Xác định hàm lường đồng trong rau

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA
------000------

-------------000-------------

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Sinh viên : Hoàng Thị Hiền
Lớp

: 05HH

1. Tên đề tài: Nghiên cứu xác định hàm lượng đồng trong rau cải được trồng tại
một số cơ sở thuộc quận Liên Chiểu – Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử (AAS).
2. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất:
+ Thiết bị:
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Aanalyst - 100 Spectrometer của hãng Perkin
Elmer USA sản xuất năm 1996.
- Máy nén không khí chạy dầu bao gồm: lọc nước, dầu, khí từ đường ống dẫn khí
- Đèn catốt rỗng HCL của hãng Perkin Elmer USA
- Máy hút, xả khí thải
- Bình khí C2H2 có độ tinh khiết 99,6 %
- Các hệ thống dây nối, van xả khí

+ Dụng cụ: Chén nung, bếp điện, lò nung, đũa thủy tinh, phểu lọc, giấy lọc, cân
điện tử phân tích, bình tam giác, pipet chuẩn 2ml, 5ml, 10 ml, cốc thủy tinh 100ml,
250ml, bình định mức 25ml, 50ml, 100ml, 1000ml.
+ Hóa chất: dd HNO3 65% hãng Mesk - Đức, dd H2O2 30%, dd chuẩn Cu2+
1000ppm của Mesk – Đức, muối FeCl 3.7H2O; ZnCl2.7H2O; NiCl2. 6H2O (dạng rắn),
dd KNO3 10%, nước cất 2 lần.


3. Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát các thông số máy đo AAS (thành phần, tốc độ dẫn khí, cường độ đèn
catốt rỗng, chọn thời gian đo, khe đo, bước sóng)
- Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của đồng
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axít tới quá trình phân tích đồng
- Khảo sát sự ảnh hưởng của các kim loại khác đến việc xác định đồng
- Khảo sát độ lệch chuẩn tương đối của phép đo AAS
- Khảo sát lượng dung môi
- Khảo sát nhiệt độ, thời gian nung mẫu
- Thực hiện phân tích đồng trong mẫu giả để xác định hiệu suất thu hồi và đánh giá
sai số thống kê của phương pháp
- Xây dựng quy trình xử lý mẫu và phân tích hàm lượng đồng trong mẫu rau bằng
phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
- Áp dụng phân tích một số mẫu rau thực tế
4. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Ngô Thị Mỹ Bình
5. Ngày giao đề tài:
6. Ngày hoàn thành: 28 tháng 5 năm 2009
Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên đã nạp báo cáo cho Khoa ngày……tháng……năm 2009

Kết quả điểm đánh giá………………
Ngày…….tháng……năm 2009
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu lí thuyết và làm thực nghiệm, khóa luận tốt nghiệp
với đề tài “Nghiên cứu xác định hàm lượng đồng trong rau cải được trồng tại
một số cơ sở thuộc quận Liên Chiểu – Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử” đã được hoàn thành.
Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo Ngô Thị Mỹ
Bình đã hướng dẫn, chỉ bảo, động viên em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu
và hoàn thành khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Lê Thị Mùi và cô giáo Giang Thị Kim Liên
đã đóng góp ý kiến cho em trong quá trình làm khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Hóa trường Đại học Sư Phạm
- Đại học Đà Nẵng đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá
trình học tập tại trường.

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2009
Sinh viên
Hoàng Thị Hiền


MỤC LỤC
Trang


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 . Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng một số kim loại nặng trong rau cải.. .8
Bảng 1.2. Một số hỗn hợp khí và nhiệt độ ngọn lửa tương ứng .............................. 17
Bảng 1.3. Tỷ lệ thành phần không khí C2H2 – không khí và nhiệt độ tương ứng..... 18
Bảng 2.1. Thể tích HNO3 đặc và H2O2 30% dùng vô cơ hóa mẫu ........................... 32
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang Cu2+ 2ppm vào lưu lượng 39
không khí ..................................................................................................................... 39
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang của Cu2+ 2ppm vào lưu
lượng khí C2H2 ............................................................................................................. 39
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang của Cu2+ và cường độ đèn
catốt rỗng .....................................................................................................................40
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang D theo nồng độ của Cu2+ 41
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit HNO 3 tới cường độ hấp thụ
Cu2+ 2ppm ...................................................................................................................42
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang của Cu2+2ppm vào nồng độ
của ion Fe3+ ..................................................................................................................43
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang của Cu2+2ppm vào nồng độ
của ion Ni2+..................................................................................................................43
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang của Cu 2+2ppm vào nồng độ
của ion Zn2+ ..................................................................................................................44
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát độ lệch chuẩn tương đối của Cu2+1ppm .......................45
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát lượng dung môi..............................................................45
Bảng 3.11. Kết quả khảo sát tỷ lệ dung môi và nhiệt độ bắt đầu nung mẫu ..............46
Bảng 3.12. Kết quả khảo sát thời gian nung mẫu .......................................................47
Bảng 3.13. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung tới hiệu suất thu hồi ......47
Bảng 3.14. Nồng độ đo được của Cu2+ trong các mẫu giả bằng phương pháp phổ
hấp thụ nguyên tử AAS................................................................................................48
Bảng 3.15. Kết quả đánh giá sai số thống kê của phương pháp..................................48


Bảng 3.16. Hàm lượng kim loại đồng trong một số mẫu rau cải thực tế ...................51

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Một số hình ảnh về họ cải ......................................................................... 10
Hình 1.2. Cấu tạo đèn catốt rỗng .............................................................................. 14
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên tắc của phép đo AAS ......................................................... 16
Hình 1.4: Xác định nồng độ của chất phân tích theo phương pháp lập đường
chuẩn ........................................................................................................................... 20
Hình 1.5. Đồ thị phụ thuộc giữa D – C ..................................................................... 21
Hình 2.1: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử .......................................................... 26
Hình 2.2: Hình ảnh máy AAS đang hoạt động ......................................................... 26
Hình 2.3: Bộ điều khiển bình khí C2H2 – không khí ................................................. 26
Hình 2.4: Đèn catốt rỗng HCL .................................................................................. 26
Hình 2.5: Bộ phận ghi – lưu giữ kết quả ................................................................... 26
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa mật độ quang D và nồng độ C
của Cu2+.......................................................................................................41
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng nồng độ axit HNO3 đến cường độ hấp thụ
của Cu .......................................................................................................42
Hình 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+ đến cường độ hấp thụ của Cu........43
Hình 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Ni2+ đến cường độ hấp thụ của Cu........44
Hình 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Zn2+ đến cường độ hấp thụ của Cu.......44
Hình 3.6. Sơ đồ quy trình phân tích ..........................................................................49


11

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AAS: Atomic Absorption Spectrometer
EDL: Electrodoless Dischange lamp
F-AAS: Flame - Atomic Absorption Spectrometer

HCL: Hllow Cathode Lamp
Dd: Dung dịch
[ ] : Nồng độ
Men+: Cation Men+
C: Nồng độ
D: Mật độ quang


12

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Rau xanh đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của mọi
người. Cùng với củ, quả thì rau là nguồn cung cấp chủ yếu khoáng chất, Vitamin,
các nguyên tố đa lượng, vi lượng cho cơ thể. Hơn nữa, chúng còn giúp gia tăng
nhu động của đường ruột, cải thiện hệ tiêu hoá nhờ chứa một lượng lớn chất xơ
(xenlulôzơ). Khi lương thực và các thức ăn giàu đạm đã được đảm bảo thì nhu cầu
về số lượng và chất lượng rau lại càng gia tăng như là một nhân tố tích cực trong
cân bằng dinh dưỡng và kéo dài tuổi thọ.
Mấy chục năm gần đây, người ta đã phát hiện ra các loại chất gây ô nhiễm,
gây ảnh hưởng đến môi trường đất, nước, không khí... Thậm chí đã có không ít
chất ô nhiễm, đặc biệt là các kim loại nặng đã thâm nhập vào lương thực, trái cây
và các loại rau xanh, có nguy cơ làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ con
người. Trong đó “rau cải” là loại rau có khả năng hấp thụ kim loại nặng rất mạnh
càng trở nên có nguy cơ đe dọa sức khỏe con người hơn.
Thành phố Đà Nẵng, nơi tập trung của hàng trăm nghìn người với nhu cầu
tiêu thụ rau mỗi ngày rất lớn. Nguồn cung cấp rau, củ, quả sạch cho toàn thành
phố đang là vấn đề rất được quan tâm. Vì sức khoẻ của cộng đồng nói chung và
sức khoẻ người dân thành phố Đà Nẵng nói riêng, cần giảm thiểu tối đa những tác
động tiêu cực từ các khu công nghiệp, từ nguồn nước tưới, từ đất trồng… làm ảnh

hưởng tới cây trồng. Đặc biệt là ý thức của người trồng rau cần được thức tỉnh về
vấn đề sử dụng rau an toàn, không có độc tố vừa là nguồn lợi, vừa là nhu cầu
chính đáng của mọi người dân.
Chính vì vậy chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu xác định hàm lượng đồng trong
rau cải được trồng tại một số cơ sở thuộc quận Liên Chiểu - Đà Nẵng bằng
phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).
2. Mục đích nghiên cứu:


13

Xác định hàm lượng đồng trong rau cải được trồng tại một số cơ sở thuộc
quận Liên Chiểu - Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử .
Từ đó so sánh với tiêu chuẩn cho phép hàm lượng đồng trong rau cải, xem có
bị nhiễm kim loại đồng trong rau cải hay không và đưa ra lời khuyến cáo cho
người trồng rau và người sử dụng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: Rau cải
Phạm vi nghiên cứu: Một số cơ sở trồng rau thuộc quận Liên Chiểu - Đà Nẵng.
4. Ý nghĩa của đề tài:
Đi vào tìm hiểu đề tài này, chúng tôi mong muốn góp phần xây dựng quy
trình thích hợp cho việc phân tích xác định hàm lượng các kim loại nặng bằng
phương pháp quang hấp thụ nguyên tử trong một số loại rau xanh. Trên cơ sở đó
chúng tôi tiến hành phân tích để đánh giá hàm lượng đồng trong rau cải tại một số
địa bàn thuộc quận Liên Chiểu - Đà Nẵng.


14

Chương I. TỔNG

QUAN

1.1. Vài nét về kim loại đồng (Cu)
1.1.1. Tên gọi
Đồng đã được ghi chép trong các tư liệu của một số nền văn minh cổ đại, và
nó có lịch sử sử dụng ít nhất là 10.000 năm.
Trong thời của nền văn minh Hy Lạp, kim loại này được biết với tên gọi chalkos.
Trong thời kỳ La Mã, nó được biết với tên aes Cyprium (aes là thuật ngữ Latinh
chung để chỉ các hợp kim của đồng như đồng đỏ và các kim loại khác, và bởi vì nó
được khai thác nhiều ở Síp). Từ những yếu tố lịch sử này, tên gọi của nó được đơn
giản hóa thành Cuprum là tên gọi Latinh của đồng.
1.1.2. Vị trí của đồng trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleep
- Ký hiệu nguyên tố đồng là Cu.
- Trong bảng hệ thống tuần hoàn của Mendeleev, Cu nằm ở ô thứ 29 (z = 29),
thuộc chu kì 4, phân nhóm phụ nhóm I (nhóm IB).
- Có cấu hình electron là: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1
- Độ âm điện: 1,9 ; khối lượng mol nguyên tử: 63,54 dvc
1.1.3. Trạng thái thiên nhiên và tính chất vật lí
1.1.3.1. Trạng thái thiên nhiên
Trong thiên nhiên đồng là nguyên tố phổ biến, chiếm khoảng 0,003% tổng số
nguyên tử. Trong tự nhiên đồng tồn tại dưới dạng các khoáng chất chẳng hạn như:
Cacbonat azurit (2CuCO3.Cu(OH)2) ; malachit (CuCO3Cu(OH)2) là các nguồn để
sản xuất đồng, chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit
(Cu2S) và các ôxít như cuprit (Cu2O). Phần lớn đồng trích xuất được trong các mỏ
lộ thiên trong các khoáng sản có ít hơn 1% đồng.
Đồng có 2 đồng vị bền là

63

Cu (70,13%) và 65Cu (29,87%)

Ở Việt Nam có các mỏ đồng lớn ở Bản Phúc (Sơn La), Sinh Quyền (Lào Cai)…


15

1.1.3.2. Tính chất vật lý
Đồng là kim loại nặng, mềm, dẻo, dễ uốn, màu đỏ. Không biến đổi ở trong
không khí khi không có hơi ẩm và CO 2, bị mờ đục( tạo nên màng oxit) khi đun
nóng.
Nhiệt độ nóng chảy: 1083oC, nhiệt độ sôi: 2543oC, nhiệt bay hơi: 339,6 kJ/mol
Độ dẫn điện (Hg = 1): 57, độ dẫn nhiệt (Hg = 1): 36
Khối lượng riêng: 8,920 (g/cm3), độ cứng: 3
1.1.4. Tính chất hoá học
Cu là chất khử yếu, tính chất hóa học của Cu thể hiện qua các phản ứng sau:
4Cu + O2 → Cu2O

(trên 2000C, khi thiếu oxi)

2 Cu + O2 → 2 CuO

(400-500 0C, khi dư oxi)

Cu + Cl2 (ẩm) → CuCl2
Cu (ẩm) + Br2 → CuBr2
Cu (bột) + S(bột) → CuS
Cu + CuO → Cu2O

(1000 – 1200 0C)

2 Cu + 2 HCl (k) → 2CuCl + H2

(500 – 600 0C)

Cu + H2SO4 (đặc,nguội) → CuO + SO2 + H2O
Cu + 2H2SO4 (đặc,nguội) → CuSO4 + SO2 + H2O
2Cu + 2 H2SO4( khan) → Cu2SO4 + 2 H2O + SO2 ↑

(2000 C)

2Cu + 2H2SO4(loãng) + O2(k.khí) → 2CuSO4↓ + 2H2O
Cu + 4 HNO3,(đặc) → Cu(NO3)2 + 2 NO2 ↑ + 2 H2O
3Cu + 8 HNO3,(loãng) → 3 Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4 H2O
3Cu + 2 HNO3,(đặc) + 6 HClđặc → 3 CuCl2 + 2 NO↑ + 4 H2O (30-350C)
2Cu + 4 HClloãng + O2 → 2CuCl2 + 2H2O
2Cu + H2O + CO2 + O2 → Cu2CO3(OH)2 → Cu(OH)2.CuCO3
Rỉ đồng
2Cu + 4 CH3COOHđặc + O2 → Cu2(H2O)2(CH3COO)4] claste lục sẫm
2Cu + 8 NH3 + O2 + 2 H2O→ 2[Cu(NH3)4](OH)2
6Cu + SO2 → Cu2S + 2 Cu2O

(600-8000C)


16

4Cu

+ 2 NO → 2 Cu2O + N2

(500-6000C)

4Cu

+ 2 NO2 → 4 CuO + N2

(500-6000C)

1.1.5. Ứng dụng – Điều chế
1.1.5.1. Ứng dụng
Đồng là vật liệu dễ dát mỏng và dễ uốn, vì vậy nó được sử dụng một cách
rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm:
- Dây điện, que hàn, vật dụng trong xây dựng, đúc tượng (ví dụ tượng Nữ thần Tự
Do, chứa 81,3 tấn (179.200 pao) đồng hợp kim), động cơ điện, làm gốm kim loại,
các loại nhạc khí…
- Dung dịch Fehling, có ứng dụng trong phân tích hóa học, sulfat đồng (II) được
sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm sạch nước…
- Ứng dụng trong y dược: Sử dụng một số hợp chất đồng (như CuSO 4) làm thuốc
chữa bệnh.
1.1.5.2. Điều chế
- Điện phân dung dịch CuSO4, có thêm H2SO4
- Từ quặng
Cu2S + 2 FeS + S → 2 (FeCu)S2
2(FeCu)S2 + 5O2 + 2 SiO2 → 2Cu + 2 FeSiO3 + 4 SO2
- Phương pháp thế kim loại
CuSO4 + M → Cu + MSO4 (M là các kim loại trước Cu trong dãy điện hóa)
CuO tác dụng với chất khử mạnh : H2, CO, Al…
1.1.6. Tính độc, nguồn gây ô nhiễm, biện pháp ngăn ngừa kim loại nặng trong
rau

1.1.6.1. Tính độc của kim loại đồng
Đồng là một trong số những nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể sống, đặc
biệt là cơ thể người. Tuy nhiên, khi cơ thể thừa đồng sẽ dẫn đến ngộ độc đồng và
gây ra một số bệnh nguy hiểm. Cụ thể : Đối với người khi hàm lượng đồng là 10


17

g/kg thể trọng có thể gây tử vong, liều lượng 60 – 100 mg/ kg thể trọng gây nên
buồn nôn, mửa ọe. Với cá, khi hàm lượng đồng trong nước là 0,002 mg/l đã có 50
% cá thí nghiệm bị chết, với vi khuẩn lam, khi hàm lượng Cu là 0,01mg/l đã gây
độc. Còn ở nồng độ lớn hơn 1 mg/lít có thể tạo vết bẩn trên quần áo hay các đồ vật
được giặt giũ trong nước đó. Một bệnh gọi là bệnh Wilson sinh ra bởi các cơ thể
mà đồng bị giữ lại, không tiết ra bởi gan vào trong mật. Căn bệnh này, nếu không
được điều trị, có thể dẫn tới các tổn thương não và gan. Các nghiên cứu cũng cho
thấy một số người mắc bệnh về thần kinh như bệnh schizophrenia có nồng độ
đồng cao hơn trong cơ thể.
Nguyên nhân dẫn tới ngộ độc đồng của con người có thể là do: Uống nước
thông qua hệ thống ống dẫn nước bằng đồng, ăn thực phẩm có chứa lượng đồng
cao như chocolate, nho, nấm, tôm, rau….bơi trong các hồ bơi có chứa thuốc diệt
tảo (Algaeides) có chứa đồng để làm vệ sinh hồ, uống bia hay rượu để mà cả hai
được lọc với đồngSilfides.
1.1.6.2. Nguồn gây ô nhiễm
Có rất nhiều nguyên nhân có thể làm cho nguồn rau bị ô nhiễm kim loại nặng,
sau đây xin chỉ ra một số nguyên nhân chủ yếu như sau:
- Trồng rau quả quá gần các nhà máy công nghiệp bị ảnh hưởng bởi khói thải
- Dùng nước tưới rau lấy từ kênh mương có nước thải từ các khu công nghiệp
- Bón phân rác, phân chồng từ lợn, gà và gia cầm khác bị ô nhiễm kim loại nặng
- Phun nhiều thuốc hóa học có chứa kim loại nặng
- Trồng rau trên khu vực đất đã bị nhiễm kim loại nặng

1.1.6.3. Biện pháp ngăn ngừa
Từ thực trạng đã trên, chúng ta đã thấy rất rõ mối nguy hại về sự nhiễm độc
của kim loại nặng với nguồn rau xanh. Sau đây là một số biện pháp ngăn ngừa:
- Vùng đất trồng rau phải cao, thoát nước tốt, tầng canh tác dày (20 – 30cm), lý
hóa tính của đất thích hợp với sự sinh trưởng và phát triển của rau. Vùng trồng rau
phải cách khu vực có chất thải công nghiệp và bệnh viện ít nhất 2km, với chất thải


18

sinh hoạt của thành phố ít nhất 200m. Không trồng rau tại các khu vực đất đã bị ô
nhiễm do quá trình sản xuất trước đây đã gây ra
- Không dùng nước thải của sản xuất công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước ao tù
đọng chưa qua xử lý tưới cho rau
- Dùng nước sạch để pha thuốc bảo vệ thực vật, phân bón lá để phun lên rau
- Không bón phân rác
1.1.7. Mối quan hệ của đồng với cây trồng
Theo kết quả nghiên cứu nhiều công trình cho thấy Cu có vai trò rất quan
trọng đối với sự phát triển của cây trồng. Cây trồng thiếu đồng thường có tỷ lệ
quang hợp bất thường, chất lượng sản phẩm, mùa màng bị ảnh hưởng, biểu hiện
kích thước, hình dạng, màu sắc của các loại quả và rau. Đáng chú ý là 1 số dẫn
chứng về sự thiếu hụt đồng làm trái cây kích thước nhỏ hơn, cà rốt mất màu,
lượng protein trong rau suy yếu và giảm mạnh, sự thay đổi cấu trúc aminoaxit và
lượng Cu có trong rau và lúa mạch nồng độ cao của các aminoaxit điều này cho
thấy đồng có liên quan tới mức phản ứng oxi hóa của cây. Lý do chính của điều
này là trong cây thiếu chất Cu, thì quá trình oxi hóa axitascorbic bị chậm, Cu hình
thành một số lớn chất hữu cơ tổng hợp với protein, axitamin và một số chất khác
mà chúng ta thường gặp trong trái cây. Ngoài những ảnh hưởng do thiếu Cu, thì
việc thừa Cu xảy ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng
cây chết.

Lợi ích của Cu với cây trồng ở dạng ion [Cu(H2O)6]2+ trong đất axit và
Cu(OH)2 trong đất trung tính và kiềm, đó là khả năng liên kết hóa học tượng tự
của loài cây tương ứng trong dung dịch đất, đồng được xác định như là yếu tố cần
thiết cho cây trồng từ những năm 1930. Trung bình các loài cây có từ 5 - 20 mg
Cu/kg. Phần dưới cùng của cây và ở ngang mặt đất có thể tăng lên từ 1 - 30 mg/kg
Cu. Nếu hàm lượng Cu trong đất quá cao sẽ trở thành chất độc với nghành trồng
trọt và chăn nuôi gia súc.
1.1.8. Tiêu chuẩn rau an toàn và hàm lượng tối đa cho phép của một số kim
loại nặng trong rau tươi – trong thực phẩm.


19

1.1.8.1. Tiêu chuẩn rau an toàn
* Thế nào là rau an toàn?
Là những sản phẩm rau tươi (gồm tất cả những loại rau ăn lá, rau ăn quả, rau
ăn củ, rau ăn thân…) bảo đảm chất lượng, hàm lượng các hoá chất độc hại và mức
độ nhiễm các vi sinh vật gây hại dưới mức độ cho phép được gọi là rau bảo đảm
an toàn vệ sinh thực phẩm, gọi tắt là rau an toàn.
* Tiêu chuẩn của rau an toàn:
+ Tiêu chuẩn về chất lượng: Được đánh giá bằng các chỉ tiêu trên rau sản phẩm.
- Hàm lượng Nitrat (NO3-).
- Hàm lượng một số kim loại nặng chủ yếu: Ar, Cd, Pb, Hg, Cu…
- Mức độ nhiễm các vi sinh vật và kí sinh trùng đường ruột (E.coli,
Samonelle, trứng giun đũa – Ascaris…).
- Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật.
Cả 4 chỉ tiêu trong sản phẩm của từng loại rau phải đạt dưới mức cho phép theo
tiêu chuẩn các tổ chức quốc tế FAO/WHO.
+ Tiêu chuẩn về hình thức:
Sản phẩm được thu hoạch đúng lúc, không dập nát, héo, úa, sạch bụi, không bẩn

đất cát, có bao gói và thích hợp theo từng công đoạn.
1.1.8.2. Hàm lượng tối đa cho phép của một số kim loại nặng trong rau xanh
Theo Bộ Y tế Việt Nam năm 1995, hàm lượng tối đa cho phép của kim loại
nặng trong rau cải như sau:
Bảng 1.1 . Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng một số kim loại nặng trong rau
cải:
Kim loại nặng

Zn

Cu

Cd

As

Pb

Hg

Hàm lượng cho phép

40

30

1

1

0,025

0,02

(mg/kg) (mg/kg) (μg/kg) (μg/kg) (μg/kg) (μg/kg)
1.1.9. Thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong rau tại Việt Nam


20

Rau là nguồn thức ăn bổ dưỡng cung cấp chủ yếu khoáng chất, vitamin cho cơ
con người. Rau không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hằng ngày. Tuy nhiên, hiện
nay ở Việt Nam tình trạng ngộ độc thức ăn ngày càng gia tăng, trong đó sự ngộ
độc từ rau xanh không thể không nói đến. Theo đánh giá của cục trồng trọt cho
biết cả nước hiện có khoảng 850.000 ha trồng rau, trong đó diện tích đã và đang
được quy hoạch sản xuất rau an toàn ở 16 tỉnh, thành phố chỉ đạt 37.825 ha
(Chiếm 3,5%).
Tại Hội nghị “Phát triển rau an toàn vùng đồng bằng sông Hồng” do Cục trồng
trọt, Bộ NN và PTNT phối hợp với Sở NN và PTNN thành phố Hà Nội tổ chức
ngày 18/04/2009 thông tin. Kết quả xét nghiệm tại các điểm trồng rau an toàn tại
Hà Nội, Hà Nam, Hưng Yên, Bắc Ninh đều phát hiện có hàm lượng Cu, Pb,
colifom, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật gấp nhiều lần cho phép. Đặc biệt nguy
hiểm là có tới 6 điểm sản xuất rau an toàn tại Hưng Yên, Hà Nam, Bắc Ninh trong
đó hàm lượng colifom (gây nhiễm khuẩn đường ruột) là 5/11 mẫu vượt ngưỡng
cho phép, có 10/11 mẫu rau có hàm lượng chì, 8/11 mẫu có hàm lượng cadimi,
10/11 mẫu có hàm lượng Hg, 9/11 mẫu có hàm lượng As vượt ngưỡng cho phép,
có 2-3 mẫu vượt trên ngưỡng rau an toàn. Những khảo sát mới đây cho thấy nước
sông Tô Lịch ô nhiễm đang “đầu độc” hàng ngàn hecta rau màu tại Thanh Trì, Hà
Nội. Tổng lượng nước thải hàng ngày cỡ 300 đến 400 ngàn m 3, gồm chủ yếu nước
thải sinh hoạt, công nghiệp, nước thải bệnh viện hầu như không được sử lý mà thải

trực tiếp vào hệ thống tiêu thoát nước đô thị, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và
nước mặt của thành phố. Nguồn nước này được sử dụng để tưới rau, rửa lá rau, rễ
rau trước khi đem bán, vì thế các chất ô nhiễm và kim loại nặng đã bám dính trên
rau và theo chu trình thực phẩm đưa vào cơ thể người và gây độc.
Cũng từ đề tài nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong bùn đáy, bùn nước
và trong một số loài rau thủy sinh của TS Bùi Cách Tuyến, Hiệu trường ĐH Nông
lâm TPHCM, thực hiện năm 1999-2000 tại TPHCM cho thấy nhiều mẫu rau được
lấy phân tích không an toàn, rất nhiều loại bị ô nhiễm kim loại nặng. Hàm lượng
Zn trong mẫu rau muống ở Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép, tại các ao


21

rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2,4 tới 12 lần. Hai mẫu rau ở Thạnh Xuân có
hàm lượng Pb cao gấp 8,4 đến 15,3 lần mức cho phép, mẫu rau muống ở Bình
Chánh có hàm lựợng Pb cao gấp 3,9 lần, hàm lượng kim loại Cu tại ruộng rau
muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2 lần mức cho phép.
Trên đây là một số tài liệu về sự ô nhiễm kim loại nặng trong rau ở một số địa
bàn tại TPHCM và Hà Nội. Tuy nhiên không những chỉ ở 2 thành phố lớn này mà
khắp các tỉnh trên đất nước Việt Nam hiện tượng ô nhiễm kim loại nặng trong rau
cũng đang ở mức đáng báo động.
1.2. Giới thiệu về họ cải
- Danh pháp khoa học: Brassicaceaec còn gọi là họ Thập tự (Cruciferae)
- Nguồn gốc: Có ở Châu Âu cách đây 4000 năm.
- Đặc điểm: Là họ thực vật có hoa, các loại cây trồng trong họ này gần như đều có
chứa chữ “cải” trong tên gọi.
- Phân loại: Họ cải gồm nhiều loại, bao gồm: Cải bắp, cải bông xanh, súp lơ, cải
brussels, cải xoăn (tất cả đều là các giống cây trồng từ một loài là Brassica
oleracea), cải làn, cải củ Thụy Điển, cải xoăn nước mặn, cải củ, cải thìa và su hào.
Các thành viên được biết đến nhiều khác của họ Brassicaceae còn có cải dầu (gồm

cải dầu Canola và các loại khác), mù tạc, cải ngựa, cải canh, mù tạc Nhật và cải
xoong.
- Thành phần hoá học: Nước chiếm 93g, protein 1,7 - 2g, chất béo 0,2 - 0,3g,
gluxit
3 - 4g, chất xơ 0,8 - 1g, vitamin A, B1, B2, C …, P 2O5, CaO, Fe2O3… và nhiều
chất khoáng khác. Đặc biệt, lượng iôt trong rau cải xoong rất cao 20 - 30mg/100g
rau.
- Giá trị dinh dưỡng: Rau cải là nguồn khoáng chất và sinh tố phong phú, một số
loại rau cải dù không nhiều nhiệt lượng (caroly) nhưng lại cung cấp những sinh tố
và chất khoáng không thể thiếu được đối với sự trẻ trung, khỏe mạnh của cơ thể,
giúp bảo vệ sức khoẻ, chống oxy hoá, chống độc, làm tăng sức đề kháng cho cơ
thể, chống hiện tượng lão hoá bệnh lý, giữ gìn nét tươi trẻ. Rau cải xoong giúp ta


22

ăn ngon miệng lại tẩy độc, lợi tiểu, có nhiều chất xơ nên tác dụng tốt đối với dạ
dày, có tác dụng thông gan mật và góp phần làm giảm bệnh ứ máu.
- Giá trị kinh tế: Họ này chứa một số loại có tầm quan trọng kinh tế lớn, cung cấp
nhiều loại rau về mùa đông trên khắp thế giới.
Hình 1.1. Một số hình ảnh về họ cải:

Rau cải xanh

Rau cải xoong

Củ cải

Suplơ

Bắp cải

1.3. Khái quát một số vấn đề của kỹ thuật lấy mẫu và xử lý mẫu
1.3.1. Yêu cầu chung của kỹ thuật lấy mẫu, bảo quản và vận chuyển mẫu
* Lấy mẫu:
Lấy mẫu là công việc đầu tiên của quá trình phân tích. Do đó, việc lấy mẫu phân
tích phải đảm bảo được một số yêu cầu sau:
-

Đại diện được đúng cho đối tượng cần xem xét, nghiên cứu

-

Không làm mất, không làm nhiễm bẩn chất phân tích vào mẫu lấy được

-

Phù hợp với phương pháp đã chọn để phân tích các chất

-

Lấy được khối lượng đủ lớn cho phân tích


23

-

Lấy mẫu phải theo một quy trình kỹ thuật đã được phê duyệt

-

Lấy mẫu phải có hồ sơ lí lịch và điều kiện lấy rõ ràng
* Bảo quản và vận chuyển mẫu

Sau khi đã lấy được mẫu phân tích theo đúng yêu cầu quy định thì việc đóng gói,
vận chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản nó để làm tiếp các công việc phân
tích tiếp theo cũng cần làm đúng các điều kiện của mỗi loại chất phân tích để duy
trì bảo quản được chất cần phân tích không bị nhiễm bẩn, không phân hủy hay mất
mát do bất kì một nguyên nhân nào sau khi thu được mẫu.
1.3.2. Kỹ thuật xử lý mẫu phân tích
Kỹ thuật xử lý mẫu bao gồm:
- Kỹ thuật vô cơ hóa ướt
- Kỹ thuật vô cơ hóa khô
- Kỹ thuật vô cơ hóa khô và ướt kết hợp
- Các kỹ thuật chiết thông thường
- Kỹ thuật chiết Soxhlet (kiểu thường và tự động)
- Kỹ thuật chiết pha rắn và pha khí
- Kỹ thuật chiết siêu âm
Trong thực tế, tùy thuộc vào thành phần và bản chất của mỗi loại mẫu, mỗi chất
phân tích và phương pháp hay hóa chất được dùng để xử lý mẫu mà có những quá
trình sẽ xảy ra đối với những loại mẫu đó khi xử lý. Sau đây xin trình bày kỹ thuật
vô cơ hóa khô – ướt kết hợp sử dụng trong quá trình xử lý mẫu rau của đề tài này.
Phương pháp khô, ướt kết hợp
* Nguyên tắc chung:
Xử lý ướt sơ bộ trong cốc hay chén nung bằng lượng nhỏ axit để phá vỡ cấu
trúc ban đầu của hợp chất mẫu và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay
hơi khi nung, sau đó mới đem nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì vậy lượng axit dùng
để xử lý chỉ bằng 1/4 đến 1/3 lượng cần dùng cho xử lý ướt. Các quá trình vật lý
và hóa học xảy ra khi xử lý là tương tự như trong xử lý ướt và khô, xong ở đây là

24

sự kết hợp cả hai kế tiếp nhau trong đó xử lý ướt ban đầu là để bảo vệ một số
nguyên tố cho xử lý khô tiếp theo không bị mất.
* Ưu , nhược điểm và phạm vi ứng dụng
+ Ưu, nhược điểm:
-

Hạn chế sự mất mát một số chất phân tích

-

Sự tro hóa triệt để

-

Tốn ít axit tinh khiết cao

-

Thời gian sử lý nhanh hơn tro hóa ướt

-

Hạn chế được sự nhiễm bẩn do môi trường

-

Không cần trang bị phức tạp

-

Phù hợp với nhiều loại mẫu khác nhau để xác đinh kim loại

+ Phạm vi ứng dụng:
Phương pháp này được dùng chủ yếu xử lý mẫu phân tích các nguyên tố kim
loại và một số anion vô cơ trong các mẫu sinh học, mẫu môi trường và mẫu hữu
cơ.
1.4. Giới thiệu một số phương pháp xác định nguyên tố kim loại
- Phương pháp phân tích khối lượng
- Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)
- Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
- Phương pháp đo quang
- Phương pháp Vôn – Ampe hoà tan
Nguyên tắc hoạt động và quy trình phân tích của các phương pháp trên đã
được trình bày rất kỹ trong tài liệu. Sau đây xin trình bày cụ thể phương pháp
quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS sẽ sử dụng trong quá trình làm khóa luận tốt
nghiệp.
1.4.1.Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
1.4.1.1. Giới thiệu phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
Đây là phương pháp có nhiều ứng dụng rộng rãi trong phân tích định tính và
định lượng dựa trên sự hấp thụ các bức xạ rơnghen, khả kiến hay tử ngoại.


25

Mẫu phân tích đưa về trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Nếu chiếu chùm
tia bức xạ vào đám hơi nguyên tử thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ chọn lọc các

bức xạ cộng hưởng (là tia chính của nguyên tố đó phát ra trong quá trình phát xạ),
có bước sóng nhất định.
Để tạo ra đám hơi nguyên tử thường nhiệt độ là 3000 0C, phần lớn các nguyên
tử ở trạng thái cơ bản (1-2% nguyên tử ở trạng thái kích thích). Các nguyên tử ở
trạng thái cơ bản hấp thu bức xạ và phát ra phổ AAS.
Sự hấp thụ các bức xạ màu tuân theo định luật Lamber-Beer: A = ε .C.l
Trong đó: A là độ hấp thu ánh sáng
C là nồng độ dung dịch
l là chiều dày đám hơi nguyên tử
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử được đặc trưng bằng độ nhạy, độ
chọn lọc, tốc độ cao và thuận lợi. Dùng phương pháp này có thể xác định gần 70
nguyên tố. Độ nhạy thường nằm trong khoảng từ 10 -4 ÷ 10-10 % và được thực hiện
trong vòng vài phút.
1.4.1.2. Giới thiệu máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS: Atomic
Absorption Spectrometer).
Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều hãng sản xuất khác nhau, sau đây
xin giới thiệu máy AAnalyst 100 Atomic Absorption Spectrometer của hãng
Perkin Emer.
Máy AAnalyst 100 Atomic Absorption Spectrometer gồm 4 bộ phận chính :
1. Nguồn phát chùm tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố phân tích
Là nguồn phát ra chùm bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần phân tích, nguồn
này sẽ chiếu vào đám hơi ngyên tử tự do và thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Nguồn phát ra bức xạ nhạy của các nguyên tố cần phân tích
+ Chùm phát xạ có cường độ ổn định, độ lặp lại tốt, thuần khiết
+ Phải có cường độ cao nhưng bền theo thời gian


26

Máy AAnalyst 100 Atomic Absorption Spectrometer sử dụng đèn đèn catốt rỗng

HCL (Hollow cathode Lamp).

Hình 1.2. Cấu tạo đèn catốt rỗng
Đèn HCL gồm :
+ Thân đèn và cửa sổ
+ Hệ điện cực catốt và anốt, catốt làm bằng kim loại của nguyên tố phân tích có
trong xylanh, còn anốt là loại trơ Platin.
Tất cả đặt trong bầu thủy tinh rỗng chứa đầy khí hiếm (Ar; Kr; Ne…) nạp
trong đèn có áp suất khoảng 6 ÷ 10 tor, cửa sổ làm bằng thạch anh (trong suốt,
không hấp thụ ánh sáng chiếu vào), không dùng thủy tinh vì có nhiều khuyết tật.
Khi đèn làm việc, áp suất ở trong đèn khoảng 5-10 mmHg, giữa 2 điện cực xuất
hiện sự phóng điện với công suất nhỏ, các nguyên tử của catốt bị kích thích cho
một phổ tinh khiết của nguyên tố cần xác định bên cạnh phổ của khí hiếm và khi
đèn làm việc mật độ trong của catốt cao hơn bên ngoài, cho nên từ catốt phát ra tia
đơn sắc chiếu vào cửa sổ thạch anh và đi vào đám hơi nguyên tử tự do.
Đặc tính của đèn HCL:
-

Có tuổi thọ nhất định

-

Hoạt động trong khoảng 5-25 mA nếu dòng cao hơn phát xạ mạnh hơn, ít
nhiễu nền hơn nhưng tuổi thọ ngắn hơn, vạch phổ bành rộng hơn, độ nhạy
kém hơn, khoảng tuyến tính hẹp hơn.


27

-

Tuổi thọ giảm do sự mất khí trơ trong đèn (do hấp phụ vào thân đèn) hay do
catốt bị ăn mòn.
Vì thế đối với phép phân tích đòi hỏi độ ổn định tốt nhất thì có thể sử dụng

dòng đèn cao (có thể đến tối đa), các phép phân tích không đòi hỏi cao thì sử dụng
dòng đèn thấp để kéo dài tuổi thọ của đèn. Đèn là phổ biến để xác định các kim
loại
Ngoài ra còn có một số loại đèn khác như :
- Đèn phóng điện không điện cực EDL (Electrodoless Dischange lamp)
Cấu tạo đèn gồm: Thân đèn, cửa sổ thạch anh và cuộn cảm cao tầng quấn ngoài vỏ
điện. Trong đèn được nạp vào khí hiếm, đèn không có điện cực mà có mặt các
nguyên tố cần xác định. Đèn EDL sáng hơn, ổn định hơn, cường độ bức xạ rất cao,
trong vài trường hợp thì nhạy hơn so với HCL, độ chính xác tốt hơn, giới hạn phát
hiện thấp hơn. Đèn EDL hiện đo các nguyên tố: Sb, As, Bi, Cd, Cs, Pb, Hg, P, K,
Rb, Se, Te, Sn, Zn...
- Đèn phát phổ liên tục có biến điệu: Là loại đèn mới ra đời chỉ để xác định phi
kim, có độ nhạy lớn, tự động xác định nhiều nguyên tố.
2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu
Là bộ phận quan trọng nhất và quyết định độ nhạy của phép đo. Bộ phận này
giúp chuyển mẫu cần phân tích từ trạng thái ban đầu thành dạng hơi của các
nguyên tử tự do dưới tác dụng của nhiệt độ. Việc chuyển mẫu được thực hiện nhờ
bộ phận bơm và hút mẫu tự động. Đám hơi của các nguyên tử tự do này chính là
môi trường hấp thụ bức xạ và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
Hệ thống nguyên tử hóa mẫu gồm 2 bộ phận:
+ Đèn nguyên tử hoá mẫu (Burner)
+ Bộ phận tạo thể sol khí của mẫu. Bộ phận này được thực hiện theo 2 nguyên tắc:
Nguyên tắc hoá mẫu bằng khí và phương pháp siêu âm
3. Hệ quang và hệ detecter
Dùng để thu, phân ly toàn bộ phổ của mẫu và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo để

hướng vào nhãn quang điện (Dertecto) để đo cường độ của vạch phổ, khuyếch đại
và đưa ra bộ phận chỉ thị kết quả. Phần này có hai bộ phận
+ Hệ quang tạo ra một nguồn đơn sắc thu và phân ly phổ nguyên tố cần xác định


28

+ Hệ điện tử (electric Modul) khuyếch đại các tín hiệu biến đổi cường độ ánh sáng
sang dòng điện.
4. Trang bị chỉ thị đo kết quả
Bộ phận này có thể là một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ, hay
chỉ là máy tự ghi để ghi lại cường độ vạch phổ dưới dạng các pic. Có thể máy hiện
số Digical, hay máy in ( printer) để in ngay kết quả đo lên giấy.
1.4.1.3. Nguyên tắc của phép đo AAS
Muốn thực hiện được phép đo này ta thực hiện các công việc sau:
1. Hoá hơi mẫu phân tích đưa về
trạng thái khí (hơi)

2. Nguyên tử hoá đám hơi đo (Phân
li các phân tử tạo ra đám hơi của
nguyên tử tự do có khả năng hấp
thụ bức xạ đơn sắc).

2.1 Nguyên tử hoá
mẫu trong ngọn
lửa
2.2 Nguyên tử hoá
mẫu không ngọn
lửa.

3.Chọn nguồn phát tia sáng có bước
sóng phù hợp với nguyên tố phân
tích và chiếu vào đám hơi đó
Xuất hiện phổ hấp thụ.

4. Thu toàn bộ chùm sáng sau khi
qua môi trường hấp thụ, phân li
chúng thành phổ, chọn một vạch
phổ cần đo của nguyên tố phân tích
hướng vào khe đó cường độ của nó.

5. Thu lại kết quả đo của
cường độ vạch phổ hấp thụ.

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên tắc của phép đo AAS
1.4.2. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu
Nguyên tử hoá mẫu là giai đoạn quan trọng nhất của phép đo AAS. Vì nó là
giai đoạn tạo ra các nguyên tử tự do, là yếu tố sinh ra phổ AAS. Do đó, mọi yếu tố