Xác định lượng vết một số kim loại nặng trong mẫu hải sản vùng biển đông bắc việt nam bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng plasma

Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
3
1.1
Vài nét về vùng biển Đông Bắc Việt Nam
3
1.1.1
Đặc điểm địa hình 3
1.1.2 Nguồn lợi thủy hải sản ở Việt Nam
4
1.1.3

Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng vùng biển Đông Bắc Việt Nam
5
1.2 Chỉ thị sinh học
7
1.3 Độc tính kim loại nặng
9
1.4 Các phƣơng pháp công cụ hiện đại xác định kim loại nặng
12
1.4.1 Các phƣơng pháp trắc quang (phổ hấp thụ phân tử UV-VIS) 13
1.4.2 Phƣơng pháp huỳnh quang
13
1.4.3 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
14
1.4.4 Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)
15
1.4.5 Phƣơng pháp phân tích cực phổ

16
1.4.6 Phƣơng pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS)
17
1.5 Các phƣơng pháp xử lý sinh học, thủy hải sản
20
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 24
2.1. Mục tiêu, dối tƣợng, phƣơng pháp nghiên cứu 24
2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 24
2.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu 24
2.1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 24
2.2. Hóa chất và dụng cụ 26
2.2.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 26
2.2.1.1. Hóa chất 26
2.2.1.2. Dụng cụ 26
2.2.1.3. Thiết bị 26
2.3. Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu 28
2.3.1. Lấy mẫu 28
2.3.2. Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu 30
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
2.3.3. Phƣơng pháp xử lý mẫu 31
2.4. Xử lý thống kê số liệu phân tích 31
2.4.1 Phân tích thành phần chính (PCA)
31
2.4.2. Phần mềm máy tính 32
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1 Chọn đồng vị phân tích 33
3.2 Tối ƣu hoá điều kiện phân tích bằng ICP-MS 33
3.2.1 Chuẩn hóa số khối (Tunning) 33
3.2.2. Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe): 34

3.2.3. Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP): 34
3.2.4. Lƣu lƣợng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) 36
3.2.5. Tóm tắt các thông số tối ƣu của thiết bị phân tích 37
3.3 Đánh giá phƣơng pháp phân tích 37
3.3.1. Khoảng tuyến tính 37
3.3.2. Đƣờng chuẩn 38
3.3.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng 41
3.3.4. Đánh giá độ đúng của phép đo 42
3.3.5 Đánh giá độ chụm và hiệu suất thu hồi các quy trình xử lý mẫu 44
3.4 Kết quả phân tích mẫu thực 47
3.5 Mối tƣơng quan giữa nồng độ các kim loại nặng trong cá 55
3.6 Phân tích thành phần chính 56
KẾT LUẬN 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
PHỤ LỤC 71


Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

* AAS: quang phổ hấp thụ nguyên tử
* AES: quang phổ phát xạ nguyên tử
* ICP-MS: phổ khối plasma cao tần cảm ứng (Mass spectrometry).
* LOD: giới hạn phát hiện (Limit of detection)
* LOQ: giới hạn định lƣợng (Limit of Quantity).
* QCVN: quy chuẩn Việt Nam
* TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam
* SD : độ lệch chuẩn (Standard Deviation).
*

FAO/ WHO: tổ chức lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc/ Tổ chứ Y
tế thế giới (
Food and Agriculture Organization of the United Nations/ World
Health Organization)
*
HNAAQ: 2- hydroxy - 1- naphtaldehyene – 8 - aminoquinoline (HNAAQ)

* UV-VIS: phổ hấp thụ phân tử (Ultraviolet–visible spectroscopy)
*
XRF: huỳnh quang tia X (
X-ray fluorescence)
*
NAA: kích hoạt nơtron (neutron activation analysis)

* PC: thành phần chính (Principal Component)
* PCA: phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis)









Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
DANH MỤC HÌNH

Hình số
Nội dung
Trang
Hình 1.1
Vùng biển Đông Bắc Việt Nam và các cách phân chia tầng nƣớc
3
Hình 1.2
Ứng dụng phƣơng pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực
22
Hình 2.1
Cá đuối
24
Hình 2.2
cá nhám
24
Hình 2.3
cá thu
25
Hình 2.4
Cá mực
25
Hình 2.5
Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS
27
Hình 2.6
Ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000)
27
Hình 2.6
Bản đồ khu vực lấy mẫu
30

Hình 3.1
Độ sâu mẫu của máy ICP – MS
34
Hình 3.2
Tín hiệu Rh phụ thuộc công suất cao tần
35
Hình 3.3
Đƣờng chuẩn định lƣợng các nguyên tố kim loại nặng
39
Hình 3.4
Sơ đồ xác định kim loại nặng trong hải sản
47
Hình 3.5
Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng các kim loại nặng
54
Hình 3.6
Biểu đồ biểu diễn hàm lƣợng Fe, Mn
54
Hình 3.6
Ảnh hƣởng của các nguyên tố lên 2 PC đầu (cá đuối)
57
Hình 3.7
Ảnh hƣởng của các nguyên tố lên hai PC đầu (cá nhám)
58
Hình 3.8
Ảnh hƣởng của các nguyên tố lên hai PC đầu ( cá mực )
59
Bảng 3.9
Ảnh hƣởng của các nguyên tố lên hai PC đầu (cá thu)
60

Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
DANH MỤC BẢNG

Bảng số
Nội dung
Trang
Bảng 1.1
Phân chia các tầng nƣớc ở vùng Đông Bắc Việt Nam
3
Bảng 1.2
Số liệu xuất khẩu thủy sản tổng kết năm 2012
5
Bảng 1.3
Tóm tắt các nguyên tố kim loại cần phân tích
9
Bảng 2.1
Vị trí lấy mẫu nhuyễn thể và ký hiệu mẫu
28
Bảng 2.2
Vị trí lấy mẫu cá và ký hiệu mẫu cá
29
Bảng 2.3
Các thông số tối ƣu phá mẫu động vật (cá) bằng lò vi sóng
31
Bảng 3.1
Tỷ số khối lƣợng/điện tích (M/Z) của các kim loại cần phân tích
33
Bảng 3.2
Kết quả khảo sát công suất máy phát cao tần

35
Bảng 3.3
kết quả khảo sát dung dịch chuẩn chứa các nguyên tố cần phân tích
nồng độ 5ppb
36
Bảng 3.4
Các thông số tối ƣu của máy đo ICP-MS đ khảo sát và lựa chọn
37
Bảng 3.5
Phƣơng trình đƣờng chuẩn các nguyên tố cần xác định
39
Bảng 3.6
Giá trị LOD và LOQ của các nguyên tố kim loại nặng đo bằng ICP-MS
42
Bảng 3.7
Nồng độ các ion kim loại trong dung dịch chuẩn kiểm tra
43
Bảng 3.8
Kết quả thu đƣợc theo thí nghiệm 1
45
Bảng 3.9
Kết quả thu đƣợc theo thí nghiệm 2
46
Bảng 3.10
Giá trị đông khô mẫu
47
Bảng 3.11
Kết quả hàm lƣợng kim loại nặng trong cá
48
Bảng 3.12

Hàm lƣợng các kim loại nặng trong sinh vật nhuyễn thể
49
Bảng 3.13
Giới hạn cho phép kim loại nặng trong thực phẩm
50
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
Bảng 3.14
Hàm lƣợng các kim loại trong cá ở một số vùng biển
52
Bảng 3.15
Hàm lƣợng kim loại nặng trong mẫu cá, nƣớc biển và trầm tích
53
Bảng 3.16
Mối tƣơng quan giữa các kim loại nặng trong cá đuối
55
Bảng 3.17
Kết quả PC kim loại nặng trong cá đuối
56
Bảng 3.18
Mối tƣơng quan giữa các kim loại nặng trong cá nhám
71
Bảng 3.19
Mối tƣơng quan giữa các kim loại nặng trong cá mực
72
Bảng 3.20
Mối tƣơng quan giữa các kim loại nặng trong cá thu
73
Bảng 3.21
Kết quả PC kim loại nặng trong cá nhám

73
Bảng 3.22
Kết quả PC kim loại nặng trong cá mực
75
Bảng 3.23
Kết quả PC kim loại nặng trong cá thu
76
Bảng 3.24
Kết quả kim loại nặng trong cá đuối
77
Bảng 3.25
Kết quả kim loại nặng trong cá mực
78
Bảng 3.26
Kết quả kim loại nặng trong cá nhám
79
Bảng 3.27
Kết quả kim loại nặng trong cá thu
80
Bảng 3.28
Kết quả kim loại nặng trong nghêu
81
Bảng 3.29
Kết quả kim loại nặng trong ốc
82
Bảng 3.30
Kết quả kim loại nặng trong Sò
83

Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích

Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
1
MỞ ĐẦU

Những năm gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu và nguyên nhân chủ quan
từ ý thức con ngƣời đ khiến môi trƣờng sinh thái biển Việt Nam đứng trƣớc nguy
cơ ô nhiễm cao trong tƣơng lai.
Việt Nam là một quốc gia đƣợc ƣu ái nhiều lợi thế về phát triển du lịch và kinh
tế biển với đƣờng bờ biển dài hơn 3.000 km bao bọc lnh thổ ở 3 hƣớng Đông, Nam,
Tây Nam cùng 90 cảng biển lớn nhỏ, 215 bi biển có cảnh quan đẹp, nhiều vịnh nổi
tiếng tầm cỡ thế giới nhƣ vịnh Hạ Long, Nha Trang, Cam Ranh, Vân Phong… Bên
cạnh đó còn có rất nhiều tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, gồm tài
nguyên sinh vật, tài nguyên không sinh vật, tài nguyên trong khối nƣớc, trên đáy và
trong lòng đất dƣới đáy biển. Đặc biệt là khu vực biển Đông Bắc Việt Nam.
Tuy nhiên, một thực trạng hiện nay là tài nguyên biển đang bị khai thác bừa bi,
môi trƣờng sinh thái biển đang đứng trƣớc nguy cơ ô nhiễm trầm trọng. Nguyên
nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trƣờng nƣớc thải
công nghiệp, nƣớc thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu, các vụ
đắm tàu chở hóa chất và những trận tập thử vũ khí của các quốc gia trên biển.
Những tác động đó đ khiến môi trƣờng sinh thái biển Việt Nam tiếp tục suy
giảm, tính đa dạng sinh học, nhất là vùng biển ven bờ ngày càng bị đe dọa. Cho tới
nay, thống kê khoảng 85 loài trong tình trạng nguy cấp ở nhiều mức độ khác nhau,
trên 70 loài đ đƣợc đƣa vào sách đỏ Việt Nam. Trong vòng chƣa đầy 6 tháng cuối
năm 2006 đến đầu 2007 đ có khoảng 21.600 đến 51.800 tấn dầu trôi nổi gây ô
nhiễm biển từ Bắc đến Nam. Trong đó chỉ có 20 tỉnh, thành ven biển vớt và xử lý
đƣợc hơn 1.700 tấn, số còn lại đ khuyếch tán, lan rộng gây ảnh hƣởng xấu cho sinh
vật, thực vật biển. Trong một số trƣờng hợp, xuất hiện hiện tƣợng cá và thuỷ sinh
vật chết hàng loạt.
Kim loại nặng (Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v ) thƣờng không tham
gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thƣờng tích lũy

Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
2
trong cơ thể chúng. Sinh vật biển quan trọng nhất mà nƣớc ta vẫn sử dụng thƣờng
xuyên là các loài cá. Cá có giá trị dinh dƣỡng cao, cung cấp lƣợng vitamin, chất béo,
chất đạm, các nguyên tố vi lƣợng có ích trong quá trình sinh hóa của con ngƣời.
Ngoài ra đối với nƣớc ta, cá còn có giá trị xuất nhập khẩu đóng góp quan trọng cho
nền kinh tế đất nƣớc. Vì thế tôi chọn đề tài "Xác định lƣợng vết một số kim loại
nặng trong mẫu hải sản vùng biển Đông bắc Việt Nam bằng phƣơng pháp khối
phổ cao tần cảm ứng Plasma " với các mục tiêu cụ thể sau :
1. Nghiên cứu tối ƣu hóa các điều kiện phân tích các kim loại trong hải sản;
2. Xây dựng quy trình phân tích định lƣợng các kim loại nặng bằng phƣơng
pháp ICP-MS;
3. Xác định các kim loại nặng trong hải sản theo tập quán sống của những
sinh vật biển là đối tƣợng nghiên cứu;
4. Đánh giá sơ bộ mối liên hệ giữa các kim loại nặng trong cơ thể hải sản
(cá) và thành phần chính dựa trên các tiêu chuẩn, phần mềm.

Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1
Vài nét về vùng biển Đông Bắc Việt Nam

1.1.1
Đặc điểm địa hình

Việt Nam có bờ biển dài 3260 km bao quanh biển Đông chủ quyền rộng
lớn là điều kiện quan trọng giao lƣu kinh tế với thế giới. Biển Đông có hai
vịnh lớn Vịnh Thái Lan và Vịnh Bắc Bộ [23].
Vùng biển Đông Bắc Việt Nam nằm trong vịnh Bắc Bộ tính từ bờ biển
Nam Trung Hoa ở phía bắc. Bờ biển khúc khuỷu với nhiều đảo lớn nhỏ kéo
dài tới khu vực Đồ Sơn (Hải Phòng), tập trung chủ yếu ở phía ven bờ Việt
Nam. Đặc biệt khu vực Quảng Ninh, đảo Bạch Long Vĩ (Hải Phòng) của Việt
Nam.
Vùng Đông Bắc có nhiều sông chảy qua, trong đó các sông lớn là sông
Hồng, sông Chảy, sông Lô, sông Gâm (thuộc hệ thống sông Hồng), sông
Cầu, sông Thƣơng, sông Lục Nam (thuộc hệ thống sông Thái Bình), sông
Bằng, sông Bắc Giang, sông Kỳ Cùng, v.v
Vùng biển đông bắc Việt Nam tƣơng đối nông (độ sâu dƣới 60m), có
nhiều đảo lớn nhỏ, chiếm gần 2/3 số lƣợng đảo biển của Việt Nam. Theo báo
cáo của Nguyễn Thị Hƣơng Thảo [29] năm 2012, độ sâu nƣớc biển vùng
Đông Bắc Việt Nam đƣợc chia theo hai cách sau:
Theo mực nýớc
Theo sinh hoạt của cá
Tầng ðáy: > 35 m từ mặt nýớc.

Tầng giữa: khoảng 20 - 35 m từ mặt nýớc.
Tầng mặt: 0 - 20 m từ mặt nýớc.
Tầng cá ðáy: > 30 m
Tầng cá nổi: 0 - 30 m từ mặt nýớc.

Bảng 1.1: Phân chia các tầng nýớc ở vùng Ðông Bắc Việt Nam

Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
4
Hình 1.1: Vùng biển Ðông Bắc Việt Nam và các cách phân chia tầng nýớc.
Nýớc biển vùng biển Ðông Bắc Việt Nam có trị số pH thay ðổi mạnh trong
khoảng 5,7 - 8,0 và ðồng biến theo ðộ mặn, pH mùa khô 7,3 - 8,0, mùa mýa 5,7-7,9.
Lýợng ôxy hoà tan mùa mýa khá cao và phân bố khá ðồng ðều 5-6 ml/l. Vào mùa khô
lýợng ôxy giảm thấp hõn theo xu hýớng từ bắc xuống nam, từ tây sang ðông. Phân
tầng ôxy cũng rõ ràng, tầng ðáy thấp hõn tầng mặt. Chỉ số COD 1-3 mgO
2
/l. Mùa mýa
2-3 mgO
2
/l, mùa khô 1 - 2,5 mgO
2
/l. COD thýờng tng cao ở cửa sông. Chỉ số BOD
5

khoảng 0,6-1,5 mgO
2
/l.
1.1.2 Nguồn lợi thủy hải sản ở Việt Nam
Do điều kiện địa lý thuận lợi, điều kiện thuỷ văn thích hợp cho sự sinh

trƣởng và sinh sản bốn mùa của tôm cá, nên nƣớc ta có nguồn lợi thuỷ sản đa
dạng và phong phú.
Theo tổng cục Thống Kê Việt Nam [23], số liệu thống kê ngành thủy sản
2000 – 2010, riêng cá có khoảng 2000 loài và hiện đ xác định đƣợc tên của
800 loài, với 40 loài có giá trị kinh tế cao.
Sản lƣợng hải sản đánh bắt trung bình hàng năm ở nƣớc ta là khoảng
800000 tấn cá (kể cả cá nƣớc ngọt). Trong đó:
+ Loại cá đi nổi: cá trích, cá ngừ… chiếm khoảng 324000 tấn.
+ Loại cá tầng đáy: cá hồng, cá mối, cá nhám, cá đuối, cá chỉ vàng…
chiếm khoảng 372000 tấn.
Hằng năm, các mặt hàng cá biển của Việt nam đƣợc xuất khẩu sang các
thị trƣờng trên thế giới. Giá trị xuất khẩu các mặt hàng cá đông lạnh của Việt
Nam chiếm khoảng 15- 20% tổng kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản. Trong đó
các mặt hàng cá biển chiếm khoảng 40-50% tổng giá trị cá đông lạnh.
Các mặt hàng xuất khẩu: Cá biển đƣợc chế biến xuất khẩu dƣới nhiều
dạng sản phẩm khác nhau nhƣ: tƣơi ƣớp đá/đông lạnh nguyên con, philê đông
lạnh, hàng giá trị gia tăng, đóng hộp.
Ngoài ra, cá biển thƣờng đƣợc nuôi theo quy mô công nghiệp bằng lồng
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
5
bè trên biển hoặc trong các vịnh, các vùng ven biển trong cả nƣớc.
Bảng 1.2: Số liệu xuất khẩu thủy sản tổng kết năm 2012 [29]
Tên sản phẩm
Số lƣợng (Tấn)
Giá trị (Đô la Mỹ)
Mực đông lạnh
34.991,7
135.968.896
Bạch tuộc đông lạnh

34.771,3
86.220.792
Hàng tƣơi sống
49,6
119.202
Cá Ngừ
44.822,3
117.132.996
Ruốc khô
3.980,3
3.438.538
Cá đông lạnh
362.286,1
952.570.667
Mực khô
12.063,0
79.595.373
Cá khô
28.220,1
89.402.643
Tôm khô
622,9
2.442.616
Tôm đông lạnh
153.172,9
1.430.002.115
Tôm hùm, tôm vỗ
13,0
412.769
Sản phẩm khác

146.687,2
460.652.970
Tổng cộng
821.680,4
3.357.959.577
Do đó, việc sử dụng có hiệu quả các nguồn nguyên liệu thuỷ sản luôn
đƣợc đặt ra nhằm phục vụ tiêu dùng trong nƣớc và xuất khẩu.
1.1.3 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng vùng biển Đông Bắc Việt Nam
Cơ sở lục địa của miền đông bắc đƣợc hình thành từ liên đại Nguyên sinh
cách đây gần 600 triệu năm. Vận động tạo núi Himalaya sau đó lan tới đây
làm cho toàn miền đƣợc nâng lên và cũng đồng thời tạo ra những đứt gy.
Đất bị phơi trần và chịu tác động của nắng, mƣa và gió nên không ngừng bị
phân hủy trong khi các đỉnh núi bị san mòn bớt. Vì vậy quá trình phong hóa
đất đá tạo thêm một lƣợng kim loại nặng cho nƣớc biển.
Các hoạt động trên biển hàng năm đ thải ra môi trƣờng nƣớc một lƣợng
chất thải vô cùng lớn. Chất thải sinh hoạt của ngƣời dân ven biển, các hoạt
động của du khách quanh các địa điểm du lịch (Đồ Sơn, Cát Bà, Bạch Long
Vĩ (Hải Phòng), Vân Đồn, Móng Cái, Vịnh Hạ Long (Quảng Ninh)). Chất
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
6
thải của ngành hàng hải do những con tàu đánh cá, tàu chở hàng Những vụ
tai nạn trên biển đ thải ra biển hàng triệu lít dầu, hàng tấn hàng hóa độc hại
chìm trong nƣớc biển.
Rác thải điện tử ở các nƣớc phát triển đ và đang đƣợc đẩy sang cho các
nƣớc đang và kém phát triển. Ở những nơi này chúng đƣợc tái chế và xử lý
rất thủ công, gây ô nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời dân.
Rác thải điện tử nhập vào Việt Nam chủ yếu bằng đƣờng biển. Ở miền Bắc
chủ yếu ở cảng Hải Phòng, khu vực biên giới Việt-Trung. Ở Hải Phòng,
Quảng Ninh có rất nhiều công ty, tổ chức nhập khẩu tàu cũ, các thiết bị điện

tử đ qua sử dụng, rác thải khi nhập về đƣợc đƣa về các cơ sở tái chế. Riêng
đối với “rác” là máy tính chƣa có thống kê chính thức nhƣng theo các chuyên
gia ƣớc tính, mỗi tháng có khoảng từ 10.000 đến 20.000 bộ máy tính cũ đƣợc
nhập khẩu vào nƣớc ta mà chƣa có cơ quan nào theo dõi xử lý.[28]
Ngoài rác thải điện tử đƣợc nhập về còn có cả rác thải điện tử trong nƣớc
đƣợc ngƣời dân thu gom. Chúng đƣợc chất thành các đống lớn ở ngoài trời,
sau khi tái chế thủ công đem bán làm nguyên liệu cho các cơ sở sản xuất, các
khu công nghiệp. Ở các cơ sở tái chế, rác thải đƣợc nhập về từ nhiều nơi
thông qua nhiều con đƣờng và dƣới nhiều hình thức.
Trong đó có rất nhiều chất độc hại: “Một số chất chúng ta đ biết từ lâu
nhƣ chì, thủy ngân, cadmi. Bên cạnh đó, còn có rất nhiều chất độc thần kinh.
Nhiều ngƣời cho rằng máy tính là công nghệ sạch, nhƣng họ không biết rằng
bên trong máy tính tiềm ẩn những thứ có thể gây hại cho sức khỏe và môi
trƣờng”. Thống kê các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử và tác hại chủ
yếu của chúng. [26]
Trong khi đó, khu vực Đông Bắc Việt Nam là nơi có hệ thống sông ngòi
dày đặc, trong đó các sông lớn là sông Hồng, sông Chảy, sông Lô, sông Gâm
(thuộc hệ thống sông Hồng), sông Cầu, sông Thƣơng, sông Lục Nam (thuộc
hệ thống sông Thái Bình), sông Bằng, sông Bắc Giang, sông Kỳ Cùng, v.v
và các hệ thống thủy lợi đƣợc bố trí xen. Qua các hoạt động không hợp lý của
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
7
con ngƣời, động thực vật phân hủy,rác thải chứa những nguồn kim loại nặng
đổ ra biển bằng sự thay đổi con nƣớc hoặc hiện trạng thiên tai, lũ lụt.
Do cấu tạo dòng chảy, hiện tƣợng đối lƣu trong các dòng nƣớc đại dƣơng.
Khu vực biển Đông Bắc Việt Nam còn chị ảnh hƣởng của các vùng biển lân
cận phần đất Trung Quốc. Đặc biệt khu vực eo Biển Đài Loan về phía Nhật
Bản ở phía trên. Và khu vực biển từ Hải Phòng về phía Nam Việt Nam.
1.2 Chỉ thị sinh học

Kiểm tra, đánh giá ô nhiễm môi trƣờng nƣớc thƣờng tiến hành với các
mẫu: mẫu nƣớc, mẫu trầm tích, mẫu thực vật nƣớc hoặc dùng các loại chỉ thị
sinh học. [23]
* Khái niệm chung về chỉ thị sinh học:
“ Những đối tƣợng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái
liên quan đến nhu cầu dinh dƣỡng, hàm lƣợng oxi cũng nhƣ khả năng chống
chịu một hàm lƣợng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trƣờng sống và
do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái
của môi trƣờng sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của
đối tƣợng sinh vật đó.” [24]
Sinh vật chỉ thị ở trong bản luận văn này chúng tôi sử dụng là sinh vật tích
tụ: là những sinh vật chỉ thị, không những có tính chất chỉ thị cho môi trƣờng
thích ứng mà còn có thể tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể của
chúng với hàm lƣợng cao hơn nhiều lần của môi trƣờng bên ngoài (kim loại
nặng…) [33]. Nhờ đó bằng phƣơng pháp phân tích cơ thể chúng, ta có thể phát
hiện, đánh giá mức độ ô nhiễm môi trƣờng chỉ thị sống.
* Điều kiện lựa chọn các sinh vật tích tụ:
- Đ đƣợc định loại rõ ràng.
- Sinh vật có khả năng thể hiện đƣợc sự tƣơng quan đơn giản giữa lƣợng
chất ô nhiễm tích tụ trong cơ thể chúng và nồng độ trung bình của chất ô
nhiễm trong môi trƣờng hoặc trong những chất nền lắng đọng hay trong thức
ăn ở bất kì vị trí nào, dƣới bất kì điều kiện nào.
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
8
- Sinh vật sống cố định tại khu vực nhất định, có thể tích tụ chất ô nhiễm
mà không bị chết.
- Sinh vật có số lƣợng phong phú ở khu vực nghiên cứu và tốt hơn là phân
bố rộng ( tối ƣu là phân bố toàn cầu) để có thể đối chiếu giữa các khu vực.
- Sinh vật có đời sống dài để có thể lấy mẫu nhiều lần khi cần. Đó cũng là

minh chứng cho những tác động đến môi trƣờng trong thời gian dài, không
liên tục.
- Sinh vật có kích thƣớc phù hợp để có thể cung cấp những mô đủ lớn cho
việc phân tích. Đặc tính này cũng cần thiết cho việc nghiên cứu sự tích tụ
trong những cơ quan đặc biệt của cơ thể sinh vật.
- Dễ thu mẫu, ít biến dị.
Trong thực tế khó có loài sinh vật nào có thể đáp ứng đƣợc tất cả các tiêu
chí trên.Tuy nhiên, những sinh vật đƣợc lựa chọn cho nghiên cứu chỉ cần đáp
ứng đƣợc một hay một vài tiêu chí trên là đủ.[35,23]
* Các sinh vật được lựa chọn để làm chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng:
- Thực vật, tảo sống dưới nước: Có nhiều ƣu điểm khi sử dụng đối tƣợng
này nhƣ dễ lấy mẫu, dễ phân biệt, số lƣợng nhiều, phân bố rộng có khả năng
chống chịu với mức ô nhiễm cao.
- Cá: Có thể hấp thụ kim loại nặng và nhiều chất ô nhiễm khác. Tuy nhiên,
cá là loài di chuyển nên không dễ dàng xác định mối quan hệ giữa hàm lƣợng
chất ô nhiễm trong cơ thể chúng với nguồn thải ô nhiễm.[79]
- Động vật giáp xác, nhuyễn thể hai mảnh, ốc: Động vật hai mảnh đƣợc
định loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thƣớc vừa phải, số lƣợng nhiều, dễ
tích tụ chất ô nhiễm, có đời sống tĩnh tại và có khả năng sống dài. Chúng có
khả năng tích tụ các kim loại vết nhƣ Cd, Hg, Pb …với hàm lƣợng lớn hơn so
với khả năng đó ở cá và tảo [33]. Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong mô của
chúng ở mức hàm lƣợng cao hơn gấp 100.000 lần mức hàm lƣợng tìm thấy
trong môi trƣờng xung quanh [58,59].
Trên thế giới đ có một số công trình nghiên cứu về hàm lƣợng kim loại
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
9
nặng trong mô các loài thân mềm có vỏ cứng, các chƣơng trình kiểm tra,
đánh giá môi trƣờng quốc tế đ thiết lập một số tiêu chuẩn lấy mẫu và xử lý
mẫu để giảm thiểu sai số nhƣ: mùa lấy mẫu, lấy mẫu theo độ sâu, kích thƣớc

của loài đƣợc lựa chọn làm chỉ thị sinh học [49].
1.3 Độc tính kim loại nặng
Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lƣợng lớn hơn 52 bao gồm
một số kim loại nhƣ: As, Hg, Cu, Cr, Cd, Co, Pb, Zn, Sb, Mn…Những kim
loại nặng nguy hiểm nhất về phƣơng diện gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc là Zn,
Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As và Cr. Trong số những kim loại này có Cu, Ni, Cr và
Zn là những nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho sinh vật thủy sinh, chúng chỉ
gây độc ở nồng độ cao.
Bảng 1.3: Tóm tắt các nguyên tố kim loại cần phân tích

Số
hiệu
nguyê
n tử

Nguyên
tử khối
trung
bình

Cấu hình electron

Nhiệt
độ nóng
chảy
(
0
C)
Nhiệt
độ sôi

(
0
C)

Khối
lƣợng
riêng
(g/cm
3
)

Độ âm
điện

Cu
Z= 29

63,546

[Ar]3d
10
4s
1

1084,62

767

8,94

1,90

As
Z= 33
74,921

[Ar]4s
2
3d
10
4p
3

615
817
5,727

2,18
Pb
Z=82

207,2

[Xe]4f
14
5d
10
6s
2
6p

2

327,46

1737

11,34

2,33

Cd
Z=48

112,41

[Kr]4d
10
5s
2

321,07

767

8,642

1,69

Zn
Z= 30

65,37

[Ar]3d
10
4s
2

419,53

907

7,13

1,65

Fe
Z= 26
55,845

[Ar]3d
6
4s
2

1538
2862
7,874
1,83
Mn

Z= 25

54,938

[Ar]3d
5
4s
2

1246

2061

7,47

1,55

Co
Z= 27
58,933

[Ar]3d
7
4s
2

1495

2927
8,9

1,88
Ni
Z= 28
58,693
[Ar] 3d
8
4s
2

1455

2913

8,908

1,91
Hg
Z= 80

200,59

[Xe]4f
14
5d
10
6s
2

-38,83

356,73

13,546

2,00

Cr
Z= 24
51,996

[Ar]3d
5
4s
1

1907

2671

7,19

1,66
Th
Z= 90
232,038
[Rn]6d
2
7s
2

1842

4788

11,7

1,3
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
10
U
Z= 92
238,039
[Rn]5f
3
6d
1
7s
2

1132,2

4131
19,1

1,38

Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng lớn gấp 5 lần tỷ
trọng của nƣớc. Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào các quá trình
sinh hoá trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi

thức ăn và đi vào cơ thể con ngƣời). Chúng bao gồm Hg, As, Pb, Cd, Mn, Cu,
Cr…Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật sẽ gây độc tính.
Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua đƣờng hô hấp, thức ăn
hay hấp thụ qua da đƣợc tích tụ trong các mô và theo thời gian sẽ đạt tới hàm
lƣợng gây độc. Các nghiên cứu đ chỉ ra kim loại nặng gây độc cho các cơ
quan trong cơ thể nhƣ máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmôn, cơ quan
sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức nặng sinh hóa trong cơ thể do đó làm
tăng khả năng bị di ứng, gây biến đổi gen. Các kim loại gây độc thƣờng là
tƣơng tác với các hệ enzyme trong cơ thể từ đó ức chế hoạt động của các
enzyme này và dẫn đến sự trao đổi chất của cơ thể sống bị rối loạn. Các kim
loại nặng khi tƣơng tác với các phân tử chất hữu cơ có khả năng sản sinh ra
các gốc tự do, là các phần tử mất cân bằng năng lƣợng, chứa những điện tử
không cặp đôi . Chúng chiếm điện tử của các phân tử khác để lập lại sự cân
bằng của chúng. Các gốc tự do tồn tại trong cơ thể sinh ra do các phân tử của
tế bào phản ứng với oxy (bị oxy hóa), nhƣng khi có mặt các kim loại nặng –
tác nhân cản trở quá trình oxy hóa sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không
kiểm soát đƣợc. Các gốc tự do này phá hủy các mô trong cơ thể gây nhiều
bệnh tật.
Trong phạm vi bản luận văn này, chúng tôi chỉ trích giới thiệu độc tính
của một số kim loại là chỉ tiêu cần phân tích trong nghêu, ốc, cá thuộc
chƣơng trình nghiên cứu đánh giá môi trƣờng của EU (2001) cũng nhƣ của
nhiều quốc gia khác trên thế giới.
- Thủy ngân (Hg): Đây là một chất độc ngấm ngầm, thủy ngân có thể gây
ra một loạt các triệu chứng bao gồm: rối loạn tâm lý, nhức đầu, chảy máu
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
11
nƣớu răng, đau ngực, đau bụng, mệt mỏi kinh niên, dị ứng, nổi mẩn, ảnh
hƣởng tới sinh sản ngộ độc thủy ngân có thể qua thức ăn, nguồn nƣớc, đôi
khi cũng có thể do những chất thải công nghiệp hoặc đốt than đá.

- Mangan (Mn): là kim loại có trong tự nhiên, mọi ngƣời đều bị nhiễm hàm
lƣợng nhỏ Mn có trong không khí, thức ăn, nƣớc uống. Mn là kim loại vết
cần thiết cho sức khỏe ngƣời. Mn có thể tìm thấy trong một số loại thức ăn,
ngũ cốc, trong một số loài thực vật nhƣ cây chè [75]. Ngƣời bị nhiễm Mn
trong một thời gian dài thƣờng mắc các bệnh thần kinh, rối loạn vận động,
nhiễm độc mức hàm lƣợng cao kim loại này sẽ gây các bệnh về hô hấp và suy
giảm chức năng tình dục.
- Đồng (Cu): đƣợc dùng nhiều trong sơn chống thấm nƣớc trên tàu thuyền,
các thiết bị điện tử, ống nƣớc. Nƣớc thải sinh hoạt là nguồn chính đƣa Cu vào
nƣớc. Cu tồn tại ở hai dạng là: dạng hòa tan và các hạt nhỏ [33]. Cu cần thiết
cho chức năng hô hấp của nhiều sinh vật sống và các chức năng enzym khác.
Cu đƣợc lƣu giữ trong gan tủy sống của ngƣời. Cu với hàm lƣợng quá cao sẽ
gây hƣ hại gan, thận, hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ dày, thậm chí tử vong. Trai,
ốc thƣờng tích tụ lƣợng lớn Cu trong cơ thể của chúng.[41]
- Kẽm (Zn) là nguyên tố cần thiết cho tất cả cơ thể sống, với con ngƣời
hàng ngày cần 9mg Zn cho các chức năng thông thƣờng của cơ thể. Nếu thiếu
Zn sẽ dẫn đến suy giảm khứu giác, vị giác và suy giảm chức năng miễn dịch
của cơ thể. Nguồn ô nhiễm kẽm chính là công nghiệp luyện kim, công nghiệp
pin, các nhà máy rác, các sản phẩm chống ăn mòn, sơn, nhựa, cao su. Cơ thể
con ngƣời có thể tích tụ Zn và nếu Zn tích tụ với hàm lƣợng quá cao thì chỉ
trong thời gian ngắn sẽ gây bệnh nôn mửa, đau dạ dày. Nƣớc chứa hàm lƣợng
Zn cao rất độc đối sinh vật. Trai, ốc cũng tích tụ một lƣợng lớn Zn trong cơ
thể chúng [33].
- Asen (As) sinh ra từ các dây chuyền sản xuất hóa phẩm, nhà máy nhiệt
điện dùng than, có trong chất làm rụng lá, thuốc sát trùng, một số loại thủy
tinh, chất bảo quản gỗ và thuốc bảo vệ thực vật. Sự tích tụ cũng nhƣ tác động
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
12
của As đến cơ thể sống phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó. Trong khi các hợp

chất As vô cơ rất độc cho hầu hết cơ thể sống thì các hợp chất hữu cơ của nó
chỉ gây độc nhẹ. Asen có thể gây nôn mửa, phá hủy các phân tử AND và gây
ung thƣ. FAO/ WHO đ đƣa ra giới hạn chấp nhận đƣợc của hàm lƣợng As vô
cơ hấp thu hàng tuần là 15µg/kg trọng lƣợng cơ thể.[33]
- Nguồn ô nhiễm Cadimi (Cd) xuất phát từ ô nhiễm không khí, khai thác
mỏ, pin Ni-Cd, nhà máy luyện kim. Nguồn chính thải Cd vào nƣớc là các
điện cực dùng trên tàu thuyền. Cd tồn tại chủ yếu dƣới dạng hòa tan trong
nƣớc. Nhiễm độc cấp tính Cd có các triệu chứng giống nhƣ cúm, sốt, đau đầu,
đau khắp mình mẩy. Nhiễm độc mn tính Cd gây ung thƣ (phổi, tuyến tiền
liệt). EU đ đƣa ra giới hạn trên của Cd là 1,0 mg/ kg trọng lƣợng tƣơi trai,
ốc loại dùng làm thực phẩm cho ngƣời.[36]
- Chì (Pb) có trong vũ khí đạn dƣợc, gốm sứ, xăng dầu, thủy tinh chì. Chì
cũng đƣợc dùng nhiều trong vật liệu xây dựng, công nghiệp cơ khí, pin. Pb
tác động đến hệ thần kinh, làm giảm sự phát triển no của trẻ nhỏ, gây rối
loạn nhân cách ở ngƣời lớn, giảm chỉ số thông minh (IQ). Nó gây áp huyết
cao, bệnh tim, gan và bệnh thận mn tính.Trai, ốc hấp thụ Pb từ nƣớc, thức
ăn phản ánh mức độ ô nhiễm môi trƣờng. EU đ đƣa ra giới hạn trên cho hàm
lƣợng Pb trong trai, ốc là 1,5 mg/ kg trọng lƣợng tƣơi (loại dùng làm thực
phẩm cho ngƣời ).[58]
- Urani (U) là nguyên tố phóng xạ có mặt trong nƣớc biển. Chức năng thông
thƣờng của thận, no, gan, tim và các hệ cơ quan khác trong cơ thể có thể bị ảnh
hƣởng khi tiếp xúc với urani, bởi vì ngoài tính phóng xạ rất yếu, urani còn là kim
loại độc. Các ion uranyl (UO
2
+
) tồn tại trong nƣớc biển, dạng uranium trioxit hay
uranyl nitrate và các hợp chất hóa trị sáu khác (hóa chất) có thể gây ra những dị tật
bẩm sinh và phá hủy hệ miễn dịch.
1.4 Các phƣơng pháp công cụ hiện đại xác định kim loại nặng
Có thể xác định hàm lƣợng kim loại nặng bằng phƣơng pháp hóa học nhƣ

phƣơng pháp trọng lƣợng, chuẩn độ với hàm lƣợng các nguyên tố kim loại
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
13
cao. Do vậy muốn xác định kim loại với hàm lƣợng nhỏ chúng ta phải sử
dụng phƣơng pháp phân tích công cụ hiện đại nhƣ: phân tích điện hóa, trắc
quang, quang phổ hấp thụ nguyên tử (F-AAS,GF-AAS,CV-AAS), huỳnh
quang tia X (XRF), kích hoạt nơtron (NAA), quang phổ phát xạ plasma cảm
ứng (ICP-AES)…Các phƣơng pháp sử dụng tùy thuộc theo từng đối tƣợng
mẫu phân tích, hàm lƣợng kim loại nặng trong mẫu, điều kiện cụ thể của
phòng thí nghiệm, cũng nhƣ yêu cầu về độ chính xác của kết quả phân tích.
1.4.1 Các phƣơng pháp trắc quang (phổ hấp thụ phân tử UV-VIS)
Phƣơng pháp trắc quang hiện nay đƣợc sử dụng rất rộng ri trong nhiều lĩnh
vực nhƣ công nghiệp sợi vải, sản xuất sơn, vật liệu xây dựng
Có thể xác định hàm lƣợng kim loại bằng cách đo màu trức tiếp trên các phức
aqua. Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi phải có sự tạo phức của nguyên tố cần
phân tích với một thuốc thử hữu cơ có màu do đó không thích hợp để phân tích
hàng loạt [7].
1.4.2 Phƣơng pháp huỳnh quang
Một chất khi hấp thụ một năng lƣợng ở giới hạn nào đó sẽ làm kích thích
hệ electron của phân tử. Khi ở trạng thái kích thích, phân tử chỉ tồn tại ≤
10
-8
s, nó lập tức trở về trạng thái cơ bản ban đầu và giải phóng năng lƣợng đ
hấp thụ. Khi năng lƣợng giải toả đƣợc phát ra dƣới dạng ánh sáng thì gọi là
hiện tƣợng phát quang. Hoá học phân tích sử dụng hiện tƣợng này để định
tính và định lƣợng các chất và gọi là phƣơng pháp phân tích huỳnh quang.
Dong Yan-Jie và Ke Gai [46] sử dụng phƣơng pháp huỳnh quang để xác
định lƣợng vết Pb trên cơ sở cho Pb
2+

tạo phức với axit gibberellic theo tỉ lệ
Pb
2+
: axit là 1: 2 với pH = 7-8. Bƣớc sóng kích thích và phát xạ lớn nhất là
205,0nm và 308,8nm. Phƣơng pháp cho giới hạn phát hiện là 0,52ng Pb/ml.
Chongqiu Jiang, Hongjian Wang, Jingzheng Wang [44] đ xác định
lƣợng vết Cr với thuốc thử 2- hydroxy - 1- naphtaldehyene – 8 -
aminoquinoline (HNAAQ) bằng phƣơng pháp huỳnh quang. Độ nhạy của
phép xác định tăng lên trong môi trƣờng nƣớc-ancol với tỉ lệ 4/1 theo thể tích,
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
14
pH =9,4. Trong điều kiện đó phức Cr-HNAAQ bị kích thích và phát xạ ở
bƣớc sóng từ 397-450nm. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 77ng/ml.
Khoảng tuyến tính của phƣơng pháp lên đến 25µg/ml. Phƣơng pháp này đƣợc
áp dụng để xác định lƣợng vết Cr trong thịt và gan lợn.
B. W.Bailey, R.M.Donagall and T.S. West [42] sử dụng phƣơng pháp
huỳnh quang để xác định siêu vi lƣợng Cu(II). Các tác giả đ sử dụng thuốc
thử [Cu(phen)2R oseBengal], phức này đƣợc chiết vào cloroform và pha
long bằng axeton. Bƣớc sóng kích thích là 560µm và bƣớc sóng phát xạ là
570µm. Giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp là 10
-4
-6.10
-3
ppm.
1.4.3 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Khi chiếu một chùm tia sáng có bƣớc sóng xác định ứng đúng với tia
phát xạ nhạy của nguyên tố cần xác định vào đám hơi nguyên tử tự do thì các
nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lƣợng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp
thụ nguyên tử. Dựa vào tín hiệu thu đƣợc xác định nguyên tố cần phân tích.

Trong phƣơng pháp này thì quá trình chuyển hoá chất thành hơi (nguyên tử
hoá mẫu) là quan trọng nhất. Tuỳ thuộc vào kĩ thuật nguyên tử hoá mà ta có
phƣơng pháp với độ nhạy khác nhau. Đây là phƣơng pháp đƣợc sử dụng khá
phổ biến để phân tích các kim loại nặng. Hầu hết các kim loại nặng đều có
thể xác định đƣợc bằng kĩ thuật này. Có thể xác định trƣc tiếp các kim loại
bằng kĩ thuật ngọn lửa (F-AAS) hoặc bằng kỹ thuật nguyên tử không ngọn
lửa dùng lò graphit (GF-AAS) cho phép xác định các kim loại nặng với giới
hạn phát hiện cỡ ppb hay nhỏ hơn. Kỹ thuật hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh
(CV-AAS) sử dụng hệ hydrua hóa cho phép xác định các nguyên tố có khả
năng tạo hợp chất hydrua với độ chọn lọc, độ nhạy cao.
Jozep Szkoda và Jan Zmudzki [54] sử dụng phƣơng pháp F-AAS để xác
định Pb và Cd trong mẫu sinh học cho hiệu suất thu hồi với Pb là 82,0% và
Cd là 98,4%.
Mohamed Maanan[61] phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng trong
động vật thân mềm vùng biển sử dụng phƣơng pháp AAS cho kết quả hàm
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
15
lƣợng các kim loại nhƣ sau: 7,2 mg.kg
−1
với Cd, 26,8 mg.kg
−1
với Cu,
8,0 mg.g
−1
với Cr, 292 mg.kg
−1
với Zn, 20,8 mg.kg
−1
với Mn và

32,8 mg.kg
−1
với Ni.
Al Moauf và cộng sự [34] đ phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng và
các nguyên tố vi lƣợng có trong mẫu thực vật bằng phƣơng pháp AAS cho
kết quả hàm lƣợng trung bình của các mẫu nhƣ sau (kết quả tính theo ppm):
Trong họ Hyptis suaveolens có hàm lƣợng Zn là (35,1±0,01), Cu là
(24,4±0,01) ở mức cao nhất so với các mẫu khác. Trong khi đó hàm lƣợng
Mn (685±0,02) và Ca (51340±21) cao nhất trong cây Morinda lucida.
N. Pourreza và K. Ghanemi [65] đ phân tích Hg trong nƣớc và cá bằng
phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử hoá hơi lạnh (CV-AAS). Các tác giả cũng đ
kết luận phƣơng pháp này có thể ứng dụng để phân tích hàm lƣợng Hg(II)
trong các mẫu nƣớc, nƣớc thải và cá.
1.4.4 Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Trong điều kiện bình thƣờng, nguyên tử không thu cũng không phát ra
năng lƣợng, nhƣng nếu cung cấp năng lƣợng cho nguyên tử thì các nguyên tử
sẽ chuyển lên trạng thái kích thích. Trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ
tồn tại trong một thời gian cực ngắn 10
-8
s, chúng có xu hƣớng trở về trạng
thái ban đầu bền vững và giải phóng ra năng lƣợng mà nó hấp thu dƣới dạng
bức xạ quang học. Bức xạ này chính là phổ phát xạ nguyên tử. Các nguồn
kích thích phổ phát xạ là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện dòng xoay chiều và
một chiều, tia lửa điện, plasma cảm ứng.
Nhìn chung phƣơng pháp này có độ nhạy khá cao, tốn ít mẫu, có khả
năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu nên rất thuận
lợi để phân tích lƣợng vết các kim loại độc trong các đối tƣợng khác nhau.
Tác giả Phạm Luận [11] đ ứng dụng phƣơng pháp AES phân tích một
số kim loại trong nƣớc, đối với Na cho giới hạn phát hiện 0,05ppm, K và Li
là 0,5ppm và với Pb là 0,1ppm.

Mustafa Türkmen [63] và cộng sự cũng đ sử dụng phƣơng pháp phổ
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
16
phát xạ nguyên tử plasma cao tần cảm ứng (ICP-AES) để phân tích hàm
lƣợng các nguyên tố kim loại nặng trong hải sản ở vùng biển Marmara,
Aegean và Mediterranean. Fe và Zn là hai kim loại có hàm lƣợng rất cao ở tất
cả các phần của hải sản. Hàm lƣợng kim loại trong những phần mà con ngƣời
có thể sử dụng đƣợc nhƣ sau: 0,02 – 0,37 mg.kg
−1
với Cd, 0,04 –
0,41 mg.kg
−1
với Co; 0,04 – 1,75 mg.kg
−1
với Cr; 0,32 - 6,48 mg.kg
−1
với Cu;
7,46 – 40,1 mg.kg
−1
với Fe; 0,10 – 0,99 mg.kg
−1
với Mn; 0,02 – 3,97 mg.kg
−1

với Ni; 0,33 – 0,86 mg.kg
−1
với Pb; 4,49 – 11,2 mg.kg
−1
với Zn.

1.4.5 Phƣơng pháp phân tích cực phổ
Các phƣơng pháp điện hóa nói chung và phân tích cực phổ nói riêng đ
chiếm đƣợc vị trí cao trong việc xác định lƣợng vết các chất vô cơ trên thế
giới với sự tiến bộ của kỹ thuật điện tử và vi điện tử. Máy móc dung trong
phân tích điện hóa ngày càng hoàn thiện và đa dạng. Từ đó đ cho ra đời
hang loạt các phƣơng pháp có độ nhạy cao (đến 10
-7
– 10
-8
mol/l), độ phân
giải tốt (50mV) và thao tác đơn giản: cực phổ sóng vuông, cực phổ tast, cực
phổ xung vi phân… là những phƣơng pháp phân tích điện hóa phổ biến trên
thế giới. Nhờ kết hợp với việc làm giàu trƣớc bằng điện phân, máy cực phổ
có thể thực hiện một phƣơng pháp mới gọi là “cực phổ làm giàu” hay “cực
phổ ngƣợc”, có thể gọi là phƣơng pháp “phân tích điện hóa hòa tan”
(Electrochemical stripping analysis) hay “phƣơng pháp Von – Ampe hòa tan”.
Điện hóa hoàn tan nhạy hơn các phƣơng pháp cực phổ tƣơng ứng 100 – 1000
lần. Nhƣ vậy về mặt độ nhạy, trong số các phƣơng pháp phân tích hiện đại,
điện hóa hoàn tan bỏ xa các phƣơng pháp quang (kể cả hấp thụ nguyên tử) và
trong chừng mực nào đó có thể so sánh với các phƣơng pháp phân tích phóng
xạ nhƣ kích hoạt nơtron.
Tác giả Trần Hữu Hoan, Lê Lƣơng [5] sử dụng các phƣơng pháp cực phổ
xác định As đến 2.10
-8
mol/l, Co trong nền chọn lọc dimetylglioxxim 10
-4
M +
trietanolamin 0,15M + NaH
2
PO

4
1M (pH =9) thu đƣợc nồng độ 10
-7
mol/l,
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
17
Cd trong nền NH
4
Cl 1M + NH
4
OH 0,5M xác định đƣợc nồng độ 10
-10
mol/l.
1.4.6 Phƣơng pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS)
Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled Plasma) [14] dùng để chỉ ngọn lửa
plasma tạo thành bằng dòng điện có tần số cao (MHz) đƣợc cung cấp bằng
một máy phát Radio Frequency Power (RFP). Ngọn lửa plasma có nhiệt độ
cao có tác dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu phân tích thành dạng ion.
MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn
là theo tỷ số giữa số khối và điện tích (m/Z).
Phƣơng pháp ICP – MS ra đời vào đầu những năm 80 của thế kỉ trƣớc và
ngày càng chứng tỏ là kĩ thuật phân tích có ƣu điểm vƣợt trội so với các kĩ
thuật phân tích khác nhƣ quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ
phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES hay ICP-OES)…Phƣơng pháp ICP-MS
hơn hẳn các kĩ thuật phân tích kim loại nặng khác ở các điểm sau: có độ nhạy
cao, độ lặp lại cao, xác định đồng thời đƣợc hàng loạt các kim loại trong thời
gian phân tích ngắn.[14]
Dƣới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích đƣợc phân
li thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi. Các phần tử này khi tồn tại

trong môi trƣờng kích thích phổ ICP năng lƣợng cao sẽ bị ion hóa, tạo ra đám
hơi ion của chất mẫu (thƣờng có điện tích +1). Nếu dẫn dòng ion đó vào
buồng phân cực để phân giải chúng theo số khối (m/Z) sẽ tạo ra phổ khối của
nguyên tử chất cần phân tích và đƣợc phát hiện nhờ các detector thích hợp.
Các quá trình xảy ra trong nguồn ICP: [14]
- Hóa hơi chất mẫu, nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa các nguyên tử, sự
phân giải của các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS:
Hóa hơi: M
n
X
m
(r)  M
n
x
m
(k)
Phân li: M
n
X
m
(k)  nM(k) + mX(k)
Ion hóa: M(k)
0
+ E
nhiệt
 M(k)
+
- Thu toàn bộ đám hơi ion của mẫu, lọc và phân ly chúng thành phổ nhờ hệ
thống phân giải khối theo số khối của ion, phát hiện chúng bằng detector, ghi
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích

Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
18
lại phổ.
- Đánh giá định tính, định lƣợng phổ thu đƣợc.
Nhƣ vậy thực chất phổ ICP - MS là phổ của các nguyên tử ở trạng thái
khí tự do bị ion hóa bởi nguồn năng lƣợng cao tần ICP theo số khối các chất.
* Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS
- Nguồn ICP là nguồn năng lƣợng kích thích phổ có năng lƣợng cao, nó
cho phép phân tích hơn 70 nguyên tố từ Li – U và có thể xác định đồng thời
chúng với độ nhạy và độ chọn lọc rất cao (giới hạn phát hiện từ ppb-ppt đối
với tất cả các nguyên tố).
- Khả năng phân tích bán định lƣợng rất tốt do không cần phải dùng mẫu
chuẩn mà vẫn đạt độ chính xác cao; có thể phân tích các đồng vị và tỷ lệ của
chúng.
- Tuy có độ nhạy cao nhƣng nguồn ICP lại là nguồn kích thích phổ rất ổn
định, nên phép đo ICP - MS có độ lặp lại cao và sai số rất nhỏ.
- Phổ ICP - MS ít vạch hơn phổ ICP - AES nên có độ chọn lọc cao, ảnh
hƣởng thành phần nền hầu nhƣ ít xuất hiện, nếu có thì cũng rất nhỏ, dễ loại
trừ.
- Vùng tuyến tính trong phép đo ICP - MS rộng hơn hẳn các kỹ thuật phân
tích khác, có thể gấp hàng trăm lần và khả năng phân tích bán định lƣợng rất
tốt do không cần dùng mẫu chuẩn mà vẫn cho kết quả tƣơng đối chính xác.
- Ngoài ra ICP-MS còn đƣợc sử dụng nhƣ là một detector cho LC, CE,
GC
Với nhiều ƣu điểm vƣợt trội, kỹ thuật phân tích ICP - MS đƣợc ứng
dụng rộng ri để phân tích nhiều đối tƣợng khác nhau đặc biệt là trong các
lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán
dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi trƣờng Quá trình sản
xuất nhiên liệu hạt nhân, xác định đồng vị phóng xạ, nƣớc làm lạnh sơ cấp
trong ngành hạt nhân (chiếm tỷ trọng 5%); phân tích nƣớc uống, nƣớc biển,

nƣớc bề mặt, đất, bùn, đất hoang, phân tích định dạng Hg, As, Pb và Sn trong
Ngô Quang Huy Lớp K22 - Hóa phân tích
Luận văn thạc sĩ ĐHKHTN - ĐHQGHN
19
nghiên cứu và bảo vệ môi trƣờng (48%); quá trình hoá học, chất nhiễm bẩn
trong Si Wafers trong công nghiệp sản xuất chất bán dẫn (33%); máu, tóc,
huyết thanh, nƣớc tiểu, mô trong y tế (6%); đất, đá, trầm tích, nghiên cứu
đồng vị phóng xạ trong địa chất ( 2%); hoá chất (4%); dấu vết đạn, đặc trƣng
vật liệu, nguồn gốc, chất độc trong khoa học hình sự (1%) và phân tích thực
phẩm (1%)


Hình1.2: Ứng dụng phƣơng pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực

- Tác giả Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức [13] đ xác
định đƣợc lƣợng vết của 6 kim loại nặng: Cu, Zn, As, Ag, Cd, Pb bằng
phƣơng pháp ICP-MS với mẫu đông khô và mẫu tƣơi trong trai, ốc Hồ Tây.
Căn cứ theo cách phân loại chất lƣợng môi trƣờng nƣớc dựa trên làm lƣợng
các kim loại vết trong trai, ốc các tác giả kết luận nƣớc Hồ Tây bị ô nhiễm
nhẹ bởi đồng, bạc, asen, cacdimi, bị ô nhiễm ở mức bình thƣờng bởi các
nguyên tố nhƣ kẽm, chì.
- Marcos Pérez-López [60] và cộng sự phân tích Pb, Cd, Zn và As có trong
thịt một số loài chim hoang d ở vùng Galicia (Tây Bắc Tây Ban Nha) bằng
phƣơng pháp ICP-MS. Kết quả cho thấy hàm lƣợng Zn 1,47 -2,98ppm, As