Nghiên cứu xác định một số dạng selen trong hải sản bằng phương pháp VonAmpe hòa tan

1
MỞ ĐẦU

Vai trò quan trọng của vết các nguyên tố trong khoa học, công nghệ và đời
sống đã được biết đến từ lâu. Chính vì vậy, nhiều phương pháp phân tích hàm lượng
vết các nguyên tố trong các đối tượng khác nhau đã được nghiên cứu, trong đó
nhiều phương pháp tiêu chuẩn hóa đã được xây dựng.
Nhưng để nghiên cứu giải thích một cách khoa học và chính xác tính và độ
độc; quá trình sinh hóa, sinh địa hóa; quá trình chuyển hóa và tích lũy sinh học …
vết các nguyên tố, việc xác định hàm l
ượng tổng vết các nguyên tố là chưa đủ, mà
còn phải dạng tồn tại của chúng trong các đối tượng nghiên cứu.
Với độ nhạy, độ chính xác và tính chọn lọc cao và nhất là có thể phân tích
trực tiếp được dạng tồn tại vết các nguyên tố, phương pháp Von-Ampe hòa tan đã
trở thành phương pháp phân tích hiện đại được lựa chọn để nghiên cứu phân tích
trực tiếp dạng các nguyên tố trong các mẫu sinh-y-dược học, l
ương thực thực phẩm,
môi trường.
Mặt khác, selen (Se) là nguyên tố hai mặt trong đời sống, vừa có thể đóng
vai trò là nguyên tố vi lượng vừa có thể là độc tố môi trường có độ độc cao. Khoảng
nồng độ Se được phép có mặt trong cơ thể người mà không gây độc hại là rất hẹp
và tùy thuộc vào dạng tồn tại của Se. Lượng Se nên đưa vào cơ thể người hàng ngày
khoảng 50-200µg/ngày [1].
Trong cơ thể ng
ười, Se có thể tham gia vào các quá trình sinh hóa, cần thiết
cho chức năng tế bào, tạo thành trung tâm hoạt hóa một số Enzym [2]. Nếu sử dụng
quá liều lượng giới hạn, Se có thể gây độc cho người. Các triệu chứng ngộ độc Se là
hơi thở có mùi hôi của tỏi, rối loạn tiêu hóa, rụng tóc, bong tróc móng tay-móng
chân, mệt mỏi, kích thích và tổn thương thần kinh và nếu nặng có thể gây xơ gan,

phù phổi dẫn đến tử vong.
Xuất phát từ nhữ
ng lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài luận án “Nghiên cứu
xác định một số dạng selen trong hải sản bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan”.



2
* Mục tiêu của luận án:
Nghiên cứu một cách hệ thống, xác lập các điều kiện từ lấy, bảo quản, xử lý,
chiết tách, làm giàu đến ghi đo xác định chính xác và tin cậy một số dạng selen
trong mẫu hải sản.
*Nhiệm vụ của luận án:
1. Nghiên cứu tính chất điện hóa, xác lập các điều kiện và thông số máy tối ưu
xác định các dạng selenit (Se(IV)), selencystin (Se-Cyst), dimetyl diselenua (DMDSe)
bằng ph
ương pháp Von-Ampe hòa tan trên điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE).
2. Nghiên cứu điều kiện và quy trình lấy, bảo quản và xử lý mẫu đảm bảo
nguyên trạng và toàn vẹn dạng selen trong mẫu hải sản.
3. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu, chiết tách làm giàu, ghi đo xây dựng quy
trình xác định chính xác và tin cậy Se tổng, dạng Se vô cơ và Se hữu cơ trong mẫu
hải sản bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan sử dụng điện c
ực HMDE làm điện
cực làm việc.
4. Đánh giá phương pháp, quy trình và áp dụng phân tích selen tổng và dạng
selen trong mẫu thật.
* Đóng góp mới của Luận án
1. Đã nghiên cứu thiết lập các điều kiện tối ưu, lần đầu tiên ở Việt Nam, xây
dựng thành công phương pháp xác định riêng rẽ các dạng Se(IV), Se-Cyst, DMDSe
cũng như đồng thời chính xác và tin cậy hai dạng Se(IV) và Se-Cyst bằng cùng một

phép ghi đo DPCSV.
2. Đã nghiên cứu thành công kỹ thu
ật chiết tách tối ưu, toàn vẹn và định
lượng các dạng selen từ mẫu hải sản.
3. Đã nghiên cứu thiết lập được quy trình hoàn chỉnh từ lấy, bảo quản, xử lý
mẫu, chiết tách và xác định ba dạng selen (Se(IV), Se-Cyst, DMDSe) trong mẫu cá
Khoai, tôm Sú và Mực bằng phương pháp DPCSV.
* Phương pháp nghiên cứu
Luận án được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm. Từ những nghiên
cứu tài liệu tham khảo trong và ngoài nước, chúng tôi ch
ọn phương pháp Von-
Ampe hòa tan catot xung vi phân để nghiên cứu, xác định hàm lượng tổng, dạng tồn
tại vô cơ, dạng tồn tại hữu cơ của selen trong các mẫu hải sản.


3
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN

1.1. DẠNG SELEN TRONG TỰ NHIÊN VÀ TÁC ĐỘNG CỦA CHÚNG ĐỐI
VỚI SỨC KHỎE CON NGƯỜI
1.1.1. Dạng selen trong tự nhiên
Selen ít phổ biến trong tự nhiên, có nguồn gốc từ việc phun núi lửa, có trong
sunphua kim loại như đồng, niken, sắt, chì và trong các khoáng vật hiếm như
Cu
2
Se, PbSe và As
2
Se. Selen là nguyên tố chiếm thứ 17 trên vỏ trái đất về khối
lượng. Hàm lượng của selen trên bề mặt trái đất là không đồng đều [3].
Sự có mặt của selen trong sinh học và môi trường rất đa dạng. Ví dụ, selen

trong đất đá khoảng từ 0,1 ppm (các khu vực thiếu Se của New Zealand) đến 1200
ppm (một vùng ở Ireland). Khoảng nồng độ rộng cũng được tìm thấy trong trong các
loại nước không chứa muối, chiếm từ khoả
ng 0,1 µg/lit đến 9 mg/lit [3]. Selen trong
nước biển khoảng 0,05-0,5 µg/lit. Selen trong thực vật chiếm khoảng 0,1 mg/kg khô
và trong động vật khoảng 0,1-vài mg/kg ướt [2].
Selen trong tự nhiên tồn tại chủ yếu ở ba trạng thái ôxy hóa: Se
+6
, Se
+4
và Se
-2
.
Selen vô cơ tồn tại chủ yếu trong đất và nước [3-6], tuy nhiên chúng cũng
được tìm thấy trong các cơ thể sống (động, thực vật và vi sinh vật) [2,6].
Các selen hữu cơ như dimetyl selenua (CH
3
)
2
Se, dimetyl diselenua
(CH
3
)
2
Se
2
và dimetylselenon (CH
3
)
2

SeO
2
được tạo ra từ nước thải, bùn, đất đá và
cũng được tìm thấy trong một số nước tự nhiên [3] và trong các cơ thể sống [2,4].
Trong các cơ thể sống, selen chủ yếu tồn tại ở dạng aminoaxit, như selencys-
tin, selencystein, selenmethionin, selenglutathion, và các selenprotein [2,4,5].
Trong thủy-hải sản có chứa hàm lượng lớn selen [2,106], các dạng selen
được tìm thấy dưới dạng selen vô cơ như selenit, selenat và selen hữu cơ như
selenmethionin, selencystein, selencystin, selenprotein [1,2,63,88,106].
Một số hoạ
t động của con người làm thay đổi sự phân bố của selen trong môi
trường. Trong công nghiệp bán dẫn và điện tử, trong công nghiệp hoá chất, công


4
nghiệp thủy tinh và trong nông nghiệp người ta đều sử dụng selen. Chính các quá
trình sản xuất này và bản thân các sản phẩm của chúng cũng đưa selen vào môi
trường làm thay đổi lại sự phân bố của selen.
Bảng 1.1: Các dạng selen trong môi trường và hệ sinh học [2,5,7]
Tên Viết tắtCông thức hóa học
Selenit Se(IV) SeO
3
2
–

Selenat Se(VI) SeO
4
2
–
Selencystin Se-Cyst H

3
N
+
CH(COO
–
)CH
2
SeSeCH
2
CH(COO
–
)NH
3
+
Selenmethionin SeMe
t
H
3
N
+
-CH(COO
–
)-CH
2
-CH
2
-Se-Me
Selencystein H
3
N

+
-CH(COO
–
)-CH
2
-SeH
Dimetyl selenu
a
DMSe (CH
3
)
2
Se
Ion trimetyl selen TMSe (CH
3
)
3
Se
+
Se-metyl-selencystein H
3
N
+
-CH(COO
–
)-CH
2
-Se-Me
Se-metyl-
selenmethionin

H
3
N
+
-CH(COO
–
)-CH
2
-CH
2
-Se
+
(CH
3
)
2
Selencystathionin H
3
N
+
CH(COO
–
)CH
2
CH
2
SeCH
2
CH(COO
–

)NH
3
+

Dimetyl diselenua DMDSe (CH
3
)
2
Se
2
Dimetyl selenon (CH
3
)
2
SeO
2
Selencystamin H
2
N-CH
2
-CH
2
-Se-Se-CH
2
-CH
2
-NH
2

Selenhomocystein H

3
N
+
-CH(COO
–
)-CH
2
-CH
2
-SeH
γ-Glutamyl-Se-
metylselencystein

H
3
N
+
CH(COO
–
)CH
2
CH
2
CONHCH(COO
–
)CH
2
SeCH
3

1.1.2. Tác động của selen đối với sức khỏe con người
Ở người, selen là chất dinh dưỡng vi lượng. Selen với chức năng tham gia
tạo các enzym chống ôxy hoá như các glutathion peroxyđaza (GSHPx) và một vài
dạng nhất định của thioredoxyn reductaza. Selen tham gia xúc tác trong phản ứng
chuyển hóa thứ cấp, ức chế các gốc tự do sinh ra từ quá trình perôxyt hóa lipit và
cũng ức chế khả năng gây độc của các kim loại nặng: Hg, Pb, As, Cd và Sn [2,6,8].
Những nghiên cứu gần đây cho th
ấy nhiều tác dụng của selen đối với con người:
Những người tiêu thụ 54-90µg selen hàng ngày sẽ giảm nguy cơ mắc hen
(suyễn) xuống một nửa so với những người tiêu thụ 23-30µg.
Selen có tác dụng làm ức chế các khối u gây ung thư tiền liệt tuyến, tăng
cường khả năng chống phóng xạ và tia tử ngoại. Ngưỡng có lợi của selen trong


5
khoảng 50-200µg/ngày cho mỗi người [9,10]. Theo khuyến cáo, lượng selen nam
giới nên dùng hằng ngày là 80µg và nữ giới là 55µg [10].
Nguồn dinh dưỡng selen đến từ các loại quả hạch, củ họ hành, tỏi, ngũ cốc,
thịt, cá và trứng. Ngoài ra còn nhiều dạng thực phẩm khác cung cấp nhiều selen như
các loại hải sản [3,6] .
Tổ chức Y tế thế giới (WHO) tính toán, hàm lượng selen trong máu người
trung bình phải đạt trên 0,15 µg/ml thì mớ
i đủ lượng cần thiết cho cơ thể. Những
kết quả nghiên cứu của WHO khẳng định nguyên tố selen có vai trò sinh học rất lớn
đối với sức khoẻ con người. Điều tra dịch tễ học tại Mỹ và Bắc Âu cho thấy sự liên
hệ giữa thiếu hụt selen và sự gia tăng mắc bệnh tim mạch, huyết áp cao, não dẫn
đến tử vong đối với con người. Thiếu h
ụt selen có thể dẫn tới các bệnh có liên quan
tới chức năng tim mạch được gọi là bệnh Keshan. Sự thiếu hụt selen cũng đóng góp

(cùng với thiếu hụt iot) vào bệnh Kashin-Beck, là loại bệnh tạo ra sự teo dần, thoái
hoá và chết hoại của các mô chất sụn. Nếu thiếu hụt selen có thể sinh ra các triệu
chứng của giảm hoạt động tuyến giáp, bao gồm sự mệt mỏi, bướu cổ, chứ
ng ngu
độn và sảy thai [3].
Bên cạnh những tác dụng có lợi thì selen cũng là một độc độc tố khi ở
nồng độ cao.
Selen nguyên tố và phần lớn các selenua kim loại có độc tính tương đối thấp
do chúng có hiệu lực sinh học thấp. Ngược lại, các selenat và selenit lại cực độc hại.
Các hợp chất hữu cơ chứa selen như dimetyl selenua, dimetyl diselenua,
selenmethionin, selencystein, selencystin và metylselencystein, tất cả các chất này
đều có hiệu lực sinh học cao và độc hạ
i khi ở liều lượng lớn [3].
Chính vì những ưu điểm của selen và ranh giới giữa tác dụng tích cực và tiêu
cực của selen có liên quan chặt chẽ tới sức khoẻ con người, cho nên việc nghiên cứu
phương pháp xác định chính xác, nhạy và độ chọn lọc cao Se là rất cần thiết.





6
Bảng 1.2: Giá trị liều gây chết trên chuột (thỏ) của các dạng selen [2]
Dạng selen
Liều lượng gây chết
(mg Se/kg trọng lượng)
Na
2
SeO
3

7 (LD
50
, chuột, ở miệng)
2,3 (LD
50
, thỏ, ở miệng)
3,25-3,5 (M, chuột, ở bụng)
3 (M, chuột, trong tĩnh mạch)
Na
2
SeO
4
5,25-5,75 (M, chuột, ở bụng)
Se-Cyst 4 (M, chuột, ở bụng)
SeMet 4,25 (M, chuột, ở bụng)
DMSe 1.600 (LD
50
, chuột, ở bụng)
TMSe 49,4 (LD
50
, chuột, ở bụng)
Se nguyên tố 6.700 (LD
50
, chuột, ở miệng)

+ M: liều gây chết nhỏ nhất
+ LD
50
: liều gây chết trung bình
1.2. TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA SELEN

Hoạt tính điện hóa của Se(IV) đã được nghiên cứu từ rất lâu và trong nhiều
nền khác nhau. Các tác giả đã xác định được 3 sóng khử ứng với các quá trình khử
Se(IV) đến các mức ôxy hóa +2, 0, và -2 tùy thuộc vào pH, tuy nhiên trong dung
dịch loãng hai sóng đầu hòa làm một.
Lingane và Niedrach [11] nhận thấy SeO
3
2-
cho một sóng khuếch tán trên
điện cực thủy ngân giống như của SO
3
2-
. Theo các tác giả này sóng khử của SeO
3
2-

trong môi trường đệm amoni ứng với bước khử Se
+4
về Se
-2
.
Speranskaya [12] cũng ghi nhận hai sóng khử của Se(IV) trong môi trường
axit: sóng thứ nhất ứng với sự khử về selen nguyên tố, sóng thứ hai ứng với sóng
khử từ selen nguyên tố đến Se
-2
. Sóng thứ hai đi kèm với sóng khử của H
+
.


7

G.D. Christian và các cộng sự (CCS) [13] cũng đã có nhiều nghiên cứu cực
phổ của Se(IV) trong các môi trường khác nhau. Trong môi trường H
2
SO
4
quan sát
được 2 sóng khử: sóng thứ nhất kéo dài là sóng khuếch tán không thuận nghịch,
sóng thứ hai rõ nét, là sóng khử thuận nghịch. Khi tăng nồng độ H
2
SO
4
, thế bán
sóng thứ nhất dịch chuyển về phía âm hơn (-0,268 V ÷ -0,318 V); còn sóng thứ hai
dịch chuyển về phía dương hơn (-0,92 V ÷ -0,79 V). Trong môi trường axit HCl,
HNO
3
, HClO
4
, kết quả hoàn toàn tương tự như trong nền H
2
SO
4
. Tuy nhiên, trong
nền HCl sóng thứ nhất trộn lẫn với sóng hòa tan Hg do đó gây khó khăn khi ghi đo.
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sóng cực phổ Se(IV) sử dụng đệm
ortho-photphat 0,2M thì trong môi trường axit, hai sóng đầu quan sát được là tương
tự như các trường hợp trên. Tuy nhiên ở khoảng pH = 3 xuất hiện sóng thứ 3 không
thuận nghịch với E
1/2
= -1,2 V (so với SCE). Trong khoảng pH = 4,3÷6,5 sóng này

thu được là rõ ràng. Dòng khuếch tán của sóng thứ nhất đạt giá trị cực đại trong
dung dịch axit có pH < 2,9. Ở các giá trị pH lớn hơn thì dòng khuếch tán giảm
tuyến tính với sự tăng của pH, tuy nhiên khi nồng độ Se(IV) lớn thì dòng khuếch
tán bắt đầu giảm ở giá trị pH thấp hơn [13].
Tóm lại:
Se(IV) cho ba sóng cực phổ tùy thuộc vào pH của dung dịch. Dòng giới hạn của
tất cả các sóng
đều là dòng khuếch tán nhưng chỉ có sóng thứ hai là thuận nghịch.
Sóng thứ nhất tương ứng với bước khử trao đổi 4e của Se(IV) để tạo thành
Selenua thủy ngân HgSe:
SeO
3
2-
+ 6H
+
+ 4e → HgSe + 3H
2
O
Sóng thứ hai là sóng khử 2e của HgSe để tạo H
2
Se:
HgSe + 2e + 2H
+
→ Hg + H
2
Se
Sóng thứ ba tương ứng với bước khử 6e từ Se
+4
về Se
-2

:
SeO
3
2-
+ 6H
+
+ 6e → Se
2-
+ 3H
2
O
(Hg)


8
Bảng 1.3: Thế bán sóng (E
1/2
) của Se(IV) trong một số nền
Nền điện li Thế bán sóng thứ nhấtThế bán sóng thứ hai Điện cực so sánh
HNO
3
0,1M

HNO
3
1M
HNO
3
2M

KNO
3
2M

HCl 0,1M
HCl 1M

HClO
4
0,1M

-0,083
-0,021
-0,34
-0,185
-0,011
-0,101
-0,098
-0,561
-0,411
-0,850
-0,861
-0,541
-0,511
-0,541
SCE
SCE
Đáy anot Hg
SCE
SCE

SCE
SCE

Bên cạnh dạng Se(IV) vô cơ hoạt động điện hóa tốt thì dạng Se(VI) vô cơ
không có hoạt tính điện hóa vì tốc độ khử điện cực rất nhỏ.
Hoạt tính điện hóa của một số dạng selen hữu cơ đã được nghiên cứu như
DMDSe
,
Se-Cyst, trong đó Se-Cyst đã có một vài công bố đề cập tới từ những năm
80 [14]. Theo R. A. Grier và CCS [14] quan sát thấy pic của Se-Cyst ở thế đỉnh pic
-0,45V trong nền HClO
4
0,1M hoặc H
2
SO
4
0,1M khi quét CSV. Maria
Ochsenkühn-Petropoulou và CCS [9] đã quan sát thấy pic của Se-Cyst ở thế đỉnh
pic

-0,33

± 0,05 (V) trong nền HCl 0,1M và của DMDSe ở -0,22 ± 0,03 (V) trong
nền (CH
2
Cl
2
+ LiClO
4
0,2M/EtOH + HCl 0,06M) khi ghi DPCSV. Rugayah

Mohamed và CCS đã thu được một pic khử rõ nét của DMDSe ở -300 mV trong
nền HCl 0,05M khi quét CV [15].
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SELEN
1.3.1. Các phương pháp phân tích hàm lượng tổng selen
1.3.1.1. Phương pháp quang phổ phân tử
Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu của chất
phân tích với một thuốc thử nào đó. Ghi đo độ hấp thụ quang của phức màu ta sẽ
biết được nồng độ chất phân tích.
Phương pháp thông dụng để xác định Se dự
a trên phản ứng tạo mầu của
Se(IV)

với các o-diamin thơm hoặc với 2,3-diaminonaphtalen ở pH=1.


9
S. Forbes và CCS đã sử dụng phương pháp ghi đo quang phân tử hợp chất
phức màu của selen với 2,3-diaminonaphtalen để xác định hàm lượng Se trong đất
và cây trồng. Kết quả thu được để so sánh với phương pháp DPCSV [16]. Tác giả
Lâm Ngọc Thụ và CCS [17] đã xác định selen trong cây trinh nữ bằng cách chuyển
các dạng selen về Se(VI) sau đó sử dụng thuốc thử triôxyazobenzen để tạo phức với
Se(VI) và tiến hành ghi đo mật độ quang của phức t
ại bước sóng λ = 610nm.
1.3.1.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phương pháp AAS là phương pháp phổ biến nhất để xác định lượng vết Se
trong các mẫu sinh học và môi trường. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu đầu tiên trong
phương pháp AAS là dùng ngọn lửa (FAAS), sau đó là kỹ thuật dùng lò graphit
(GFAAS) và các kỹ thuật khác như nhiệt điện (ET-AAS), hidrua hóa (HG-AAS).
Araz Bidari và CCS đã sử dụng phương pháp GFAAS để xác định hàm
lượng selen trong mẫu nước đạt

được giới hạn phát hiện là 2 µg/l [18].
Bằng phương pháp ET-AAS, Hortensia Méndez và CCS định lượng Se trong
hải sản thu được giới hạn phát hiện là 0,16 µg/g [19]. Isela Lavilla và CCS đã sử
dụng phương pháp ET-AAS để xác định hàm lượng Se trong cá và loài giáp xác với
giới hạn phát hiện là 0,3 µg/g mẫu khô [20]. Suvarna Sounderajan và CCS xác định
hàm lượng tổng Se trong máu động vật và trong mô cá bằng phương pháp ET-AAS
với giới hạn phát hiện Se(IV) là 0,025µg/g [21]. Cũng bằng phương pháp ET-AAS,
các tác giả H. Benemariya và CCS [22] đã xác định hàm lượng Se trong cá, P.
Viñas và CCS [23] đã xác định hàm l
ượng Se trong thức ăn trẻ em.
Phương pháp AAS sử dụng kĩ thuật hidrua hóa cũng được nhiều tác giả áp
dụng để xác định hàm lượng selen tổng đạt được giới hạn phát hiện thấp. Denise
Bohrer và CCS [24] xác định hàm lượng Se trong thịt gà bằng hai phương pháp
GFAAS và HG-AAS với giới hạn phát hiện lần lượt là 1 µg/l và 0,6 µg/l. William R.
Mindak và CCS sử dụng phương pháp HG-AAS xác định Se trong thức ăn với giới
hạn định lượng 0,02 mg/kg [25]. Norooz Maleki và CCS đị
nh lượng Se trong nước và
trong đất dùng phương pháp HG-AAS với giới hạn phát hiện là 10,6 ng/ml [26].



10
1.3.1.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) dựa vào việc ghi đo bước
sóng, cường độ và các đặc trưng khác của bức xạ điện từ do các nguyên tử hay ion
ở trạng thái hơi phát ra.
Khi sử dụng nguồn năng lượng là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện hoặc tia
lửa điện, độ nhạy của phép xác định chỉ đạt cỡ
10
-6

-10
-7
M. Bằng kĩ thuật tạo hợp
chất hiđrua thì độ nhạy của phương pháp đã tăng lên đáng kể. Khi sử dụng nguồn
cảm ứng cao tần plasma (ICP) thì độ nhạy của phương pháp có thể đạt cỡ
µg/l [27].
1.3.1.4. Phương pháp huỳnh quang nguyên tử (AFS)
Phương pháp AFS là một phương pháp rất nhạy để xác định Se. Rosa Sabé
và CCS đã xác định Se trong nước tiểu với giới hạn phát hiện đạt được là 57pg/l và
giới hạn định lượng là 190pg/l [28]. Ana I. Cabañero và CCS cũng sử dụng phương
pháp này để xác định Se và Hg trong các mẫu cá [29].
1.3.1.5. Các phương pháp điện hoá
a. Phương pháp cực phổ
Phương pháp cực phổ là nhóm các phương pháp phân tích dựa vào việc
nghiên cứu đường cong phân c
ực, là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của cường
độ dòng điện vào điện thế khi tiến hành điện phân dung dịch phân tích.
Phương pháp cực phổ cổ điển sử dụng dòng một chiều (DC) có độ nhạy
không cao, thường chỉ xác định được khoảng nồng độ 10
-6
M. Khi sử dụng kĩ thuật
xung vi phân hoặc sóng vuông, độ nhạy của phương pháp cực phổ được cải thiện
đáng kể do loại được dòng tụ điện.
Tác giả Trần Chương Huyến và CCS đã áp dụng phương pháp cực phổ xung
vi phân để xác định selen trong khoảng nồng độ 2.10
-7
- 1.10
-5
M và đã áp dụng
thành công vào phân tích một số mẫu thuốc [30]. Recai İnam và CCS [31] xác định

Se trong máu bằng phương pháp cực phổ xung vi phân sử dụng sóng xúc tác hiđro
và tìm thấy hàm lượng Se tổng trong máu là 620±44 µg/l. Lê Thành Phước và CCS
[32] cũng sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phân để định lượng selen trong
nấm men. Recai İnam và CCS [33] đã sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phân
để định lượng đồng thời Se và Pb trong máu.


11
b. Phương pháp Von - Ampe hoà tan
Trong số các phương pháp điện hóa hiện đại thì phương pháp Von-Ampe
hòa tan là phương pháp có độ nhạy và độ chính xác rất cao, cho phép xác định hàm
lượng vết nhiều nguyên tố
ở những nồng độ cỡ 10
-9
M đến 10
-10
M, trong đó có Se.
David F. Lambert và cộng sự
so sánh các phương pháp phá mẫu khác nhau
xác định Se trong mô cá bằng phương pháp CSV [34]. A.M. Higham và cộng sự
xác định tổng Se, As trong cá ngừ đóng hộp bằng các kỹ thuật điện hóa [35].
Recai
İnam và CCS [36] xác định Se trong sữa bò bằng phương pháp DPCSV trong nền
HCl 0,1M và tìm được khoảng nồng độ tuyến tính là 1,2-75 µg/l. Britta Lange và
CCS xác định Se bằng CSV xúc tác với sự có mặt của Rh(III), sử dụng nền là: HCl
0.3M + 75 ppb Rh(III) và điện phân ở thế −0.2V, cho giới hạn phát hiện 2,4 pM với
thời gian điện phân 50s [37]. Gunnar Mattsson và CCS [38] bằng phương pháp
CSV xác định Se trong nước ngọt với sự có mặt của Cu(II) cho giới hạn phát hiện là
2ng/l. Theo Claudete Fernandes Pereira và CCS có thể xác đị
nh Se bằng phương

pháp DPASV khi sử dụng điện cực vàng, thu được khoảng nồng độ tuyến tính rộng
0.5- 291 ng/m [39].
1.3.1.6. Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA)
Đã có rất nhiều tác giả sử dụng phương pháp NAA để xác định Se trong các
mẫu sinh học, giới hạn phát hiện cỡ µg/l.
Nguyễn Ngọc Tuấn và CCS nghiên cứu xác định selen bằng phương pháp
NAA [40] thu được giới hạn phát hiện thấp, cỡ 0,1 µg. Nguyễn Giằng và CCS bằng
phương pháp NAA đã xác định hàm lượng Hg và Se đi vào cơ thể người qua đường
ăn uống [41].
1.3.1.7. Phương pháp phổ khối (MS)
Sử dụng phương pháp phổ khối kết hợp plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS),
các tác giả đã xác định được Se với giới hạn phát hiện cỡ ng/g [42].
Theo Takafumi Kawano và CCS [43] đã xác định Se trong mẫu sinh học
bằng phương pháp MS đạt được giới hạn phát hiện 90 ng/g. C. B’Hymer và CCS đã
xác định vết Se b
ằng phương pháp HG-ICP-MS và so sánh kết quả thu được với


12
phương pháp PN-ICP-MS. Kết quả cho thấy có sự phù hợp tốt giữa hai phương
pháp [44]. Thierry Guérin và CCS cũng sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định
Se và nhiều kim loại khác trong cá và các hải sản khác [45].
Ngoài các phương pháp nêu trên, trong thực tế còn các phương pháp khác
như phương pháp huỳnh quang phân tử, phương pháp huỳnh quang Rơnghen,
phương pháp động học xúc tác v.v đã được sử dụng để xác định hàm lượng Se
trong các đối tượng khác nhau.
1.3.2. Các phương pháp phân tích dạng selen
1.3.2.1. Khái niệm phân tích dạ
ng
* Thuật ngữ phân tích dạng thường được hiểu theo các ý nghĩa sau:

- Theo ý nghĩa thống kê (Species):
Mô tả việc xác định nguyên tố ở lượng vết có mặt trong mẫu mà không tính
đến dạng hóa học của chúng. Theo hướng này, người ta có thể xác định hàm lượng
nguyên tố theo chiều rộng, ví dụ như phân tích nồng độ nguyên tố theo các vùng
khác nhau trên đại dương [46], hoặc dọc theo chiều dọc cột nước sông hồ ở các độ
sâu khác nhau, hoặc theo mùa trong năm [47].
- Theo ý nghĩa động học (Kinetic):
Nghiên cứu về hoạt tính và những biến đổi của các nguyên tố ở dạng vết, đặc
biệt là sự chuyển hóa từ dạng không hoặc có độc tính thấp của nguyên tố đến dạng
có hoặc không có độc tính cao. Khái niệm này thường được sử dụng trong nghiên
cứu các quá trình sinh hóa [48].
- Theo ý nghĩa hóa học (Chemical Form):
Nghiên cứu đặc tính hóa học tổng thể cũng như s
ự khác biệt của các dạng
hóa học của nguyên tố hàm lượng vết trong mẫu [49,50].
* Phép phân tích dạng có thể được xét theo các cách khác nhau:
- Theo nguyên tố:
Hầu hết các nguyên tố hóa học từ kim loại đến phi kim đã được nghiên cứu,
trong đó dạng tồn tại của các kim loại từ các kim loại phổ biến (Ca, Mg, Fe, Cu, Pb,
Al ) đến các kim loại ít phổ biến như (V, Cr, Mo ) đã được nghiên cứu nhiều nhất
[46-48].


13
Các phi kim tuy chưa được nghiên cứu nhiều như kim loại song số tài liệu đã
công bố về phân tích dạng các phi kim cũng khá nhiều. Trong số các phi kim thì As là
nguyên tố đã được nghiên cứu nhiều nhất. Sau As phải kể đến Se Nhiều tác giả cũng
đã quan tâm đến việc nghiên cứu dạng của C, O, Si trong các đối tượng khác nhau.
- Theo đối tượng phân tích:
Trong các đối tượng phân tích nghiên cứu dạng thì các loại đất [16,26], tiếp

đến là các loại nước đ
ã được nghiên cứu nhiều [21,38]. Có thể do ít hoặc không
phải xử lý mẫu nên nước biển là đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất [46,51,52].
Sau nước biển phải kể đến nước sông, nước hồ là đối tượng chính của phép phân
tích dạng [7,47,53]. Ngoài các đối tượng là nước sạch thì nước thải, bùn, trầm tích
cũng đã được xét đến trong phép phân tích dạng [9,54]. Có thể do cá là một trong
những nguồn tích lũy sinh học quan trọng nên trong thự
c tế, các nhà nghiên cứu
thường chọn cá (nhất là cá biển) làm đối tượng để nghiên cứu phân tích dạng kim
loại trong thực phẩm [1].
Chúng ta cũng cần phân biệt sự khác biệt giữa phân tích dạng và phân tích
phân đoạn. Trong phân tích khi mà việc phân lập, tách chiết các chất có kèm theo
sự biến đổi dạng tồn tại của chất trong mẫu nghiên cứu thì đấy là phép phân tích phân
đoạn. Yêu cầu quan trọng và nghiêm ngặt nhất của phép phân tích dạng hóa học là
ph
ải giữ sao cho không hoặc làm biến đổi ít nhất dạng tồn tại của nguyên tố trong
mẫu, tức là giữ các cân bằng hóa lí trong mẫu vẫn ở trạng thái tự nhiên.
1.3.2.2. Ý nghĩa của phân tích dạng
Phân tích dạng liên kết vết nguyên tố là để đánh giá đặc trưng liên kết và
dung lượng liên kết của vết nguyên tố hóa học trong mẫu, những thông số rất cần
trong nghiên cứu sinh học, độc học, địa hóa, môi tr
ường [49,51,52].
Trong sinh học, để hiểu được cơ chế của các quá trình tích lũy sinh học, vận
chuyển và trao đổi, chuyển hóa sinh học của các nguyên tố dạng vết, thì việc nghiên
cứu về phân tích dạng là hết sức cần thiết. Trên cơ sở nghiên cứu dạng của các
nguyên tố vết cho phép nghiên cứu sự tích lũy sinh học của các độc chất. Ví dụ
trong nước biển nồng độ As chỉ khoả
ng 2 ng/kg nhưng trong cá lượng As đã lên tới
100 mg/kg [55]. Điều này có nghĩa là từ những nồng độ rất nhỏ của một nguyên tố

14
dạng vết trong môi trường nào đó có thể dẫn đến những vấn đề độc hại nghiêm
trọng nếu sự tích lũy sinh học được kết hợp với sự chuyển hóa sinh học thành các
chất độc hại. Nghiên cứu về dạng tồn tại của các nguyên tố còn cho phép nghiên
cứu sự chuyển hóa sinh học, sự tiến triển độc tính cũng như về bản chất sinh học
của các chất độc.
Trong nghiên cứu địa chất, phân tích dạng giúp giải thích sự vận chuyển và
trao đổi chất, quá trình hình thành và phân bố các nguyên tố, đặc biệt các nguyên tố
hàm lượng nhỏ, tồn tại đa dạng trong mẫu. Trên cở sở phân tích dạng của nguyên
tố, nhà địa chất dễ dàng đánh giá trữ lượng cũng như sự phân chia, phân bố của các
nguyên tố.
Nghiên cứu phân tích dạng là những nghiên cứu lý thuyết c
ũng như thực nghiệm .
Nhờ những ưu điểm vượt trội nói trên mà trong vài thập niên gần đây, cùng
với sự phát triển ngày càng cao của khoa học và kỹ thuật phân tích, phép phân tích
dạng đã được nghiên cứu và phát triển mạnh và đã trở thành một lĩnh vực khoa học
quan trọng của phân tích học hiện đại.
1.3.2.3. Các phương pháp phân tích dạng vết selen
a. Sắc ký lỏng hiệu năng cao-plasma cao tần cảm ứ
ng- phổ khối (HPLC-ICP-MS)
Phương pháp HPLC-ICP-MS được ứng dụng rộng rãi trong phân tích dạng
selen [56-59] và nhiều nguyên tố khác, cho độ nhạy rất cao.
Fangshi Li và CCS [60] xác định các dạng Se: TMSe, SeMet, H
2
SeO
3
,
H
2

SeO
4
bằng HPLC-FAAS cho giới hạn phát hiện khoảng 1mg Se/l đối với tất cả
các hợp chất, trong khi đó dùng HPLC-ICP-MS cho giới hạn phát hiện thấp hơn
nhiều, lần lượt là 0,08; 0,34; 0,18 và 0,07 µg Se/l. Cũng bằng phương pháp này,
Maїté Bueno và CCS đã xác định các dạng selen vô cơ (Se(IV), Se(VI)) và hữu cơ
(Se-Cyst) trong nước tự nhiên ở hàm lượng cỡ 10ng Se/l [53]. Gottfried Kölbl [61]
so sánh các phương pháp HPLC-FAAS, HPLC-GFAAS với HPLC-ICP-MS khi xác
định các hợp chất Se trong môi trường nước và kết quả cho thấy phương pháp
HPLC-ICP-MS cho gi
ới hạn phát hiện thấp nhất (0,1 ng/l) so với HPLC-FAAS và
HPLC-GFAAS lần lượt là 10 ng/l và 1 ng/l, đồng thời phương pháp HPLC-ICP-MS
còn cho khoảng nồng độ tuyến tính rộng nhất (10 µg đến 10 mg Se/l). L. Orero


15
Iserte và CCS [62] đã xác định đồng thời các dạng As (As(III), As(V), DMA,
MMA) và Se (Se(IV), Se(VI)) trong trầm tích bằng phương pháp HPLC-ICP-MS
với giới hạn phát hiện nằm trong khoảng 2 ÷ 40 ng/g. X.C Le và CCS đã xác định
được 13 dạng As và Se bằng phương pháp này và đã áp dụng thành công vào việc
xác định dạng AsB và Se-Cyst trong cá ngừ đóng hộp cũng như xác định được 6
dạng asen đường trong trầm tích [63]. Cũng bằng phương pháp HPLC-ICP-MS, các
tác giả đã phân lập các dạng Se trong nước tiểu (TMSe, Se(IV), Se(VI), SeMet,
SeEt) [64], trong tỏi [65] và hành xanh [66].
Có thể nói, ph
ương pháp HPLC-ICP-MS hiện nay là một phương pháp hiệu
quả nhất trong nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới để nghiên cứu xác định các
dạng vết selen và nhiều nguyên tố khác.
b. Sắc ký lỏng hiệu năng cao-plasma cao tần cảm ứng-phổ phát xạ nguyên tử
(HPLC-ICP-AES)

Phổ phát xạ nguyên tử plasma cao tần cảm ứng (ICP-AES) ghép với HPLC
cũng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích dạng selen [2].
Bằng phương pháp này, F. Laborda và CCS đã xác định các dạng selen:
Se(IV), Se(VI) và TMSe trong nướ
c tinh khiết cho giới hạn phát hiện lần lượt là
54ng/l (đối với Se(IV), Se(VI)) và 14ng/l (đối với TMSe) [42].
c. Sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp kỹ thuật hiđrua hóa ghép nối với quang phổ
HG là một quá trình hóa học sản sinh ra chất hyđrua do phản ứng hóa học
của mẫu với một tác nhân khử, tiêu biểu là natri bohydrua. Kỹ thuật hyđrua hóa
ghép với tách HPLC với các phương pháp quang phổ như: HPLC-HG-AAS, HPLC-
HG-AES, HPLC-HG-AFS được sử d
ụng để phân tích dạng vết selen.
Amit Chatterjee và CCS đã xác định dạng SeMet bằng HPLC-HG-AAS cho
giới hạn phát hiện 1,08ng/ml và đã ứng dụng tốt vào phân tích SeMet trong nước
tiểu của người [67]. Carmen Cámara và CCS [68] đã sử dụng phương pháp HPLC-
HG-AAS để xác định các dạng crom và selen (Se(IV), Se(VI)) trong dung dịch.
Ildikó Ipolyi và CCS [69] đã xác định các dạng asen và selen (Se(IV)+Se(VI)) bằng
phương pháp HPLC-HG-AFS đạt được giới hạn phát hiện lần lượt là 1,0; 0,5; 1,0;
0,3 và 0,7 pg đối với Se(IV), As(III), DMA, MMA và As(V). Trong một công trình


16
khác, nhóm các tác giả này công bố, bằng phương pháp HPLC-HG-AFS đã xác
định Se(IV) và các axit selenamino thu được giới hạn phát hiện Se-Cyst, SeMet,
SeEt và Se(IV) lần lượt là 18, 70, 96, và 16 ng/l [70]. Pilar Viñas và CCS [71] cũng
sử dụng phương pháp LC-HG-AFS xác định các dạng selen (Se(IV), Se(VI), Se-
Cyst, SeMet).
d. Kỹ thuật điện hoá hiện đại
Những phương pháp điện hóa hiện đại như điện cực chọn lọc, điện lượng,
thế - thời gian, độ dẫn, cực ph

ổ xung vi phân, cực phổ sóng vuông, Von-Ampe hòa
tan v. v. có thể xác định được gần 30 kim loại cũng như những hợp chất hữu cơ có
các nhóm chức hoạt động điện hóa (trực tiếp) và không hoạt động điện hóa (gián
tiếp) ở nồng độ trong khoảng n.10
- 8
÷ 10
- 10
M.
Trong số các phương pháp phân tích điện hóa, hai phương pháp cực phổ
xung vi phân và Von-Ampe hòa tan catot xung vi phân được ứng dụng nhiều nhất
để xác định dạng vết selen [4,42].
G.E. Batley [72] xác định các dạng selen (Se(IV), Se(VI)) trong nước bị ô
nhiễm bằng phương pháp cực phổ xung vi phân cho giới hạn phát hiện 2 µg/l.
Paulo C. do Nascimento và CCS đã xác định Se(IV) và Se(VI) trong nước biển
bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan với sự có mặt của Cu(II), đạt được giới hạn
phát hiện 0.030 µg/l ở
thời gian điện phân 240 s [73]. Maria Ochsenkühn-
Petropoulou và CCS bằng phương pháp DPCSV xác định một số dạng selen trong
trầm tích với giới hạn phát hiện lần lượt cho Se(IV), Se-Cyst, DMDSe là 0,12; 3 và
0,23 ng/ml [9].
Có thể nói, phương pháp Von-Ampe hòa tan là phương pháp có độ nhạy và
độ chính xác rất cao, cho phép xác định hàm lượng vết nhiều nguyên tố đặc biệt là
xác định dạng các nguyên tố [9,35,46,47,51,52,54,74]. Do đó, chúng tôi quyết định
chọn phương pháp Von-Ampe hòa tan để nghiên cứu, xác định hàm lượng tổng và
dạng selen trong hải s
ản.
Bên cạnh các phương pháp thường dùng nêu trên để phân tích dạng selen, người
ta còn sử dụng một số phương pháp khác như GC-MS [4,75], CE [76,77], v.v

17
1.4. PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN TRONG PHÂN TÍCH DẠNG SELEN
1.4.1. Giới thiệu chung về phương pháp Von-Ampe hòa tan
1.4.1.1. Nguyên tắc
Bằng cách điện phân làm giàu trước chất cần phân tích lên điện cực làm việc,
người ta đã làm tăng độ nhạy của các phương pháp phân tích điện hóa lên hàng
nghìn lần mà các yêu cầu phân tích (thiết bị, hóa chất) vẫn rất đơn giản.
Theo phương pháp Von -Ampe hòa tan (SV), quá trình phân tích gồm hai
giai đoạn: giai đoạn làm giàu và giai đoạn hòa tan [78-83].
- Giai đoạn làm giàu
: chất phân tích trong dung dịch được làm giàu bằng cách
điện phân tích lũy hay hấp phụ lên bề mặt điện cực làm việc ở một thế và thời gian
xác định. Trong quá trình làm giàu, dung dịch được khuấy trộn đều bằng khuấy từ
hoặc điện cực quay. Cuối giai đoạn này, thế trên điện cực làm việc vẫn giữ nguyên
nhưng ngừng khuấy hoặc ngừng quay điệ
n cực trong khoảng thời gian 2 ÷ 30 s để
chất phân tích phân bố đều trên bề mặt điện cực làm việc.
- Giai đoạn hòa tan: hòa tan chất phân tích khỏi bề mặt điện cực làm việc
bằng cách quét thế theo một chiều xác định (anot hoặc catot), đồng thời ghi tín hiệu
Von-Ampe hòa tan bằng một kỹ thuật Von-Ampe nào đó. Trong giai đoạn này,
thường không khuấy dung dịch phân tích.
Nếu quá trình hòa tan là quá trình phân cực anot thì lúc này phương pháp
đượ
c gọi là Von-Ampe hòa tan anot (ASV) và ngược lại, nếu quá trình hòa tan là
quá trình phân cực catot thì phương pháp được gọi là Von-Ampe hòa tan catot
(CSV). Khi quá trình làm giàu là quá trình hấp phụ, người ta gọi tên phương pháp là
Von-Ampe hòa tan hấp phụ catot (hoặc Von-Ampe hòa tan hấp phụ - AdSV) [78-
83]. Các kỹ thuật Von-Ampe thường dùng để ghi tín hiệu Von-Ampe hòa tan là:
Von-Ampe dòng một chiều, dòng xoay chiều, xung vi phân (DP), sóng vuông
(SQW),… Khi sử dụng kỹ thuật Von-Ampe, người ta đưa tên gọi của kỹ thuật Von-

Ampe vào trước tên gọi của phương pháp, chẳng hạn, phương pháp DPASV,
DPCSV, SQWASV,…[78,79,81].


18
Trong phương pháp ASV và CSV, để chọn thế điện phân làm giàu (E
dep
),
người ta dựa vào phương trình Nernst hoặc một cách gần đúng có thể dựa vào giá trị
thế bán sóng (E
1/2
) trên sóng cực phổ của chất phân tích. Cụ thể:
Trong phương pháp ASV, E
dep
được chọn âm hơn so với E
1/2
và nếu kim loại
cần phân tích (Me) tan được trong thủy ngân tạo thành hỗn hống (khi dùng điện cực
làm việc là điện cực thủy ngân). Các phản ứng xảy ra như sau [78,81-83]:
Giai đoạn làm giàu: giữ E
dep
không đổi:

Me
n+
+ ne → Me (Hg)
Giai đoạn hòa tan: quét thế anot:
Me (Hg) − ne → Me
n+
+ Hg

Trong phương pháp CSV, E
dep
được chọn dương hơn so với E
1/2
và nếu phân
tích kim loại mà hợp chất của nó với một thuốc thử nào đó có thể kết tủa trên bề
mặt điện cực làm việc. Các phản ứng xảy ra như sau [78,81-83]:
Giai đoạn làm giàu: giữ E
dep
không đổi:
Me
n+
+ (n + m) R − me → MeR
n + m
↓
Giai đoạn hòa tan: quét thế catot:
MeR
n + m
+ me → Me
n+
+ (n + m) R
(R có thể là chất hữu cơ, OH
-
, )
Phương pháp CSV còn cho phép xác định các chất hữu cơ hoặc các anion tạo
được kết tủa với Hg(I) hoặc Hg(II) khi dùng điện cực làm việc là HMDE. Các phản
ứng xảy ra như sau:
Giai đoạn làm giàu: giữ E
dep
không đổi

pHg (HMDE) + qX − ne → Hg
p
X
q
(HMDE)
Giai đoạn hòa tan: quét thế catot:
Hg
p
X
q
(HMDE) + ne → pHg (HMDE) + qX
(X có thể là chất hữu cơ hoặc anion vô cơ như halogenua, S
2-
, MoO
4
2-
,
VO
3
-
, PO
4
3-
, )
(Hg)


19
Trong phương pháp AdSV, giai đoạn làm giàu xảy ra hai quá trình: quá trình
tạo phức và quá trình hấp phụ. Phức của ion kim loại và phối tử hữu cơ (được thêm

vào dung dịch phân tích) hình thành và hấp phụ điện hóa lên bề mặt điện cực làm
việc, do vậy chất phân tích được làm giàu. Hai quá trình đó có thể xảy ra gần như
đồng thời hoặc một trong hai quá trình sẽ xảy ra trước. Trong giai đoạn này, thế trên
điện cực làm vi
ệc được giữ không đổi và dung dịch phân tích được khuấy trộn đều.
Trong giai đoạn hòa tan, tiến hành quét thế catot để khử các tiểu phân điện hoạt trên
bề mặt điện cực làm việc (có thể là phức của ion kim loại với phối tử hoặc kim loại
cần phân tích hoặc phối tử), đồng thời ghi tín hiệu Von-Ampe hòa tan bằng một kỹ
thuật Von-Ampe nào đó. Trong giai đoạn này, thườ
ng không khuấy dung dịch phân
tích [78,79,81-83].
Đường Von-Ampe hòa tan thu được có dạng đỉnh (peak). Thế đỉnh (E
p
) và
độ lớn của dòng đỉnh hòa tan (I
p
) phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần nền
(chất điện ly nền, pH, chất tạo phức, ), bản chất của điện cực làm việc, thế và thời
gian điện phân làm giàu, điều kiện thủy động học (sự khuấy trộn hoặc quay điện
cực, ) trong giai đoạn làm giàu, tốc độ quét thế trong giai đoạn hòa tan, kỹ thuật
ghi
đường Von-Ampe hòa tan, [78-83].
Để tiến hành phân tích bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan người ta dùng
bộ thiết bị gồm một máy cực phổ tự ghi và một bình điện phân gồm hệ 3 điện cực:
điện cực làm việc là điện cực giọt thủy ngân tĩnh hoặc điện cực rắn đĩa, điện cực so
sánh có thế không đổi thường là điện cực calomen hoặc đi
ện cực bạc clorua có bề
mặt lớn và điện cực phù trợ Pt. Nắp bình điện phân còn có lỗ để dẫn luồng khí trơ
(N
2

, Ar ) vào dung dịch phân tích để đuổi loại ôxy hòa tan trong dung dịch
[78,81,82].
1.4.1.2. Điện cực sử dụng trong phân tích Von-Ampe hoà tan
Trong phương pháp Von-Ampe hoà tan người ta dùng hệ gồm 3 điện cực
nhúng vào dung dịch chất phân tích:
- Điện cực làm việc, trên đó xảy ra sự kết tủa và hoà tan chất cần phân tích


20
- Điện cực so sánh, thường là điện cực calomen hoặc bạc clorua. Thế điện cực
không đổi và phải duy trì trong suốt quá trình làm việc
- Điện cực phù trợ, thường dùng là một điện cực platin
* Điện cực làm việc trong phân tích Von-Ampe hòa tan [78-85]
Điện cực làm việc phải đáp ứng được tỉ lệ tín hiệu ghi đo trên tín hiệu nhiễu
cao, cũng như có tín hiệ
u cảm ứng cao. Do đó điện cực làm việc được lựa chọn dựa
trên hai yếu tố chủ yếu là:
- Khả năng ôxy hoá khử của mục tiêu phân tích.
- Dòng nền trên vùng thế quan tâm của phép ghi đo.
Ngoài ra, khi lựa chọn điện cực làm việc cũng cần cân nhắc tới các yếu tố như:
khoảng thế làm việc, khả năng dẫn điện, khả
năng điều chế, tính chất vật lý, giá trị
kinh tế và độc tính. Nhiều vật liệu đã được ứng dụng để chế tạo điện cực trong phân
tích điện hoá, phổ biến đó là: thuỷ ngân, cacbon và kim loại quý (vàng, platin).
Dưới đây là khoảng thế làm việc một số vật liệu dùng làm điện cực.
Bảng 1.4: Khoảng thế làm việc của một số lo
ại vật liệu (so với SCE)[78]
Vật liệu Môi trường Khoảng thế (V)
Hg
H

2
SO
4
1M
-1,2 ÷ 0,3
KCl 1M
-1,8 ÷ 0,1
NaOH 1M
-2,0 ÷ 0,1
Et
4
NOH 0,1M
-2,5 ÷ 0,1
C
HClO
4
1M
-0,3 ÷ 1,5
KCl 1M
-1,5 ÷ 1,0
Pt
H
2
SO
4
1M
-0,5 ÷ 1,2
NaOH 1M
-1,0 ÷ 0,6

Điện cực thủy ngân: Là một điện cực được sử dụng phổ biến nhất trong
phương pháp Von-Ampe hoà tan vì quá thế hiđro trên thủy ngân cao, khoảng thế
làm việc catot rộng, khả năng dẫn điện tốt, bề mặt trơn và luôn mới, có khả năng tạo


21
hỗn hống với nhiều kim loại. Các loại điện cực thủy ngân phổ biến trong phân tích
điện hóa hòa tan là:
+ Điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE)
+ Điện cực giọt ngồi thủy ngân (SMDE)
+ Điện cực màng thủy ngân (MFE)
Trong đó, điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE) được sử dụng phổ biến nhất
trong phân tích, có thể sử dụng để xác định nhiều kim lo
ại, á kim cũng như các hợp
chất hữu cơ khác nhau. Đó là một giọt thủy ngân hình cầu có kích thước được treo
trên đầu cuối của một mao quản thủy tinh có đường kính trong khoảng 0,15 ÷ 1
mm. Sau mỗi phép ghi đo, giọt thủy ngân bị cưỡng bức rơi ra khỏi mao quản để
được thay thế bằng giọt mới tương tự (giọt mới tạo ra phải có kích thước như giọt
đã dùng ghi
đo lần trước). Mặt khác, điện cực HMDE cho các kết quả phân tích có
độ lặp lại cao. Điểm hạn chế của điện cực HMDE là khó chế tạo vì rất khó tạo ra
các giọt thuỷ ngân có kích thước lặp lại, không cho phép xác định các kim loại có
thế hòa tan dương hơn thuỷ ngân như Ag, Au …
- Điện cực màng thủy ngân: Là một màng thủy ngân bám trên bề mặt điện
cực rắn (thườ
ng là điện cực cacbon). Thông thường, người ta chế tạo điện cực bằng
cách mạ một lớp thủy ngân lên vật liệu đặc biệt hoặc dùng HgO [84,85] và chất dẫn
(thường dùng than mềm làm chất dẫn và được gọi là điện cực than mềm biến tính
bằng thủy ngân ôxyt) được nhồi vào ống teflon có đường kính 3,2 mm, ép ở áp suất
1 atm. Khi điện cực làm việc, HgO bị khử bằng dòng

điện thành màng thủy ngân
bám trên bề mặt điện cực theo cách điều chế bên ngoài (exsitu) hoặc điều chế tại
chỗ (insitu).
HgO + 2e + H
2
O → Hg + 2OH
-

HgO + 2e + 2H
+
→ Hg + H
2
O
Sau đó, thủy ngân sinh ra tạo hỗn hống với nguyên tố cần xác định.
- Điện cực rắn đĩa: Là mặt phẳng hình tròn, có đường kính nằm trong khoảng
từ 3 - 5 mm làm bằng các vật liệu trơ như Au, Pt và đặc biệt là các loại cacbon có
độ tinh khiết cao, trơ và có bề mặt dễ đánh bóng. Yêu cầu chủ yếu của vật liệu


22
làm điện cực đĩa là phải trơ về mặt hóa học và có bề mặt bóng nhẵn để cho diện
tích bề mặt không đổi giúp cho kết quả phân tích được lặp lại và chính xác. Vật
liệu tốt nhất dùng làm điện cực rắn đĩa là cacbon thủy tinh do nó có độ bền hóa
học tương đối cao và bề mặt dễ đánh bóng. Ngoài ra có thể dùng cacbon ngâm
tẩm hoặc cacbon nhão để chế tạo đ
iện cực đĩa. Khoảng thế các điện cực loại này
khá lớn, từ +1,0V đến -1,0V trong môi trường axit và từ +1,0V đến -1,8V trong
môi trường trung tính hoặc kiềm.
- Điện cực màng bismut: Xuất hiện vào năm 2000, điện cực màng bismut
cho kết quả phân tích tương đương với điện cực màng thủy ngân. Điện cực màng

bismut được chế tạo bằng cách mạ một lớp màng mỏng, mỏ
ng hơn thủy ngân trên
một loại vật liệu đặc biệt, hoặc có thể dùng Bi
2
O
3
với chất dẫn (nếu chất dẫn là than
mềm thì gọi là điện cực than mềm biến tính Bi
2
O
3
) để làm điện cực. Khi làm việc
Bi
2
O
3
bị khử bằng dòng điện tạo thành màng bismut bám trên bề mặt điện cực:
2Bi
2
O
3
+ 6e + 6H
+
→ 4Bi + 3H
2
O
bitmus sinh ra tạo kết tủa gian kim loại với nguyên tố cần phân tích. Điện cực màng
bismut được sử dụng bao gồm cả điện cực màng điều chế bên ngoài (exsitu) và điện
cực màng được điều chế tại chỗ (insitu).
Ngoài ra, điện cực màng vàng cũng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích

lượng vết các kim loại khác.
1.4.2. Ứng dụng phương pháp Von-Ampe hòa tan trong phân tích dạng selen
Phươ
ng pháp Von-Ampe hòa tan được sử dụng để xác định hàm lượng tổng
và dạng của nhiều nguyên tố và trong nhiều trường hợp có thể xác định được đồng
thời nhiều nguyên tố có trong dung dịch. Vì vậy, phạm vi ứng dụng của phương
pháp Von-Ampe hòa tan là rất rộng.
Trên thế giới đã có nhiều công bố về phân tích dạng selen trong các đối
tượng khác nhau sử dụng phương pháp Von-Ampe hòa tan: Rugayah Mohamed và
CCS [15] đã phân tích đồng thời hai dạng selen vô cơ
(Se(IV)) và selen hữu cơ
(DMDSe) bằng phương pháp DPCSV, đạt được giới hạn phát hiện lần lượt là
8,175.10
-9
M và 9,487.10
-8
M ở thế điện phân 100mV và thời gian điện phân 90s .


23
Tommaso Ferri và CCS sử dụng phương pháp DPCSV để định lượng các dạng
selen trong khoai tây [86]. Maria Ochsenkühn-Petropoulou và CCS bằng phương
pháp DPCSV xác định một số dạng Selen trong trầm tích với giới hạn phát hiện lần
lượt cho Se(IV), Se-Cyst, DMDSe là 0,12; 3; 0,23 ng/ml [9]. P. Papoff và CCS đã
xác định các dạng selen (Se(IV), Se(VI) và Se(-II)) trong nước tự nhiên và trong
tuyết bằng phương pháp DPCSV [7], C. Elleouet và CCS sử dụng phương pháp
DPCSV xác định các dạng selen vô cơ và hữu cơ trong nước tự nhiên [87] v.v
1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ DẠNG SELEN TRONG THỦY, HẢI
SẢN TRÊN THẾ
GIỚI

Trên thế giới, các nghiên cứu phân tích dạng selen trong thủy, hải sản còn
chưa nhiều và chủ yếu là nghiên cứu trong cá (thường là cá biển). Phương pháp
thường được sử dụng để nghiên cứu phân tích là LC-ICP-MS.
Hầu hết các công bố về dạng selen được nghiên cứu đồng thời với dạng asen:
Ruoh-Yun Wang và CCS [88] đã nghiên cứu xác định các dạng As (As(III), As(V),
MMA, DMA, AsB, As-đường) và dạng Se (Se(IV), Se(VI)) trong các mẫu sinh học
và môi trường bằng phương pháp IC-ICP-MS cho giới hạn phát hiệ
n nằm trong
khoảng 0,002-0,01 ng/ml (đối với các dạng As) và 0,01-0,02 ng/ml (đối với các
dạng Se). Các tác giả đã áp dụng thành công vào phân tích hai mẫu cá (swordfish,
DORM-2) và chỉ ra rằng khi dùng dung dịch metanol 80% (v/v) chiết mẫu ở 80
0
C
thì chiết được 99% các dạng As nhưng với dạng Se chỉ đạt được 35%. Chính vì lý
do này mà kết quả tìm được chủ yếu là các dạng asen, cụ thể: đã tìm thấy các dạng
As(III), As(V), MMA, DMA, AsB trong cả hai mẫu, đồng thời tìm thấy hai dạng
Se(IV), Se(VI) trong mẫu cá kiếm (swordfish). X.C Le và CCS [63] đã xác định
dạng AsB (đại diện cho các dạng As) và Se-Cyst (đại diện cho các dạng Se) trong
cá ngừ bằng phương pháp HPLC-ICP-MS. Laura Hinojosa Reyes và CCS đã sử
dụng phương pháp IC-ICP-MS để xác định
đồng thời 5 dạng As (As(III), As(V),
MMA, DMA, AsB) và ba dạng Se (SeMet, Se(IV), Se(VI)) trong mô cá, đạt được
giới hạn phát hiện khoảng 0,1µg/l (đối với các dạng asen) và 0,7µg/l (đối với các
dạng selen) [1]. G. Önning [89] đã phân lập các hợp chất Se hòa tan và xác định


24
hàm lượng của chúng trong các loại cá khác nhau bằng phương pháp sắc ký gel-
GFAAS. B. Åkesson và CCS [90] cũng sử dụng phương pháp sắc ký gel kết hợp
với GFAAS và HG-AAS để phân lập và xác định các hợp chất Se có trọng lượng

phân tử thấp và cao trong cá.
1.6. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ DẠNG VẾT CÁC NGUYÊN TỐ Ở VIỆT NAM
Cùng với nghiên cứu hoàn thiện, nâng cao và mở rộng phạm vi ứng dụng của
các phương pháp phân tích hiện đại xác định nhạy, chính xác và chọn l
ọc cao vết
các nguyên tố trong các mẫu phức tạp, từ vài chục năm lại đây, ở Việt Nam đã hình
thành và phát triển hướng nghiên cứu xác định dạng vết nguyên tố trong nghiên cứu
khoa học, công nghệ và môi trường. Đã có những công bố về nghiên cứu xác định
dạng vết thủy ngân (Hg) và asen (As) trong các mẫu sinh học và môi trường
[91,92]; nghiên cứu dạng vết asen trong một số loại mẫu môi trường biển [93-95];
nghiên cứu xác đị
nh hàm lượng và dạng tồn tại vết chì (Pb), cadimi (Cd), crom (Cr)
và đồng (Cu) [74,96-98] trong mẫu đất trồng trọt, trong nước và trầm tích tự nhiên
bằng các phương pháp Von-Ampe hòa tan và hấp thụ nguyên tử trong sự liên hợp
với các phương pháp sắc ký, vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩa thực tiễn phù
hợp với phương hướng phát triển của phân tích học hiện đại, đáp ứng những yêu
cầu ngày càng cao của khoa học, công nghệ và môi trường, nh
ưng chưa thấy có
công trình nghiên cứu về phân tích dạng selen (Se) trong hải sản.




25
CHƯƠNG 2 - THỰC NGHIỆM
2.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HOÁ CHẤT
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ
* Máy phân tích:
Việc ghi đo đường Von-Ampe hoà tan được thực hiện trên máy phân tích
cực phổ đa chức năng 797 VA computrace do hãng Metrohm (Thụy Sĩ) sản xuất.

- Hệ điện cực: gồm 3 điện cực:
• Điện cực làm việc (WE): Điện cực giọt treo thuỷ ngân (HMDE), là giọt thuỷ
ngân có kích thước nhỏ, đườ
ng kính 0,05 ÷ 0,07 mm, treo trên một mao quản thuỷ tinh,
điện cực này có ưu điểm: quá thế của hiđro lớn (môi trường axit -1,2V còn môi trường
trung tính hay kiềm 1,5V). Trên bề mặt điện cực xảy ra quá trình làm giàu và hoà tan
chất cần phân tích.
• Điện cực so sánh (RE): Ag⏐AgCl⏐Cl
-
, điện cực luôn được bảo quản trong
dung dịch KCl 3M.
• Điện cực phù trợ (AE): Điện cực Pt.
- Bình điện phân: Dung tích 50ml, được chế tạo từ thủy tinh thạch anh. Nắp bình có
gắn các điện cực, ống dẫn khí trơ (N
2
) nhằm đuổi ôxy hoà tan trong dung dịch ghi
đo và có que khuấy từ để khuấy trộn dung dịch ghi đo.

Máy phân tích cực phổ đa năng 797 VA Computrace (Metrohm)-Thụy Sĩ
* Máy vi tính HP dùng để điều khiển thiết bị ghi đo, ghi và xử lý kết quả. Mọi
thông số ghi đo đều được nhập từ bàn phím.
* Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Perkin-Elmer AA 3300, Mỹ