với mỗi
nguyên tố vạch cộng hưởng thường là vạch quang phổ nhạy nhất của phổ phát xạ
nguyên tử của chính nguyên tử đó. Thông thường thì khi hấp thụ bức xạ cộng
hưởng nguyên tử sẽ chuyển từ trạng thái ứng với mức năng lượng cơ bản sang mức
năng lượng cao hơn gần với mức năng lượng cơ bản nhất, người ta gọi đó là bước
chuyển cộng hưởng.
Trong phương pháp này quá trình nguyên tử hóa mẫu có thể thực hiện bằng
phương pháp không ngọn lửa và phương pháp sử dụng ngọn lửa. Trong điều kiện


8
nhiệt độ không quá cao (1500 – 3000
o
C) đa số các nguyên tử tạo thành ở trạng thái
cơ bản.
Khi chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm bức xạ điện từ có tần số
bằng tần số cộng hưởng thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ cộng hưởng
này và làm cho cường độ của chùm bức xạ điện từ giảm. Sự bức xạ của đám hơi
tuân theo định luật Lambert – Beer:
I = I
o
.e
-(Kv.N.L)

Với: K
v

: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào bản chất, bước sóng của bức xạ đơn sắc; N: số
nguyên tử tự do ở trong môi trường hấp thụ (đám hơi nguyên tử tự do); L: bề dày
môi trường hấp thụ (phụ thuộc vào máy).
Cường độ vạch phổ = mật độ quang = độ hấp thụ:
D = A = 2,303.K
v
.N.L = K.N
Trong khoảng giá trị nồng độ C đủ nhỏ thì: N = K.C ; D = k.C
b

b = 1 nếu C  C
o
; b < 1 nếu C > C
o

C
o
: ngưỡng của sự tuyến tính của định luật Lambert – Beer cho phương pháp AAS.
k: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào điều kiện phân tích.
Thông thường số nguyên tử kích thích trong đám hơi không quá 1 – 2% nên
phương pháp này có độ nhạy, độ chính xác cao, thực hiện nhanh và khá đơn giản.
Khi xác định sắt người ta thường nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí
axetylen + không khí rồi dùng nguồn sáng đơn sắc có bước sóng mà đám hơi hấp
thụ cộng hưởng chiếu vào đám hơi nguyên tử rồi thu phân ly và ghi phổ hấp thụ.
1.3.3. Phƣơng pháp trắc quang phân tử UV – VIS
Phương pháp đo quang dựa vào tính chất hấp thụ chọn lọc ánh sáng trong
vùng nhìn thấy của chất màu. Để xác định sắt người ta dùng một số thuốc thử sau
để tạo phức màu: axit sunfosalixilic trong môi trường đệm amoni (pH = 8 – 11),
amoni thioxianat trong môi trường HNO
3

1:1, o-phenantrolin trong môi trường pH
= 3 – 9 hay 2,2-bipyridyl trong môi trường axit axetic,…




9
1.3.3.1. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử thioxianat
Xử lý mẫu và oxi hóa toàn bộ lượng sắt có trong mẫu thành sắt (III). Trong
môi trường axit ion Fe
3+
tạo được với ion SCN
-
phức chất màu đỏ.
Fe
3+
+ SCN
-
[FeSCN]
2+

Người ta dùng axit HNO
3
làm môi trường mà không dùng các axit khác vì
trong môi trường HCl và H
3
PO
4
sẽ tạo phức gây cản trở đến quá trình phân tích, còn
trong môi trường H

2
SO
4
làm cho màu của phức bị nhạt đi.
Fe(SCN)
2+
+ Cl
-
[FeCl]
2+
+ SCN
-


Fe(SCN)
2+
+ H
2
PO
4
-
FeHPO
4
+
+ HSCN
1.3.3.2. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử axit sunfosalixilic
Axit sunfosalixilic tạo với sắt các ion phức có màu khác nhau: tại pH = 2 –
2,5 [Fe(Sal)]
+1
có màu đỏ, tại pH = 4 – 8 [Fe(Sal)

2
]
-1
có màu nâu và tại pH = 8 –
11,5 [Fe(Sal)
3
]
-3
có màu vàng. Trong môi trường axit những ion phức nêu trên chỉ
được tạo thành với oxit sắt (III) còn trong môi trường kiềm thì cả với oxit sắt (II) và
oxit sắt (III) vì trong những điều kiện như vậy Fe
2+
dễ dàng được oxi hóa thành
Fe
3+
.
Phương pháp dùng thuốc thử axit sunfosalixilic trong môi trường amoniac
cho phép xác định tổng lượng các ion Fe
2+
và Fe
3+
, nghĩa là xác định hàm lượng
tổng số của sắt. Phương pháp dựa trên sự tạo thành ion nội phức sắt sunfosalixilat:

Fe
3+
+
OH
COOH
SO

3
H




H
+

H
+

H
+

SO
3
H
O OOC
SO
3
H
O
OOC
HO
3
S
O
COO
Fe

10
Màu vàng của ion phức này rất bền. Phương pháp này có thể xác định cường
độ màu bằng mắt hoặc bằng máy so màu quang điện. Hệ số hấp thụ phân tử của
dung dịch màu tại λ = 430 nm là ε = 6000.
Lượng lớn nhôm, đồng có trong mẫu phân tích có thể gây cản trở phép xác
định vì chúng tạo phức với axit sunfosalixilic.
1.3.3.3. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử o-phenantrolin
Thuốc thử o-phenantrolin phản ứng với ion Fe
2+
tạo thành phức chất có màu
tím đỏ. Khoảng pH thích hợp cho quá trình tạo phức khá rộng từ 3 – 9.
Mangan có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xác định nên khi mẫu phân tích
có mặt mangan thì không định lượng được sắt bằng phương pháp này. Lượng đồng
trong mẫu lớn (> 10 mg/l) cũng gây ảnh hưởng nhưng có thể loại trừ ảnh hưởng đó
bằng cách tiến hành phản ứng trong khoảng pH = 3 – 4.
1.3.3.4. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử 2,2- bipyridyl
Mẫu sau khi xử lý chứa Fe
3+
. Dùng axit ascobic khử Fe
3+
về Fe
2+
rồi định
lượng sắt bằng dung dịch 2,2- bipyridyl trong môi trường axit axetic.
Dung dịch Fe
2+
tạo với 2,2- bipyridyl trong môi trường axit axetic phức chất
có màu hồng. Hàm lượng sắt có trong mẫu phụ thuộc vào độ đậm nhạt của phức.

Fe




Để phù hợp với đối tượng phân tích và điều kiện của phòng thí nghiệm
chúng tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS để xác định sắt
với thuốc thử là axit sunfosalixilic.


N
N
N
N
N
N


11
1.4. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS [5, 13]
1.4.1. Giới thiệu phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS
Đây là phương pháp dựa trên sự so sánh cường độ màu của dung dịch nghiên
cứu với cường độ màu của dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ xác định.
Cơ sở lý thuyết của phương pháp là định luật Lambert – Beer:
I = I
o
. 10

-ε.l.C

Mật độ quang: D = lg (I
o
/I) = ε.l.C
Hay: D = K.C
Trong đó: I
o
: cường độ ánh sáng tới; I: cường độ ánh sáng ló; ε: hệ số tắt phân tử
hay hệ số hấp thụ phân tử, ε: là đại lượng xác định, phụ thuộc vào bản chất của chất
hấp thụ, vào bước sóng λ của bức xạ đơn sắc và vào nhiệt độ; l: bề dày của cuvet
đựng dung dịch, đo bằng cm; C: nồng độ dung dịch, đo bằng mol/l; D: mật độ
quang; K: hệ số tỷ lệ, K = ε.l
Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang được trình bày trên hình 1.1.
Nguồn
bức xạ
liên tục

Bộ phận
tạo tia
đơn sắc

Cuvet
đựng
dung dịch

Detectơ

Chỉ thị
kết quả

Hình 1.1. Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang


12
Sơ đồ máy so màu quang điện hai chùm tia được trình bày trên hình 1.2.















Hình 1.2. Sơ đồ nguyên tắc hệ thống máy UV – VIS hai chùm tia
1- Đèn vonfram; 2- Cuvet chứa dung dịch so sánh; 3- Kính lọc sáng; 4-
Cuvet chứa dung dịch phân tích; 5- Tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện
ngoài; 6- Gương; 7- Tế bào quang điện; 8- Điện kế để chuẩn hóa 100% T.
1.4.2. Các điều kiện tối ƣu của một phép đo quang
1.4.2.1. Sự đơn sắc của bức xạ điện từ
Định luật Lambert – Beer càng chính xác hay là sự phụ thuộc D = f (C) càng
tuyến tính nếu bức xạ đơn sắc chiếu vào dung dịch càng đơn sắc.
1.4.2.2. Bƣớc sóng tối ƣu – bƣớc sóng cực đại λ

max

Mỗi một chất chỉ hấp thụ ánh sáng cực đại tại một bước sóng nhất định gọi là
λ
max
. Do đó, định luật Lambert – Beer càng chính xác cho chất phân tích tại giá trị
λ
max
.


C
%T
100
50
0
A
D
B
2
8
5
4
6

3
7
1

13
1.4.2.3. Khoảng tuyến tính của định luật Lambert – Beer
Định luật Lambert – Beer cho sự phụ thuộc D = f (C) chỉ tuyến tính trong
một khoảng giá trị nồng độ nhất định, gọi là khoảng tuyến tính C
min
- C
max
, phụ
thuộc vào máy đo, dung dịch phân tích (hình 1.3).

Hình 1.3. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ
1.4.2.4. Các yếu tố khác
Khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu ngoài sự phụ thuộc vào nồng
độ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thuốc thử: một chất phân tích X có thể tạo
phức màu với nhiều thuốc thử khác nhau nhưng trong đó bao giờ cũng có một thuốc
thử tối ưu; thời gian tạo phức màu: hầu như trong thực tế thì mỗi dung dịch phức
màu chỉ bền trong một khoảng thời gian nhất định; môi trường pH: dùng axit, dung
dịch đệm để tạo môi trường.
1.4.3. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng
1.4.3.1. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn
Xây dựng đường chuẩn D = f (C)
Nguyên tắc: chuẩn bị một dãy dung dịch chất chuẩn cần phân tích có nồng
độ chính xác khác nhau, tăng dần: C
1
, C
2
, C
3
, C
4

, C
5
,…
Thêm thuốc thử phân tích, tạo môi trường phù hợp.
Đo mật độ quang cho các dung dịch chuẩn ta được các giá trị D
1
, D
2
, D
3
, D
4
,
D
5
,…
D
C
min

C
max

C


14
Xây dựng đồ thị D = f (C) theo dạng tuyến tính bậc một: y = ax + b ( hình
1.4 ).

Hình 1.4. Đường chuẩn của phương pháp đo quang
Chuẩn bị dung dịch phân tích trong điều kiện tương tự như dung dịch chuẩn,
đưa vào máy đo mật độ quang D
x
, dựa vào phương trình của đồ thị để xác định C
x
.
Đặc điểm của phương pháp:
Ưu điểm: dễ làm, rất thuận tiện khi phân tích hàng loạt nhiều mẫu, có độ
chính xác cao, thường có thể loại bỏ được sai số hệ thống.
Nhược điểm: dung dịch chuẩn thường có thành phần không giống như dung
dịch mẫu phân tích nên có thể có những ảnh hưởng mà ta không xác định được,
nhiều thao tác nên tốn thời gian.
1.4.3.2. Phƣơng pháp thêm chuẩn
Đo mật độ quang D
x
cho dung dịch phân tích có nồng độ C
x
: D
x
= K.C
x
.
Thêm vào dung dịch phân tích một lượng chính xác chất chuẩn phân tích C
ch
,
đưa vào máy đo mật độ quang, được giá trị D: D = K.(C
x
+ C
ch

).
CchCx
Cx
D
Dx



 C
x
=
DxD
CchDx

.

D
D
5

D
4

D
x

D
3

D

2

D
1

C
1

C
2

C
3

C
x

C
4

C
5

C


15
Ưu điểm của phương pháp là loại bỏ được ảnh hưởng của các thành phần
khác có trong dung dịch phân tích, dễ viết chương trình cho máy. Tuy nhiên,
phương pháp này cũng có hạn chế là tốn thời gian, yêu cầu phải rất tuyến tính (K

như nhau trong hai phép đo).
1.4.3.3. Phƣơng pháp vi sai
Để mở rộng khoảng nồng độ có thể xác định được bằng phương pháp trắc
quang người ta dùng phương pháp đo trắc quang vi sai. Phương pháp này thường áp
dụng để xác định các nồng độ lớn, giảm sai số của thuốc thử thừa, của phép đo nói
chung. Nội dung của phương pháp trắc quang như sau:
Đo mật độ quang D
x
cho dung dịch phân tích so với dung môi.
Đo mật độ quang của dung dịch chuẩn C
1
và C
2
(C
2
> C
1
) so với dung môi
được các giá trị D
1
, D
2
.
Nếu ta dùng dung dịch có nồng độ C
1
làm dung dịch so sánh để đo mật độ
quang của dung dịch có nồng độ C
2
và C
x

thì ta có:
D
tđ
= D
2
- D
1
= K.(C
2
- C
1
)
D
tđ
(X) = D
x
- D
1
= K.(C
x
- C
1
)

1
12
)( CCx
CC
XDtđ
Dtđ





1
)12).((
C
Dtđ
CCXDtđ
Cx 




1.5. Tình hình nghiên cứu, kiểm soát kim loại nặng ở một số nƣớc trên thế giới
và ở Việt Nam [3, 6, 17]
Sắt có vai trò quan trọng rất lớn đối với cơ thể con người, đặc biệt là với phụ
nữ mang thai. Trong thời gian mang thai, vấn đề thường gặp nhất của phụ nữ chính
là thiếu máu. Thiếu máu thiếu sắt là vấn đề sức khoẻ, làm tăng nguy cơ trẻ chậm phát
triển ngay từ trong bụng mẹ, sinh ra nhẹ cân, sanh non, suy dinh dưỡng, hoặc tử vong
chu sinh ở mẹ và con. Theo kết quả điều tra do Viện Dinh Dưỡng tiến hành năm 1988-
1990 trên 2471 phụ nữ tuổi sinh đẻ thì tỉ lệ thiếu máu ở thai phụ vùng nông thôn là
49% (3 tháng cuối là 59%), và ở Hà Nội là 41% (3 tháng cuối là 48%). Tỉ lệ thiếu máu


16
ở thai phụ toàn quốc năm 2000 là 32,2%, ở vùng Đông Nam Bộ là 34,3%. Năm 2006,
tỷ lệ phụ nữ thiếu sắt khi mang thai ở Việt Nam lên tới 37,6%. Tỉ lệ thiếu máu thai
phụ tại TP.HCM năm 2007 là 17,5%, là vấn đề sức khỏe cộng đồng tại TP.HCM.
Chương trình phòng chống thiếu máu dinh dưỡng là chương trình quốc gia, được triển

khai trên toàn TP.HCM từ năm 2005 với hoạt động chủ yếu là bổ sung viên sắt và
truyền thông về kiến thức phòng chống thiếu máu cho thai phụ.
Để có cơ sở định hướng cho chiến lược can thiệp nhằm cải thiện tình trạng thiếu
máu ở thai phụ, góp phần cải thiện tầm vóc của giống nòi bắt đầu từ sự phát triển của
bào thai, Trung tâm Dinh dưỡng (TTDD) đã tiến hành khảo sát tình trạng thiếu máu và
thiếu sắt ở thai phụ tại TP.HCM năm 2007 với mục đích xác định tỉ lệ thiếu máu, thiếu
sắt, sắt dự trữ thấp và các yếu tố liên quan đến tình trạng thiếu máu và thiếu sắt của thai
phụ tại TP.HCM. Nguyên nhân gây thiếu sắt ở thai phụ là chế độ ăn uống không đủ,
ăn các thực phẩm thiếu sắt hoặc mắc các bệnh về đường ruột, rối loạn tiêu hóa nên
không hấp thu được sắt. Ngoài ra, cũng có một số nguyên nhân khác như bà mẹ bị
nhiễm giun, gây chảy máu âm thầm qua đường ruột cũng có nguy cơ thiếu sắt cao.
Nhu cầu sắt của phụ nữ mang thai tăng lên từ 18 – 30mg/ngày. Nếu chỉ dựa
vào ăn uống đơn thuần thì khó đạt đủ lượng sắt cần thiết đó. Các trung tâm phòng
ngừa và kiểm soát bệnh tật khuyên phụ nữ có thai phải dùng 30mg sắt nguyên
tố/ngày để dự phòng thiếu máu, nhiều loại thuốc bổ thai kỳ đáp ứng được liều lượng
này. Tuy nhiên, liều lượng tùy thuộc vào mức độ thiếu máu, nhưng có thể thêm vào
lượng sắt bổ sung hàng ngày của thai kỳ từ 60 – 120mg sắt nguyên tố/ngày. Bạn
phải tuân thủ theo sự chỉ dẫn của bác sỹ, không bao giờ dùng quá liều kê trong toa.
Để hấp thụ tốt, bạn nên uống viên sắt lúc đói. Bên cạnh đó, chế độ dinh dưỡng sẽ có
tác dụng dự phòng, hỗ trợ trong việc cung cấp sắt.
Trên thế giới cũng đã có những nghiên cứu về hàm lượng sắt trong các loài
nghêu và hàu rất đáng được quan tâm, cụ thể là tạp chí Science Drirect số 49 năm
2004 của nhóm tác giả Stephen De Mora, Scott W. Fowler, Eric Wyse, Sabine
Azemard. Bằng phương pháp so màu quang phổ khối Plasma, các nhà khoa học đã
phân tích được hàm lượng sắt trong các loài nghêu và hàu thu thập được từ các
Vịnh, vùng biển Bahrain, Oman, Qatar và các tiểu Vương quốc Ả rập có giá trị từ


17
90-500ppm. Ngoài ra hàm lượng các kim loại nặng như Cd, Cu ,Ni, Pb, Zn, nguy

hiểm hơn là Hg cũng có mặt với hàm lượng rất cao trong nghêu và sò.
1.6. Giới thiệu về một số loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ có giá trị kinh tế ở
Việt Nam [1, 8, 11, 19]
1.6.1. Đặc điểm cấu tạo và sinh lý
Có cấu tạo tương đối đồng nhất trong cả lớp, cơ thể dẹp và đối xứng hai bên.
Phần lớn lớp hai mảnh vỏ sống ít hoạt động, di chuyển chậm trong bùn đất, trên giá
thể hay bám trên đá và thích nghi với đời sống lọc nước. Vỏ gồm hai mảnh, che kín
hai bên thân và dính với nhau ở mặt lưng nhờ dây chằng và các khớp. Một số loài
hai mảnh vỏ sống bám trên một mảnh vỏ (hàu) có hai vỏ phát triển không đồng đều:
một vỏ chứa toàn bộ cơ thể và một vỏ biến thành nắp đậy.
Tốc độ sinh trưởng của nhuyễn thể hai mảnh vỏ là kết quả của sự tác động
các yếu tố như: nhiệt độ nước, thức ăn, mật độ nuôi, dòng chảy, độ ô nhiễm của môi
trường…
Phần lớn lớp hai mảnh vỏ ăn các động vật và thực vật nổi, các vụn hữu cơ
lắng đọng, giáp xác…Dòng nước đưa thức ăn vào ở phía sau cơ thể và di chuyển
hình chữ U trong khoan áo rồi thoát ra ngoài cũng ở phía sau cơ thể.
1.6.2. Một số loài đại diện trên biển của loài nghêu
1.6.2.1. Nghêu dầu: Tên khoa học: Meretrix meretrix LinnÐ, 1758


Vỏ có dạng hình tam giác, da vỏ màu nâu, trơn bóng. Mặt trong của vỏ màu
trắng, mép sau có màu tím đậm. Cá thể lớn có chiều dài 130mm, cao 110mm, rộng


18
58mm. Nghêu dầu được dùng làm thực phẩm cho tiêu thụ nội địa và có giá trị xuất
khẩu.Thịt có mùi vị thơm ngon và nhiều đạm.
Ở Việt Nam, nghêu dầu được phân bố tập trung ở các vùng biển thuộc các
tỉnh Nghệ An, Thanh Hóa, Thái Bình, Nam Định, Bến Tre, Tiền Giang.
1.6.2.2. Nghêu trắng: Tên khoa học : Meretrix lyrata (Sowerby, 1851)

Hình dạng rất giống nghêu dầu, nhưng kích thước nhỏ hơn. Mặt ngoài vỏ
màu vàng nhạt hoặc màu trắng sữa, một số cá thể có vân màu nâu. Mặt trong vỏ có
màu trắng. Nghêu lớn có chiều dài 40 – 50mm, có chiều rộng 30 – 35mm. Thịt
nghêu trắng thơm ngon, được chế biến các món ăn đặc sản. Nghêu có giá trị xuất
khẩu quan trọng.
Ở Việt Nam, nghêu phân bố nhiều ở các tỉnh Trà Vinh, Tiền Giang, Bến Tre,
Sóc Trăng, và Cần Giờ (Thành phố Hồ Chí Minh).
1.6.2.3. Nghêu lụa: Tên khoa học: Paphia undulata (Born, 1778)




19
Vỏ cỡ trung bình, tương đối mỏng, có hình bầu dục dài, dài 54mm, cao
30mm, rộng 16mm. Da vỏ láng, có vòng sinh trưởng min sắp xếp khít nhau, mặt vỏ
có nhiều vân phóng xạ màu tím gấp khúc dạng hình mạng lưới. Thịt nghêu thơm
ngon, được chế biến thành các món ăn đặc sản. Nghêu lụa là loài xuất khẩu có giá
trị.
Ở Việt Nam, nghêu lụa được phân bố nhiều nhất ở khu vực ven biển miền
Trung đến Nam Bộ từ vùng dưới triều đến vùng biển nông, đáy bùn cát. Tập trung
chủ yếu ở Hà Tiên, Rạch Giá, quanh đảo Bà Lụa, Bình Thuận.
1.6.3. Một số loài đại diện trên biển của loài hàu
Tên khoa học : Ostrea rivularis



Hàu hay hào hay hầu là loài động vật nhuyễn thể thuộc nhóm giáp xác hai

mảnh vỏ trong họ hàng nghêu, sò nhỏ sống ở bờ biển, ở các ghềnh đá ven bờ biển
hay các cửa sông, sống bám vào một giá thể như bám vào đá thành tảng, các rạn đá,
móng cầu, ăn sinh vật phù du và các sinh vật trong bùn, cát, nước biển Hàu cũng
được coi là một loại hải sản sống dưới nước. Thịt hàu ngon và ngọt, rất giàu chất
dinh dưỡng, có chứa protein, glucid, chất béo, kẽm, magiê, canxi,…
Hàu có kích thước tương đối lớn so với các loài nghêu, đặc biệt là mảnh vỏ
của hàu lớn hơn nhiều so với cơ thể của chúng. Vỏ của hàu màu đen, xù xì.
Ở Việt Nam hàu phân bố đều ở các tỉnh Thừa Thiên Huế, Thanh Hóa, Thái
Bình, Nam Định.
1.6.4. Giá trị kinh tế của nhuyễn thể hai mảnh vỏ
Các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ lọc nước lấy thực vật và động vật nổi làm
thức ăn nên chúng là thành viên quan trọng tham gia vào quá trình làm sạch nước.


20
Thí dụ một con hàu làm lắng 1.0875 g bùn/ngày, một con vẹm xanh (Mytilus) lọc 3-
5 lít nước/ngày…
Thịt nhuyễn thể có mùi vị thơm ngon và nhiều đạm, chúng là thức ăn quan
trọng, cần thiết và phổ biến đối với con người và có giá trị xuất khẩu cao.
Các vỏ trai có lớp xà cừ đẹp dùng cho đồ gỗ khảm trai và cho hàng mỹ nghệ.
Ngoài ra, các phần cơ thể của nhuyễn thể được dùng làm nguyên liệu sản
xuất các đồ dùng rất độc đáo như sản xuất khuy áo bằng vỏ trai, ở một số vùng biển
dùng vỏ sò để nung vôi.

21
CHƢƠNG 2
THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất
2.1.1. Thiết bị
Máy đo quang Jasco |V| - |5|3|0|UV/VIS Spectrophotometer của Nhật Bản
Lò nung, cân phân tích

Hình 2.1. Máy đo quang Jasco |V| - |5|3|0|UV/VIS Spectrophotometer

Hình 2.2. Giá đựng cuvet Hình 2.3. Màu của dung dịch phức
sunfosalixilat sắt