GÓP PHẢN HOÀN THIỆN QUY TRÍNH PHÂN TÍCH ARSEN BẰNG AAS đé điều TRA ARSEN NIỆU TRONG dân cư sử DỤNG nước GIẾNG KHOAN

Bộ YTÉ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ Nộỉ

MAI VĂN DÀN

GÓP PHẢN HOÀN THIỆN QUY TRÍNH PHÂN TÍCH ARSEN BẰNG AAS ĐÉ
ĐIỀU TRA ARSEN NIỆU TRONG DÂN cư sử DỤNG NƯỚC GIẾNG KHOAN

KHQÁ LUẬN TÓT NGHIỆP Được sĩ KHQẢ CT 40 (2065 - 2Q0?)

Người hướng dẫn: PGS.TSKH. LÊ THÀNH PHƯỚC TS. ĐẶNG MINH NGỌC

Nơi thực hiện: Bộ môn Hoá võ cơ - Đại học Dược Hà Nội Viện Y học Lao dộng vừ
Vệ ÃÙìh Môi trường Thời gian thực hiện; Từ (háng 3 đến tháng
5, năm 2009


Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn

PGS. TSKH. Lê Thành Phưóc
TS. Đặng Minh Ngọc
đã giao đề tồi, tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa
luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ Phòng sinh hóa huyết bọc Viện
Y học Lao động và Vệ sinh môi trường đã giúp đỡ tôi trong thời gian ỉảm khóa
luận.
Và tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cỏ giáo...Trường
Đại học Dược Hà Nội, gia đình, ngưởi thân, bạn bè và tập thể lớp CT40 đã động
viên, giúp đỡ tôi trong suốt thởi gian thực hiện khỏa luận.
Hà nội, tháng 5 năm 2009 Sinh viên

Mãi Văn Dần

MỤC LỤC

CHÚ GIẢI CHỦ' VIẾT TẤT
AAS :

Atomic Absorption spectrophotometry
( Kỹ thuật đo phổ hấp thụ nguyên cử)

*


ATP :

Adcndsyl triphõsphãí
ETA — AAS : Electro — themal Atomization Atomic Absorption
Spectrophotometry (Phép đơ phổ hẩp thụ nguyên tử không ngọn lùa)

V — AAS :

Flame Atomic Absorption Spectrophotometry
( Phép do phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa)

HCL :

Hollow Cathod Lamp (đèn catod rỗng)

HPLC :

sác ký lỏng hiệu năng cao

ICP :

Inductivity Coupled Plasma

ppin :

part per million (phần triệu)

ppb :

part per billion (phần tỷ)

WHO :

World health organization (Tồ chức Y tế Thế giới)

LOD : Limit of detection ( Giới hạn phát hiện )
LOQ : Limit of quantatification ( Giới hạn định lượng )
UNICEF : United Nations International Children's Emergency Fund

cv : Coefficient of variation

( Hệ số biến sai )

TN : Thực nghiệm
QĐ - BYT: Quyết dịnh - Bộ Y t
ếĐẶT VẤN ĐỀ

Các hợp chất arsen đều rất độc. Liều chết của As 203 đối với người chỉ
khoảng 100 - 150 mg. Trong cơ thể, Arsen ức chế các enzym có nhóm (- SH), kể


cả glutathion reductase. Nhiễm độc trường diễn arsen gây ra nhiều bệnh cảnh: Mệt
mỏi, sút cân, rối loạn sấc tố da, sừng hóa gan bàn tay, bàn chân, viêm da, ung thư
da, ung thư phế quản, khiến các khối u có sẵn phát triển nhanh hom, góp vầo
nguyên nhân và hậu quả của bệnh tiểu đưởng, tim mạch.
Sử dụng nguồn nước bị ỗ nhiễm arsen là nguyên nhân quan trọng nhất gây
nhiễm độc arsen trường diễn trên ngưòi, Hiện nay, mức chuấn arsen cho phóp
trong nước ăn uống sinh hoạt là 10 ppb (0,01mg/l). Thực tế ở Việt nam đang cỏ
khoảng 1 0 - 1 5 triệu người sử dụng nước giếng khoan với nguy cơ nhiễm arsen
quá mửc, Nhiễm độc arsen đang tiềm ẩn và đe dọa sức khỏe cộng đồng.
Đe đánh giá mức độ nhiễm độc, người ta căn cứ vào các chỉ điềm sinh học
như: lượng arsen trong máu, arsen trong tóc, arsen trong nước tiểu ... bên cạnh
những bệnh cảnh lâm sàng.
Với mong muốn góp phần nhỏ vào nghiên cứu rộng lớn về arsen trong môi
trường và sự phơi nhiễm arsen trong các vùng dân cư, chủng tôi tiến hành đề tài:
“ Góp phẩn Ịlộàn thiện quỵ trình phân tích arsẹn bằng AAS để địệu tra
arsen niệu trong dân cư sử dụng nước giếng khoan ” với mong muốn đạt được
hai mục tiêu:
1- Vận dụng kỹ thuật hydrid hóa để định lượng arsen trong nước tiểu
bằngphirơrìgpháp quúíigphở hấp thụ ngtiỵên tử:
2- Điều tra arsen niệu trọng dân cư sử dụng nước giếng khoan vùng
ngỵyeợeaQ:

Phần 1: TỎNG QUAN
** — m Tp * Ố
1.1. Nguyên tô arsen

l.

u. Đặc tính chủ yếu» trạng thái thiên nhiên [3, 9, 10, 13J

Arsen là một nguyên tố hóa học thuộc chu kỳ 4, phân nhóm chính nhóm
V trong bảng tuần hoàn.
Tên quốc tế:

Arsenicum

Nhiệt độ nóng chảy:

617°c ( Dưới áp suất 3ốatm )

Khối lượng riêng:

5,78 ( g/cm3)

Arsen có hai dạng thù hình:dạng không kim loại và dạng kim loại.
- Dạng khồng kim loại:Là những chất rắn màu vàng gọi lả arsen vàng tan
được trong cs2, nhiệt độ bình thường dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh
sang dạng kìm loại.
- Dạng kim loại: Arsen có màu trắng bạc, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, nhung
giòn đễ nghiền thành bột, không tan trong CS2.
Trong không khí ở điều kiện bình thường arsen bị oxy hóa trên bề mặt tạo
oxyd (As203). Ở dạng bột nhỏ arsen bốc cháy trong khí cỉor tạo arsen (III)
triclorid. Yới các kim loại kiềm, kiềm thổ arsen tương tác tạo nên arsenid. Arsen
không tan trong dung dịch acid hydrocloric, nhung tan trong acid nitric và tạo

thảnh acid arscnỉc:
3 As +5HNƠ3 + 2H20 = 3H3As04 + 5NO Arsen tan trong kiềm nóng chảy và
giải phóng hydro:


2As + 6NaOH = 2Na3As03 + 3H2T Trong các hợp chất arsen thể hiện

múc oxy hóa 5+, 3+, 3-, như; HbAsO^

AsiOs, A§H3.

Arsen là một nguyên tố phổ biến trong thiên nhiên, nó không những chỉ có
trong nước mà còn có trong không kliông khí, đất và thực phẩm. Trong thiên
nhiên, arsen tồn tạỉ chủ yếu dưới dạng khoáng vật arsenopyrit (FeAsS); reanga
(AS4S4); oripimen (AS2S3) và lẫn trong khoáng vật của kim loại khác, rát hiếm
gặp arsen ở trạng thái tự do. Hàm lượng arsen trong Yỏ trái đất từ 25.1ô4e/o
1.1.2. Arsen trong cơ thể a/Độc
tính của arseII [5, 10, 13, 15]

Trong số các hợp chất vô cơ, As (III) có độc tính cao horn As (V) khoảng 50
lần do As (III) dễ hoà tan vào nước và đi vào cơ thể theo con đưởng trao đổi chất.
As (III) thể hiện độc tính vì nó có ái lực mạnh với nhóm thyol (-SH) của enzym và
làm vô hĩệu hoá hàng loạt enzym có nhóm này, đặc bĩệt ỉà hệ thong enzym
pyruvat dehydrogenase vì có hai nhóm sulfhydryl của acid íipoic tạo ra vòng 6
cạnh bền vững.
As5+ Ở dạng As043' gây ức chế enzym, ĩìgãn cản quá trình tạo ATP là chất
sản sinh năng lượng sirửl học. As3+ ở nồng độ cao còn làm đông tụ protein, có lẽ
là do tấn công vào các liên kết sulfid.

Độc tính cao của arsen và các hợp chất của nó có khả năng gây nhiễm độc
qua nhiều con đường: hô hấp, tiêu hoá, tiếp xúc qua da,... Đặc biệt arsen là tác
nhân gây ung thư trên mọi bộ phận của cơ thể. [6]
Do làm rối loạn cliuyển hoả trong cơ thể, arsen gây ra các triệu trứng nhiễm
độc cấp tính, mạn tính rất đa dạng. [17]+ Thời gian tiếp xúc ngắn, nồng dộ và mức
tiếp xúc cao thường biểu hiện dấu hiệu nhiễm độc cấp tính: nôn, tiêu chảy, đau
bụng đữ dội, đải ít, thân nhiệt và huyết áp giảm, chuột rút, co giật.
+ Trương hợp nhiêm độc cấp tỉnh do arsỉn (ẢsH 3) thì cổ cảc biểu hiện: đái ra
huyết sắc tố (hemoglobin), tan huyểt vàng da, viêm thận, tăng đạm huyết và hôn
mê.
+ Nếu ở nồng độ thấp, thời gian tiếp xúc dài hơn thi bệnh biểụ biện ở thể
mạn tính:
- Triệu chứng ban đầu: khó chịu, đau bụng, ngứa» đạu khớp, suy nhược cơ
thể, tiêu chảy, táo bốn, ban dỏ, phù mi mắt dưới, niêm mạc tổn thương, viêm lợi,
viêm họng, viêm đường hô hấp trên, viêm mảng kết hợp.
- Các triệu trứng thần kinh: cảm giác tê cóng, bỏng da, kiến bò kèm theo
ngửa hoặc run, co giật, teo cơ, liệt chi, viêm nhiều dây thần kinh.
- Tổn thuơng da: viêm ìoét, loạn sừng lòng bàn tay, bàn chân, sạm da, rụng
long, toe.
H~ Các rối loạn khác: gan có thể thoái hoá mỡ, protein niệu. Khả năng gây
ung thư phổi, xuơng sàng, mụn cơm ác tính. Arsen làm biến đổi cơ ché sửa chữa
ADN, làm sai lệch nhiễm sắc thể đo có sự biến đổi chuyển hoá enzym can thiệp


trong quá trinh tổng hợp acid nucleic gây các tổn thương không hải phục.[l 1]
Theo mật chương trinh nghiến cưu của Ẳllari Smith, Vỉận Đặi hộc
California tại Berkeley, một người uống nước có chứa 0,05 mg arsen/1 trong suốt
cuộc đời có nguy cơ 0,1% bị ung thư nội tạng, hưn 0,2% bj ung thư bàng quang và
còn một sổ dạng ung thư khác vả các bệnh về tiểu đường, thiểu máu...[14] ,
Trong các tổ chức bị ung thư và trong máu người ung thư có hàm lượng

arsen rất cao. Sự trao đổi của tế bào ung thư nhạy cảm với arsen hom tế bảo và
các tổ chức bình thường. Trên thực tế đã thấy 20% triíờng hợp xơ gan do arsen
tích luỷ chuyển thành ung thư gan, trong khi đối với xơ gan bình thường clĩỉ lầ
5%. Vì vậy moi quân hẹ giữã ãfsẽn - Ung thư lằ khấ chặt chễ [24]. b/Đường xám
nhập cửa arsen vào cơ thể [4, 11,12]
Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày, do ăn, uống, hít thở chúng ta đã vô tỉnh
đưa vào cơ thổ một lượng nhất định arscn.
- Nước; hàng ngày trung bình mỗi người tiêu thụ khoảng 1,5 lít nước thì
lượng arsen đưa vào cơ thể khoảng 0,015 mg/ngày, phần ỉớn ỉà dạng arsen vô cơ.
Với người uắng nhiều hơn thỉ iượng arsen đưa vào cơ thể cao hơn. Một số nước
khoáng có chửa tới 0,2 mg/1, người hay sử dụng loại nước này sẽ đưa vào cơ thể
khoảng 0j2 mg arsen mỗi ngày.
- Thức ăn: là con đường chính mà arsen xâm nhập vào cơ thể như thịt, cá,
rau, quả có sử dụng thuốc tâng trọng và thuốc bảo vệ thực vật chứa arsen. Lượng
arsen đưa vào cơ thể có thể tới 0,1 mg/ngày, với những người hay ăn cá ( 0,2 kg
cá/ngày) thì lượng arsen đưa vào cơ thề là 1 mg/ngảy.


- Không khí: mỗi ngày mỗi người hít vào khoảng 20 m 3 không khí, lượng
arsen đưa vào cơ thể có thể vượt quá 0,00024 mg/ngày, nơi gần lò nung quặng có
thể tới 0,0006 mg/ĩigày [10]. Phàn lớn luợng arsen hít vào là dạng As 203. Vớỉ
những người hút thuốc lá thì lượng arsen đưa vào cơ thể là 0,02 mg/ngày (WHO,
1981) nhưng dạng arsen trong khói thuốc vẫn chưa rõ. Với những người hít vào
cơ thể lượng arsen trong thời gian dài chủ yếu là As 203 thì sẽ tăng tác động tới
bệnh ung thư phổi [26J,
c/ Dirọ’c động học của arsen trong cơ thể [4, 11, 16,18]

Hấp thu: arsen và các hợp chất của nó cọ thể hấp thụ vào cơ thể qua cả ba
con đường: tiêu hoá, hô hấpr da.
+ Đường tiêu hoá: độ hấp thu phụ thuộc vào độ tan và kích thước tiểu phân

của chúng. Những hợp chất ít tan như As203 có kích thước tiểu phân lớn ít hấp thu
hơn vì chúng bị đào thải ra ngoài theo phân trước khi được hoà tan trong ổng tiêu
hoá. Dạng muối của arsen độc hon dạng oxyd do có độ tan lớn hơn. Cấc muối

As3+, As5+ đều được hấp thu trong ống tiêu hoả.
+ Tiếp xúc vói hợp chất arsen qua da: gây viêm da tiếp xúc, loét, ban
eczema.
+ Đường hô hấp: khi hít phải hợp chất arsen vô cơ ở nồng độ cao trong
không khí gây viêm đường hô hấp trên, viêm mũi, viẻm họng, viêm thanh quản.
Đặc biệt hợp chất khí arsin (AsH3) là khí khổng màu, không mùi, kích thích nhẹ
mũi họng* Sạu khi vào phổi đến máu, arsin có tác dụng tiêu huỷ
hềng cẩu. Theo thống kễ thỉ cỏ tơỉ 20% bệnh nhẫn bị tủ vong khỉ ngộ dộc phải


khí này.
Phân bá: sau khi được hấp thụ vào máu, arsen được chuyển đến gan, thận,
tim rồi đến xương, lông, tóc, móng, não và tích luỹ một phần ờ các tổ chức trên.
Trong máu, chúng két hợp với một số protein của huyết thanh và hấp thụ lựa chọn
vào hồng cầu. Arsen có thể đị qua hàng rào nhau thai một cách dễ dàng.
Chuyển hoá: quá trình chuyển hoá arseti vô cơ trong cơ thể gồm 2 loai phản
ứng, đó là phản ứng khử hoá As 5t thành As3+ nhờ glutathion (GSH) và phản ứng
methyl hoả chuyển hoá thành dạng mono, di, trimetyl arsen với chất cho methyl
iả s - adenosyi methionin (SAM). 25% lượng arsen tham gia vảo phản ứng khử
hoá thành As mang tính độc hơn, cỏn 75% lượng arsen tạo dạng methyl hấp thụ
vào cơ thể có tính ít độc hơn.
Thải trừ: arsen được đào thải chủ yếu qua thận. Sau khi tiếp xúc với một
liều duy nhất As (III) ở người cũng như ở xúc vật, 75% lượng arsen hấp thụ và
được đào thải ra nước tiểu, vài phần trăm theo phân ngay tuần lễ đầu tiên. Trong
trường hợp As (V) sự đảo thải diễn ra chậm hơn. Arsen còn được thải trừ qua mồ
hôi .Arsen có khả năng gán với keratin nên còn được thải trừ

qua da, lông, tóc, móng, Arsen còn được thải trừ qua sữa mẹ khiến trẻ bú mẹ cũng
bị nhiễm độc arseti. Arsen được thận đào thải qua nước tiểu dưới dạng acid
dimethylasinic và acid methylasonic có tỷ lệ arsen chứa trong hai acid đó là 67%
và 20% tương ứng. Tuy nhiên, sự methỵl hoá không bao giờ hoàn toan và arsen
vô cơ vẫn còn tồn tại một phần trong cơ thể và tích ỉuỹ ở nhiều cơ quan gây ảnh
hưởng xấu đến sức khoẻ con người, d/ Chỉ điểm sinh học của arsen [17]
Sau khi hấp thụ arsen rời khỏi máu nhanh chóng, do vậy hàm lương arsen
trong máu rất thấp vả chỉ sử dụng xét nghiệm trong trường hợp nhiễm

độc Gấp

tính hoặc tiếp xúe lâu dài YỞi mm ở nồng độ GãO: Ar§ên tÍGh luỹ trong tóc
vả móng, thải trừ qua nước tiểu. Đây là những chỉ điểm sinh học được nhiều nhà


nghiên cứu quan tâm để theo dối mức độ tiếp xúc và nhiễm độc arsen.
Nước tiểu là đường thải loại chính của các hợp chất arsen trong cơ thể, do
vậy hàm lượng arsen toàn phần trong nước tiểu là chỉ số sinh học tốt nhất để đánh
giắ mức độ tiếp XUC với ãrsẽiĩ. Nố phảíi ấĩĩh sự xâĩĩĩ nhập củ ã ãrsẽS từ mọi
nguồn vào cơ thể: không khí, thức ăn, đồ uống và các đường khác.
Chu kỳ bán huỷ sinh học của arsen vô cơ trong cơ thể người khoảng 4 ngày,
vì thế arsen niệu có thể bị ảnh hưởng bởi arsen hữu cơ từ một số thửc ăn biển
(arsenobetaine, arsenosugar). Các hợp chất này không độc và thải nguyên dạng
qua nước tiểu trong vòng 1 - 2 ngày, gây sai số lớn cho kết quả phân tích, dẫn đen
nhầm lẫn lả do tiếp xúc quá mức với arsen vô cơ. Vì vậy, cần yêu cầu đối tượng
không ăn thức ăn biền trong 2-3 ngày trước khi lấy mẫu nước tiểu xét nghiệm.
Để có kết quả chírứi xác về hàm lượng arsen trong ca thể, tốt nhất là lấy
mẫu nước tiểu trong 24h. Tuy nhiên đối với các trường hợp tiếp xúc ổn định, có
thể lấy nước tiểu bãi. Khi đó cần chú ý tới khả năng bài niệu, lượng nước trong cơ
thể, lượng nước uống vào, hoạt động trong ngày và trọng lượng cơ thể. Đe khắc

phục ngiiờỉ ta thường hiệu chỉnh kết quả theo hàm ỉượng creatinin hoặc theo tý
trọng nước tiểu.

Nhìn chung, hàm lượng ärsen niệu có tương quãn với nồng độ âr§ẽn tiếp
xúc trong môi trường, song phụ thuộc rất nhiều vào mức độ và đặc điểm tiếp xúc.
Hàm lượng arsen toàn phần trọng nước tiểu của người bỉnh thuòng ở các nước là
rất khác nhau. Ở người bình thường Việt nam ở khoảng 50-60|j.g/l


Việc đọc kết quả arsen niệu thường là khó vì sẵn cỏ arsen trong cơ thể, theo
tiêu chuẩn chẩn đoán nhiễm độc của WHO chỉ số arsen niệu đưa ra là >ỈÔỠ |ig/l
[17]
1.1.3.

Thuốc điều trị nhiễm độc arsen [18]

Thuốc giải độc kim loại nặng (Me) nói chung cũng như giải độc arsen
đều có tính chất cơ bản Là tạo phức bền vững, dễ tan với kim loại độc rồi đào
thải khỏi cơ thể, giải phóng các enzym hoặc các phân tử sinh học khỏi sự
phong bế. Đôí với nhiễm độc arsen cấp tính và mạn tính, thuốc giải độc chính
là BAL (dimercaprol) theo cơ chế chung:
ỵSH
Enzym \

s
+ Me

HnzyrtK^

SH

HS-CH2
^ Me + HS - blỉ

Ns/

HO- fcH2

(BAL)
^ 5 - CH2

SH

—> M e \ S - ¿H + Enzym (
HO - ¿H2

SH

Chủ ỷ : không dùng BAL để giải độc chỉ vì phửc Pb - BAL khong bền và
giải độc sắt vì phức Fe - BAL rất độc.
Như vậy, BAL có tác dụng cố định các ỉ on arsen tự do hay đang ở dạng kết
hợp với các nhóm thyol trong cơ thể. Vì thế các enzym cỏ chứa nhóm (-SH) trong
ca thể được phục hồi hoạt tính. Arsen được loại ra khỏỉ cơ thể qua thận


nhanh Sâu khi tiêm BAL 3 - 4h.
Ngoài ra còn sử dụng MPS (unithioỉ) và DMSA (succimer) giúp gan thải trừ
arsen ra khỏi cơ thế
COOH

CH2 -S03Nã

I

I

CH-SH

CH-SH

I

I

CH-SH

CH2-SH

COOH
Succimer (DMSA)

Unithiol (DMSP)

Meso-2-3 -dimercaprosuccinic acid. Nalri 2,3— dimercapro - I - proparvsul fonat
. — ữ - - -f - - - —

1.1.4. o nhiêm arsen trong nirórc giêng khoan ở Việt nam [1, 2,]

Năm 2002, Dộ ytế Việt nam đã ban hành Quyét định số 09/2002 về tiêu
chuẩn cho phép đối với Arserì trong nước ngầm và nước mặt dùng cho mục đích

sinh hoạt là 0,05mg/I (50|j.g/l) Cũng trong năm này Bộ Y tế ban hành Quyết định
1329/2002 về tiêu chuẩn vệ sinh đối với nước dùng cho ăn uổng, trong đó giới
hạn lối đa chu hàm lưựng Areen là 0,Glmg/l (10|ig/l).Tiêu chuẩn này áp dụng cho
nước dùng để ăn uống, nước dùng cho các cơ sở chế biến thực phẩm, nước cấp
theo hệ thống đường ống từ các trạm cấp nước tập trung cho 500 người trở lên.
Bộ Y tế khuyến khích các trạm cấp nước tập trung quy mô dưới 500 người và các
nguồn cấp nước sinh hoạt đơn iè áp dụng tiêu chuẩn này [1,2]


Kết quả điều tra tiến hành trong những năm gần đây (2002-2005) của Trung
tâm Công nghệ môi trường và Phát triển bền vững - Đại học Khoa học tự nhiên
năm 2000 tại Hà Nộỉ, Viện Y học Lao động và Vệ sinh Môi trường - Bộ Y tế, tiến
hành tại Hà Nam năm 2003; “Điều tra diện rộng phát hiện sự ô nhiễm arsen trong
nước giếng khoan ở 12 tỉnh: Hưng Yên, Hà Nam, Ilải Dương, Nam Định, Hà Tây,
Quảng Ninh, Thái Nguyên, Thừa Thiên Huế, Tp Hồ Chí Minh, Long An, Đồng
Tháp, An Giang ” năm 2003 - 2004 của Viện Công nghệ môi trường, Trung tâm
Khoa học Công nghệ Quốc gia, các đề tài nghiên cứu về các cơ sở cấp nước lập
trung và giếĩig khoan quanh khu vực Hà Nội năm 2004 của Trung tâm nước sạch
và Vệ sinh môi trường nông thôn, Cục Thuỷ lợi, Viện cỗng nghệ xạ hiếm., cho
thấy Việt Nam đang thực sự đối mặt với tình trạng ô nhiễm arsen trong nguồn
nước ngầm [20, 21 > 22]
Theo báo cáo tồng hợp kết quả điều tra ô nhiễm arsen trên toàn lãnh thỏ Việt
Nâni vào tháng 10/2004 của UNICEF, thì đồng bằng Qắc Bộ và một số khu vực
thuộc đồng bằng Nam Bộ là những khu vực có biểu hiện ô nhiễm arsen rõ lệt.
Những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là Hà Nam, nam Hà Nội và Hà Tây, một
phản của tĩnh Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bỉnh, Thái Bình và Hải Dương. Các
xét nghiệm ở vùng đồng bằng sông Cửu Long cũng phái hiện nhiều giếng khoan
có nồng độ asen cao nàm ở các đi a phương thuộc tỉnh Đồng Tháp và An Giang.
Đặc biệt là Hà Nam mức độ ô nhiễm đạt giá trị ngang như BăngLađet với 62,1%
số mẫu vượt 50jag/l5 tại Hà Tây 24,7% sổ mẫu có hàm lượng asen cao hơn 50|ig/3

[19].
12. Đo phố hấp thụ nguyên tử đễ định lưọìtg arsen vói kỹ thuật hydrid hóa:
[7,8]


Dể phân tích Arsen trong các mẫu sinh học, hiện nay những phòng thí
nghiệm hiện đại trên thế giái đã sử dụng các kỹ thuật ICP, pho huỳnh quang tia X,
quang phổ kích hoạt neutron và một số kỹ thuật liên hợp khác như ICP
- MS, HPLC - ICP. Song thực tế, các kỹ thuật này chưa được phổ biến rộng rãi
do đầu tư ban đầu quá lớn. Phương pháp quang phả hấp thụ nguyên tử
(AAS) là một phương pháp hiện đại, chiếm ưu thế lớn nhờ những ưu điểm về độ
nhạy, độ chọn lọc tương đối cao. Phần lớn các trường hợp, khi phân tích không
càn lảm giàu mẫu, các thao tác đơn giản, lượng mẫu ít. Do vậy tránh sai số dương
không mong muốn
a/ Nguyên tắc: Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lả phương pháp
phân tích hoá Lỵ dựa trên hiện tượng hấp thụ ánh sáng của nguyên tử của các
Eguyên to hoá học.
Các phưong pháp AAS hiện đang thông dụng:
- Quang phổ hấp thụ nguycn tử ngọn lửa (F- AAS)

- Ouang phổ hấp thụ nguyếỉì tử lò grâphíư không ngọn ỉửi (QF — AAS).
- Quang phổ hẩp ửiụ nguyên tử ngọn lửa kết hợp với kỹ thuật hydrid hoá

(HG-AAS).
b/ Phưong trình co bảo của phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử:

Sự phụ thuộc của cường độ một vạch phổ hấp thụ của một nguyện tố vàọ
nồng độ N của nguyên tố đó ở dạng hơi tuân theo định luật Lambert - Beer.

Aa =!og(Iô/I) = 2,303. ki , L . N

Trong đó:
A X : cường độ của vạch hấp thụ nguyên tử.
10; cường độ chùm sáng tới.

I:

cường độ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ.

kpi'. hệ số hấp thụ bức xạ của mỗi nguyên tố.
L:

bê dầy của mồi trưởng hâp thụ chửa nguyễn tố phẫn tích.

N:

số nguyên tử tự do ở trạng thái hơi của nguyên tố phân tích.

Trong những đĩều kiện xác định và với một nguyên tổ, một vạch phổ Ả, ở
điều kiện hóa hơi và nguyên tử hoá nhất định, ta có:

AA =a.cxh
Trong đó:
a:

hẳng sổ điểu kiện.

Cx: nồng độ chất phân tích, khi c đủ nhỏ (vùng tuyến tính) ta có b = 1 Vậy;
Aa

=a.CK

Đây là phương trình cơ sở của phép định lượng các nguyên tố bằng phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
c/ Kỹ thuật nguyên tử hoá: số nguyên tử tự do ở trạng thái hơi là yếu tố quyết
định cường độ vạch phồ hấp thụ. Đe nguyên tử mẫu phân tích, ngày nay nguời ta
dùng hai kỹ thuật: nguyên tử hoá bằng ngọn lửa và nguyên lử hoá không ngọn
lừa,


Ỡ khoắ luận nảy chúng tỗỉ sử dụng phương phấp HG - AAS nễn chỉ quan
tâm đối với kỹ thuật nguyên tử hoá bằng ngọn lửa.
+ Nguyên tắc: dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và
Iiguyên tử hoá mẫu phân tích.
+ Đặc điểm: phươiig pháp quang phổ hấp thụ ngọn lửa cho phép định lượng
khoảng 65 nguyên tố vói đồ nhay cỡ ppm. Mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của
ngọn iửa đèn khí như bản chất, thành phàn khí oxy hoá hay khí cháy, tốc độ dẫn
khí đều ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
+ Các quá trình nguyên tử hoá trong ngọn lửa:
Đe thực hiện phép đo quang phổ hấp thụ ngọn lừa, đầu tiên dung dịch mẫu
phân tích được chuyển thành thể các hạt nhỏ như sương mù trộn đều với hỗn hợp
khí (quá trình aerosol hoả). Sau đó, hổn hợp aerosol được dẫn cùng hỗn hợp khí
đốt vào đèn để nguyên tử hoá. Trong ngọn lửa có quá trình hoá hơi và nguyên tử
hoá xảy ra trước hav sau tuỳ thuộc năng lượng hoá hơỉ nhỏ hay lớn hơn năng
lượng nguyên tử hoá của hợp chất phân tích.
+ Các kỹ thuật nguyên tử hoá bằng ngọn iửa gồm hai loại:
-Kỹ thuật phun trực tiếp dung dịch mẫu phân tích vào ngọn lửa.
-Với một số nguyện tố nhự arsẹn, sẹịẹnj::: ; chụỵển ngyỵêtỊ tố phân tích thành
hợp chất dễ bay hai (AsH3, SeHị...) bằng cách cho dung dịch thử tác dựng vớỉ

hydro mớỉ sinh (kỹ thuật hydrid hoá). Ví dụ như phản ứng tạo khí arsin AsHv
4AsOj3' + 3NaBH4 + 15H+ 4AsHjf +3H3BO3+ 3Na+ + 3HjO


Khí arsin tạo thành được khí mang dẫn vào dụng cụ nguyên tử hoá

(thường dùng thuỷ tinh thạeh anh). Dưới táe dụng eủa fìgọfì lửa, âfgifl phân


huỷ thành arsen và hydro. Sau đó arsen hoá hơi và cho phồ hấp thụ nguyên
tử.Trong đó:
p0: tỷ lệ ngtrời thấm nhiễm (hoặc nhiễm độc arsen),

q0: tỷ lệ người không thấm nhiễm (hoặc không nhiễm độc arsên).
n: số ngườỉ được điều tra.
Điều kiện tính: np0>5 và nq0>5.
Nếu npo <5 và nq0 <5 thì cần tra bảng với khoảng tin cậy 95%
- Công thức tính hàm lượng arsen trong mẫu nước tiểu:
X = Hí. =C.L
ý*X: hàm lượng arsen trong mẫu nước tiểu (|ig/l).
C: nồng độ arsen trong dung dịch đo tỉnh theo đường chuẩn ( p p b ),

vm; thể tích mẫu nước tiểu đem vô cơ hóa (ml). vd: thế tích dung dịch
định mức đem đo (ml).
L: độ pha loãng mẫu thử.

2.2 Kết quã tliựe nghiệm vồ nhận xét

2.2.1 Quy trình vô CO' hóa mẫu nước tiểu:

Cho vào ống nghiệm đã được xử lý sạch;
Ả7™

1

5mt nước tiêu từ thê tích mâư nước tiêu 24 gỉơ


0,5 ml hỗn hợp acỉd HN03:H2S04:HC104 pha theo tỷ lệ (3:1:1)
Ù mẫu qua một đêm hoặc 4-5 giờ ở nhiệt độ phòng. Sau đó đun cách cát vơỉ
nhỉệt đọ Ì3Õ°-Ỉ5Õ°C cho tơỉ khi thu được cặn trắng. Neu cặn mẫu chưa trắng, cho
thêm vải giọt HNO3 tiếp tục đun cho đến trắng hoàn toàn,
Để nguôi phần mẫu đã vô cơ hoá, cho thêm vào ống mẫu i ml dung dịch
amoni oxalat hão hoà và 2 ml nước cất 2 lần tráng quanh thành ống, tiếp tục đun
để đuổi NO2 tới khi hết khói trắng.
Hoà tan cặn mẫu trong ống nghiệm bằng nước cất 2 lần* sau đó định mức
đung dịch tới đủ 5 ml.

Qua quá trình thử nghiệm chủng tội nhận thấy vợi phương pháp vô cơ hóa
này hóa chất càn thiết sử dụng cho phân tích đom giản ( chỉ cẩn H 2SO4, - HNO3,
HCIO4 vả một lượng rất nhỏ amoni oxalat). Hỗn hợp 3 axit có khả năng oxy hoá
cao, phá huỷ nhanh các hợp chất hữu ca của mẫu, lại dễ bay hơi nên không gây
ảnh hưởng tới các vạch phỗ và hạn chế được sai so do tạp chất đưa vào, giảm giá
thành chi phỉ cho xét nghiệm, do đó vừa có hiệu quả kinh tế vừa hạn chể được sai
số dương không mong muốn.
Đun cách cát đảm bảo được nhiệt độ ổn địn.h, không

caoquả (từ 130—

Ị SỌT), gịứp chọ quá trịnh phá mẫu an tọàn, các chất hữu cơ được phân hủy từ

từ

không gây mất mầu.
Các thao tác thực hiện việc vô cơ hòa mẫu đơn giản vả cỏ thề thực hiện hoàn
toàn trong tủ hút tránh được độc hại cho2 các nhân viên làm việc trong phòng thí
nghiệm.


2.2.2.

Phương pháp định lượng arsen trong nước tiểu

a) Điều kiện phần tícĩi:

- Thể tích mẫu đo: 10 ml
- Bước sóng: 193,7 nm
- Khe sáng: 0,7 nm
- Nguồn sáng; đèn cathod rỗng dủng cho arsen
- Kỹ thuật nguyên tử hóa: ngọn lửa
- Khí cháy: hỗn hợp axetylen 0,6 ỉít/phút và không khí 10 lít/phút
- Thời gian khử hóa: 30 phứt
- Thời gian nguycn tử hóa: 15 giây
- Thời gian đo: 25 giây
- Áp xuẩt khí argon: 3,5 bar
b)

Thuốc

thử sinh hydro tự do:

Sử dụng phản ứng gỉữa hai thuốc thử NaBHLị và HC1 tạo ra hydro tự do đê
ehuyên A§3 thầữh khỉ afsin (AsBỈ3). Hâi thuốc thử nầy được phâ như sâii:
- Pha dung dịch natri tetrahydroborat (NaBH 4): Cân 3 gam NaBH4 và 1
gam NaOH tinh thể, hòa tan vào khoảng 60 ml nước cất 2 lần, sau đó thêm nước
cất để thể tích dung dịch vừa đủ 100 mL
- Pha dung dịch HCI 2%: Hòa 4?5ml dưng dịch HC1 37% với d = 1,19

2 100ml sau đó cho thêm nước cất 2 lần
mg/ml vào nước cất trong bình định mức
đên vạcli.


c)

Chuẩn bị mầu thử để đo pliỗ

Lấy 2ml từ 5ml dung dịch đã đựợc vô cơ hóa của mẫu nưởc tiểu (mục 2.2.1)
cho vào binh định mức có dung tích ỈOml, cho thêm lml dung dịch khử ( mục
2,1.3 ) rồi đưa về thể tích định mức 1 Oral bàng HC1 2%.
ủ mẫu ở nhiệt độ phòng 30 phút để các hợp chất As (V) khử về As (III) hoàn
toàn trước khi đưa mẫu vào hệ thống phất sinh arsen hydrid.
d) Chuẩn bị dãy mẫu chuẩn:

Thang mẫu chuấn được pha từ dung dịch chuẩn gốc của hãng Merck.
- Mầu chuẩn sử dụng : Lấy chính xác lml chuẩn góc arsen nồng độ
1000mg/l, cho vào bình định mức 100ml, them nước cất 2 lần đến vạch để thu

được dung dịch arsen lOOOOjig/1. Tiếp tục pha loãng dung dịch 10000 ịag/1
bằng nirởc cất 2 lần trong bình định mức để thu được dung dịch chuẩn lOOOpg/1.

Từ đung dịch chuẩn 1000|ig/l pha dãy nồng độ Sịig/I, lO^g/1, 20|ig/l, 25|ig/l,
50|ig/l, 100|ig/l.
Với mỗi loại nồng độ cua dãy trên, pha dãy mẫu chuẩn như sau: Hút chính
xác 2ml dung dịch có nông độ tương ứng cho vầo bình định mực 10ml thêm lml
dung dịch khử KI - ascorbic (3% và 5%), dùng dung dịch HC1 2% định mức đến
vạch.
u cấc mâu nảy trong thơi gỉ an 3 õ phủi trưốc khỉ đưa vảo bình phất sinh
A5H3 vả đo trên máy AASe) Phân tích trên thiết bị Quang phổ hấp thụ nguyên tử

Sau khi các mẫu thử và mẫu chuẩn được chuẩn bị và qua quá trình khử hóa
2
được đưa vào bình phát sinh hydro tiến hành đo trên thiết bị Quang phổ hấp thụ


nguyên tử. Điều kiện đo mẫu được áp dụng chung cho cả mẫu chuẩn arsen và mẵu
thử, cụ thể:
- Thể tích mẫu đo: 10 ml
- Bước sóng: 193,7 nm
- Khe sáng: 0,7 nm
- Nguồn sáng: đèn cathod rỗng dùng cho arsen
- Kỹ thuật nguyên tử hóa: ngọn lửa
- Áp suất khí argon: 3,5 bar
- Khí cháy: hỗn hợp axetylen ữ>6 lít/phút và khồng khí 10 líưphút
- Thời gian nguyên tử hóa: 15 giây
- Thời gian đo: 25 giây
Các bước thực hiện:
- Đo độ hấp thụ của các mẫu chuẩn để xây dựng đường chuẩn xác định mối
tương quan giữa độ hấp thụ đo được với các nồng độ arsen đã biết; 5jig/l - 10jig/l 20jig/l - 25|-Lg/1 - 50|ig/l - 100ng/l.
Đo độ hấp thụ của các mẫu thử, dựa vằo đường chuẩn đã xây dựng để tính
nồng độ arsen có trong mẫu thử

2


2.2.3. .Đánh giá phưong pháp

a)

Xây dựng đư
Tiến hành xây dựng đường chưẩn qua 6 điểm tương ứng với các nồng độ
arsen trong dung dịch mẫu chuẩn đã pha (5|ig/l - 10|ag/l - 20^g/l - 25ịAg/l - 50|ig/l
- 100|j.g/I). Kết qưả được trình bày ở bảng 1 vả hình 1
r

\

Bảng ỉ: Sự phụ thuộc giữa độ hâp thụ quang vào
nông 2độ
1
TT
Độ hấp thụ quang (A)
Nồng độ (ppb)

3

4

5

ơ,2790 0,5950 1,1800 1,5970 3,2480
5

10

20

25

Đường chuẩn xác định Arsen

Nồng độ (ppb)
Hình ĩ: Đường chuẩn định lượng Arsen

2

50

6

6,1500
100


Từ dồ thị trên ta thấy giữa nồng, độ arsen và độ hấp thụ có sự tương quan
tuyến tính trong khoảng nồng độ khảo sát theo phương trình hồi quy:
y =0,0621x — 0,0027 với hệ
số tuang quan r = 0,9994

b) Kliảo sát giói hạn phái hiện và giới hạn định luọng

Tiến hành đo độ hấp thụ của arsen trên 5 mẫu nền trắng theo các bước đã mô
tả ở phần thực nghiệm, Ket quạ đựợc trình bảy ợ bảng 2,
Bảng 2: Kết quả khảo SiÚI giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Arsen
STT

Đọ hấp thụ (Á)

Nồng đệ ỊỊgọaị suy

1

0,0680

1,138

2

0,0140

0,269

3

0,0190

0,349

4

0,0150

0,285

5

0,0180

0,333

Độ lệch chuẩn ơ
Giới hạn phát hiện (LOD)
Giới hạn phân tích - định lượng (LOQ)

0,372
3xơ w 1,12
3x LOD ~ 3,35

Giới hạn phát hiện (LOD) và Giới hạn phân tích - định lượng (LOQ) theo
kết quả thực nghiệm đă tiến hành đuợc xác định là l,12|ig/l và 3,35jng/l tương ứng.