Nghiên cứu xây dựng quy trình xác định đồng thời một số kim loại nặng trong sinh vật nhuyễn thể bằng phương pháp phổ ICP OES

:Ị% T & ọ c ^ ỏ t’

-m -^t
'

.

"S” ' ' ^

< ' •. ■

'•

-' •-


L ê V ăn H à

N G H IÊ N c ú u X Â Y D ự N G Q U Y T R ÌN H X Á C Đ ỊN H Đ Ò N G T H Ờ I
M Ộ T S Ó K IM L O Ạ I N Ậ N G T R O N G S IN H V Ậ T N H U Y Ễ N T H Ẻ
BẰNG PH Ư Ơ N G PH Á P P H Ỏ IC P - OES

C huyên ngành: H óa phân tích
M ã số: 60.44.29

LUẬN VÁN THẠC sĩ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DÃN KHOA HỌC: GS. PHẠM LƯẬN


Lời đầu tiên cho em được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy GS. TS Phạm

Luận, T rường Đại học khoa học tự nhiên - Đ HQGHN đã tận tình hướng dẫn ,
đóng góp những ý kiến quý báu, tạo mọi điều kiện giúp đờ em trong suốt quá
trình thực hiện đề tài và viết luận vãn.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa hóa, đặc
biệt là các thầy cô giáo trong bộ m ôn hóa phân tích đă cho em nhừng kiến thức
quý giá, tạo điều kiện cho em được học tập và nghiến cứu trong môi trường hiện
đại.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo V iện kiểm nghiệm an toàn vệ
sinh thực phẩm quốc gia đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian, công việc,
đặc biệt là trang thiết bị máy móc để tôi được học tập và hoàn thành đề tài này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các đồng nghiệp tại labo hóa - V iện kiểm
nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá
trình làm thực nghiệm.
Cuối cùng tôi xin gùi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đâ luôn động viên,
chia sẻ m ọi khó khăn cùng tôi.

H à Nội, năm 2014

Học Viên

Lê V ăn Hà


Mờ đầu.................................................................................................................................... 1

CHƯƠNG l: TỒNG QUAN...........................................................................................3
1.1

Giới thiệu chung về kim loại nặng............................................................................ 3

1.1.1

Kim loại nặng là g i..................................................................................................3

1.1.2

Tại sao cần phải xác định kim loại nặng.............................................................. 3

1.1.3

Tính chất hóa họccùa kim loại nặng................................................................. 9

1.1.3.1

Tính chất hóa họccùa A s ....................................................................................9

1.1.3.2

Tính chất hóa học cùa Cd................................................................................. 10

1.1.3.3

Tính chất hỏa học cùa P b ................................................................................... 11

1.1.3.4

Tính chất hóa họccủa C r ...................................................................................12

1.1.3.5

Tính chất hóa họccủa N i...................................................................................14

1.1.3.6

Tính chất hỏa họccùa Cu.................................................................................... 15

1.1.3.7

Tính chất hóa họccủa Z n.................................................................................... 16

1.1.3.8

Tính chất hóa họccủa M o................................................................................. 16

!.2

Vài nét về động vật nhuyễn th ể ...............................................................................18

1.3

Các phương pháp xác định kim loại n ặn g ..............................................................19

1.3.1

Phưcmg pháp quang phổ hấp thụ phân tử ư v - V IS ........................................ 19

1.3.2

Phương pháp Vôn ampe hòa ta n .........................................................................20

1.3.3

Phương pháp quang phổ hẩp thụ nguyên từ AAS............................................. 20

1.3.4

Phương pháp phổ khối nguyên từ ICP - M S ..................................................... 21

1.3.5

Phương pháp quang phổ phát xạ ICP - O ES..................................................... 21

1.4

Các phương pháp xử lý m ẫu....................................................................................22

1.4.1

Nguyên tắc xừ lý m ẫu..........................................................................................22

1.4.2

Một sổ phương pháp xừ lý mẫu nhuyễnứiể xác định hàm lượng kim loại

nặng........................................................................................................................................ 23


CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u .............................25
2.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu..............................................................................25
2.1.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu.......................................................................... 25

2.1.2 Nội dung nghiên cứu................................................................................................ 26
2.1.2.1 Xây dựng phưcmg pháp......................................................................................... 26
2 . 1.2 .2 ử ng đụngphưorng pháp........................................................................................ 26

2.2

Phương pháp nghiên cứ u ....................................................................................... 27

2.2.1. Nguyên lý phát sinh và bản chất của phổ phát xạ nguyên tử............................... 27
2.2.2 Nguồn plasma cao tần cảm ứng ICP....................................................................... 29
2.2.3. Phưofng pháp phân tích đinh lượng bằng kỹ thuật ICP-OES................................30
2.3 Thẩm định phương pháp.............................................................................................. 31
2.4 Dụng cụ, hóa chất, thiết b ị.......................................................................................... 32
2.4.1 Dụng cụ, thiết bị........................................................................................................ 32
2.4.2 Hóa chất.....................................................................................................................33
CHƯƠNG 3. KÊT QUẢ VÀ BÀN LU Ậ N ................................................................... 34
3.1. Khảo sát lựa chọn các thông số đo của m áy.........................................................34
3.1.1. Cảc thông sổ lựa chọn............................................................................................34
3.1.2. Khảo sát các thông số của máy đo....................................................................... 36
3.1.2.1. Công suất nguồn IC P......................................................................................... 36
3.1.2.2. Tốc độ khí Plasma...............................................................................................38
3.1.2.3. Lưu lượng khí mang mẫu................................................................................... 40
3.1.2.4. Khảo sát tốc độ hút mẫu..................................................................................... 42
3.2. Khảo sát các ảnh hường........................................................................................... 44
3.2.1. Nồng độ axit HNO 3 ữong mẫu đo.........................................................................44
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố khác lên phép đ o .................................... 46
3.2.2.1. Khảo sảtảnh hưởng của các nguyên tổ đến nguyên tố C d ...............................46
3.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố đến nguyên tổ C u...............................47

3.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố đến nguyên tố Z n ............................... 48
3.2.2A. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố đến nguyên tổ M o ..............................49
3.2.3 Cách xử lý m ẫu...................................................................................................... 50
3.2.3.1 L ấy mẫu, xử lý m ẫu............................................................................................... 50
3.2.3.2 Vô cơ hỏa mẫu trong lò vi sóng............................................................................50
3.3.

Xây dựng đường chuẩn........................................................................................ 52

3.3.1. Đường chuẩn của Pb................................................................................................ 53
3.3.2 Đường chuẩn cùa Cd............................................................................................... 53
3.3.3 Đường chuẩn của A s................................................................................................. 54
3.3.4 Đường chuẩn của C r................................................................................................. 56
3.3.5 Đường chuẩn của N i................................................................................................. 56
3.3.6 Đường chuẩn cùa Mo................................................................................................ 57
3.3.7 Đường chuẩn của Cu................................................................................................. 58
3.3.8 Đường chuẩn của Zn................................................................................................. 59
3.4 Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)........................................... 61
3.5 Độ thu hồi và độ lặp lại cùa phương pháp................................................................. 66
3.6 Độ đúng cùa phương pháp...........................................................................................72
3.7 Phân tích mẫu thực tế................................................................................................... 74
Kết luận............................................................................................................................... 78
Kiến nghị:............................................................................................................................ 79
TÀI LIỆU THAM K H Ả O ................................................................................................. 81


Trang

Bàng 3.2:

Sự ành hường của nguồn ICP đến cường độ vạch phổ phát xạ
7
của nguyên tổ phân tích

36

Sự phụ thuộc cùa cường độ vạch phố phát xạ vào tốc độ khi
Bảng 3.3:

39
Plasma

Bảng 3.4:

Sự phụ thuộc cùa cường độ vạch phổ phát xạ vào lưu lượng

41

khí mang mẫu
Bàng 3.5:

Sự phụ thuộc của cường độ phát xạ vạch phán tích vào tổc độ

43

hút mầu
Bảng 3.6:

Ảnh huờng của nồng độ HNO 3 đến cưcmg độ phát xạ Ix

45

Bảng 3.7:

Kết quà khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố khác đến
.
nguyên tố Cd

47

Bảng3.8:

Kết quả khảo sát ảnh hường của các nguyên tổ khác đến
,
nguyên tố Cu

48

Bàng 3.9:

Kết quá khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tổ khác đến
,
&
6 ^
nguyên tổ Zn

Bảng 3.10:

Kết quà khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tổ khác đến
^

nguyên tố Mo

49

Bảng 3.11:

Kết quả xây dựng dường chuẩn xác định Pb

53

Đảng 3.12:

Kết quả xây dựng dường chuẩn xác định Cd

54

Bảng 3.13:

Kết quả xây dựng đường chuẩn xác dịnh As

ss

Bảng 3.14:

Kết quả xây dựng dường chuẩn xác định Cr

56

Bảng 3.15:

Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định Ni

57

Bảng 3.16:

Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định Mo

58


Bảng 3.17

Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định Cu

59

Bảng 3.18

Kết quả xây dựng đường chuẩn xác định Zn

60

Bảng3.19

Giới hạn phát hiện của Pb trên nền mẫu ừai

61

Bàng 3.20

Giới hạn phát hiện cùa Cd trên nền mầu trai

62

Bảng 3.21

Giới hạn phát hiện cùa As trên nền mẫu ữai

62

Bảng 3.22

Giới hạn phát hiện của Cu trên nền mau trai

63

Bảng 3.23

Giới hạn p h á t hiện của Zn trên nền mẫu frai

63

Bàng 3.24

Giới hạn phát hiện cùa Cr trên nền mẫu frai

64

Bảng 3.25

Giới hạn phát hiện của Ni ữên nền mầu trai

64

Bàng 3.26

Giới hạn phát hiện của Mo ữên nền mẫu trai

65

Độ thu hồi, độ lặp lại trên nền mẫu trai thêm chuẩn ờ mức
Bảng 3.27:

nồng độ 1,5 mg/kg đối với P b ; ờ mức nồng độ 1 mg/kg đổi

66

với nguyên tố Cd, As
Độ ứiu hồi, độ lặp lại trên nền mẫu trai thêm chuẩn ờ mức
Bàng 3.28:

nồng độ 0,75 mg/kg đối với P b ; ở mức nồng độ 0,5 mg/kg

67

đối với nguyên tổ Cd, As
Độ thu hồi, độ lặp lại trên nền mẫu ttai thêm chuẩn ở mức
Bảng 3.29:

nồng độ 3,0 mg/kg đối với Pb ; ở mức nồng độ 2,0 mg/kg đổi

67

với nguyên tố Cd, As
Độ thu hồi, độ lặp lại ữên nền mẫu ừai ứiẽm chuẩn ở mức
Bảng 3.30:

nồng độ 0,2 mg/kg đổi với C u ; ở mức nồng độ 2,0 n^/kg đối

68

với nguyên tố Zn và 0,02 đối với nguyên tổ Mo
Độ thu hồi, độ lặp lại ữ-ên nền mẫu ữai thêm chuẩn ờ mức
Bảng 3.31

nồng độ 0,1 mg/kg đối với C u ; ở mức nồng độ 1,0 mg/kg đổi
với nguyên tố Zn và 0,01 đối với nguyên tố Mo
Độ thu hồi, độ lặp lại trên nền mẫu trai thêm chuẩn ờ mức
nồng độ 0,4 mg/kg đối với C u ; ở mức nồng độ 4,0 mg/kg đổi

69


với nguyên tố Zn và 0,04 đối với nguyên tổ Mo
Độ thu hồi, độ lặp lại trên nền mẫu trai thèm chuẩn ở mức
Bàng 3.33;

nồng độ

0,04mg/kg

đối

vớiC r ; ờ mứcnồng độ 0,2mg/kg 70

đối với nguyên tố Ni
Độ thu hồi, độ lặp lại trên nền mẫu trai thêm chuẩn ở mức
Bảng 3.34:

nồng độ

0,02mg/kg

đối

vớiC r ; ờ mứcnồng độ 0,1mg/kg 71

đổi với nguyên tổ Ni
Độ thu hồi, độ ỉặp lại trên nền mầu trai thêm chuẩn ở mức
Bảng 3.35:

nồng độ

0,08mg/kg

đối

vớiC r ; ờ mửc nồng độ 0,4mg/kg 71

đối với nguyên tố Ni
Bàng 3.36:

Ket quả mầu iỉên phòng thực phẩm Fish paste của tồ chức
^
Global profiency

^12

B ảng3.37:

Kết quả phân tích•hàm lượng kim• “loại6 nặng
• trên một số mẫu
thực tê được lấy tại các chợ ờ Hà Nội 2013

‘

“ 6


Trang
Hình 1:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy ICP - OES

29

Hỉnh 2:

Peak của Cu đo ở chế độ đọc trục

33

Hình 3;

Peak của Cu đo ờ chế độ xuyên tâm

33

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cưcmg độ vạch phát xạ Ix
Hình 4:

38

vài công suất nguồn
Đồ ứiị biểu diễn sự phụ thuộc cùa cường độ vạch phát xạ Ix
Hình 5:

40

vào lưu lượng khí plasma
Hình 6 :

Đồ ứiị biểu diễn sự phụ thuộc cùa cường độ vạch phát xạ Ix

42

vào lưu lượng khí mang mẫu
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ vạch phát xạ Ix
Hình 7:

44

vào tốc độ hút mẫu
Hình 8 ;

Đồ ứiị biểu diền ảnh hưởng của nồng độ HNO 3 đến cường độ

46

phát xạ Ix
Hình 9:

Đường chuẩn xác định Pb

53

Hình 10

Đưòng chuẩn xác định Cd

54

Hình 11

Đưcmg chuẩn xác định As

55

Hình 12

Đường chuẩn xác định Cr

56

Hình 13

Đường chuẩn xác định Nì

57

Hình 14

Đưòng chuẩn xác định Mo

58

Hình 15

Đường chuẩn xác định Cu

59

Hình 16

Đường chuẩn xác định Zn

60

C hữ viết tắ t

Tiếng Việt

Tiếng Anh

USDA

U.S. Department o f Agriculture

PDA

Food and Drug Administration

Bộ nông nghiệp Hoa kỳ
Cơ quan quản lý thuôc và thực phâm
Hoa Kỳ

LOD

Limit o f detection

Giới hạn phát hiện

LOQ

Limit ofquality

Giới hạn định lượng

Association ofOfTicjaì Analytical

Hiệp hội các nhà hóa học phân tích

Chemists

chính thống

Maximum Residue Limit

Giới hạn dư lượng tổi đa

AOAC

MRL


M ở Đầu
Trong những năm gần đây công tác an toàn vệ sinh thực phẩm ờ thế giới nỏ!
chung và nước ta nói riêng đang đứng trước nhiều thách thức. Nhiều vụ ngộ độc cấp
tinh đã xảy ra trong các bữa ăn gia đình và tập thể gây xôn xao đu luận và xã hội. Tuy
nhiên, đó chi là phần nổi của vấn đề ngộ độc thực phẩm. Phần chìm chính là tình trạng
ngộ độc mân tính do thức ãn bị nhiễm các hóa chất, các kim loại nặng tích lũy, gây hại
trong cơ thể mà chưa ai có thể lường trước hết được hậu quà của nó.
Các kim loại nặng tồn tại và luân chuyển ừong tự nhiên thuờng có nguồn gốc từ
chất thải cùa hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp. Những nhà máy, xí nghiệp này
trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng các kim loại nặng trong quá trinh sản xuất hoặc từ chất
thải sinh hoạt của con người. Nước thải của các khu công nghiệp, các nhà máy hóa
chất, các cơ sờ in hoặc dưới dạng bụi ữong khí ứiài cùa các khu công nghiệp hỏa chất,
các lò cao, khỉ thải của các loại xe có động cơ xăng... sau khi phát tản vào môi trường,

chúng bám đính vào các bề mặt, tích lũy ừong đất và gây ô nhiễm các nguồn nước đó
là tác nhân chính dẫn đến ô nhiễm thực phẩm, các sinh vật nhuyễn thể cũng trở thành
thực phẩm có chứa kim loại nặng.
Theo một số tác giả thì loài nhuyễn thể có hai vỏ cứng như trai, trùng trục hay
ốc là các loài thích hợp dùng làm chỉ thị sinh học đổi với lượng vết các kim loại.
Chúng có khả năng tích tụ các kim loại lượng vết như Pb, Cd, Hg... với hàm lượng
lớn. Trai, ốc có ứiể tích tụ Cd ữong mô của chúng ở mức hàm lượng cao hơn gấp
100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy frong môi trường nó sống.

Y

học cổ truyền đã khẳng định thịt các loài nhuyễn thể có vị ngọt, mặn, tính

lạnh. Các món ăn chế biến từ nhuyễn thể có tính thanh nhiệt, trừ thấp, giải độc. tính
chất này dùng đề giải độc rượu. Người bị tiểu đường cũng nên ăn nghêu sò ốc hến. Ăn


nhuyễn thể còn giúp bồ gan, bổ thận,... Từ xưa đến nay động vật nhuyễn thể được
người dân sủ dụng làm thực phẩm rất nhiều.
Khi nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng tích tụ trong các mô gây viêm da, tổn
thương thần kinh, ung thư... Việc xác định hàm lượng kim loại nặng là cần thiết, là
công cụ rất tốt phục vụ cho công tác thanh ừa, kiểm tra an toàn thực phẩm. Do đó,
chúng tôi tiến hành nghiên cứu phát triển phương pháp "Nghiên cứu xây dựng quy
trình xảc định đồng thời một sổ kim loại nặng trong sinh vật nhuyễn thể bằng phương
pháp p h ổ ICP - OES".


CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN
l.ỉ Giới thiệu chuDg về kim loại nặng
1.1.1 Kỉm loại nặng là gì?

Kim loại nặng là những nguyên tổ có khối lượng nguyên tử giữa 63,5 và 200,6,
trọng lượng riêng lớn hơn 5 (theo Srivastava and Mạịumđer, 2008)
1.1.2 Tại sao cần phải xác định kim loại nặng
Không giống với các chất ô nhiễm hữu cơ, các kim loại nặng không bị các vi
khuẩn phân hủy mà có khuynh hướng tích lũy trong cơ thể sống và nhiều kim loại nặng
đã được biết đến là độc và có thể gây ung thư.
Kim loại nặng phân bố rộng rãi trên vò trái đất. Chúng được phong hỏa từ các
dạng đất đả tự nhiên, tồn tại trong môi truờng dưới dạng bụi hay hòa tan trong nuớc
sông hồ, nước biển, sa lắng trong ừầm tích.Trong vòng hai thế kỷ qua, các kim loại
nặng được thải ra từ hoạt động của con người như: hoạt động sàn xuất công nghiệp
(khai khoáng, giao thông, chế biến quặng kim loại, luyện kim), nước thải sinh hoạt,
hoạt động sản xuất nông nghiệp (hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu diệt cò )... đã
khiến cho hàm lượng kim loại nặng trong môi trường không khí, đất và nước tăng lên
đáng kể.
Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn hay hấp
thụ qua da được tích tụ trong các mô ứieo ứiời gian sẽ đạt tới hàm lượng gây độc. Các
nghiên cứu đã chỉ ra ràng kim loại nặng cỏ thể gây rối loạn hành vi của con người do
tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và ứiần kinh. Gây độc cho các cơ quan trong
cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh
gây rối loạn chức năng sinh hóa ừong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây
biến đổi gen. Các kim loại nặng còn làm tăng độ axit frong máu, cơ thể sẽ rút canxi từ


xương để duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãng xưofng. Các nghiên cứu
mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhò các kim loại nặng có ứiể gây độc hại cho sức
khỏe con người nhưng chúng gây hậu quả khác nhau trên những con người cụ thể ờ lứa
tuổi và giới tính khác nhau.
Sự nhiễm độc kim loại nặng đã tăng lên nhanh chóng từ những năm 50 cùa thế
kỳ trước do hậu quả của việc sử đụng ngày càng nhiều các kim loại nặng trong các
ngành sản xuất công nghiệp. Ngày nay sự nhiễm độc mãn tính có thể xuất phát từ việc

dùng chì có trong scm, nước máy, các hóa chất ừong quá trình chế biến thực phẩm, các
sản phẩm “chăm sóc con người” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộm tóc, ửiuốc đánh
răng, xà phòng,...)’ Trong xã hội ngày nay, con người không thể tránh được sự nhiễm
các hóa chất độc và các kim loại.
Độc tính của các kim loại nặng chủ yếu do chúng có thế sinh các gốc tự do, đó
là các phần tử mất cân bằng năng iượng, chứã những điện tủ không cặp đôi chúng
chiếm điện tử từ các phân tử khác để lặp lại sự cân bằng của chúng. Các gốc tự do tồn
tại tự nhiên khi các phân tử cùa tế bào phản ứng với O 2 (bị ôxi h ó a) nhưng khi có mặt
các kim loại nặng - tác nhân cản trở quá trình ôxi hóa, sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ
chức, không kiểm soát được. Các gốc tự do này phá hủy các mô ừong toàn cơ thể gây
nhiều bệnh tật.
Trong phạm vì bản luận văn này, chúng tôi đề cập đến độc tính của một số kim
loại As, Cd vàPb, Cu,M o, C r,N i...
>

Độc tỉnh của As
Asen đi vào cơ thể qua đường thức ăn cỏ thể ở đạng hợp chất vô cơ hay hợp

chất hữu cơ của động vật và thực vật, mà chúng ta dùng hàng ngày ờ dạng thức ăn thực
phẩm. Hệ tiêu hóa sẽ hấp thụ As từ thức ăn và đồ uổng mà chủng ta dùng. Khi bị ngộ
độc Asen sẽ làm rối loại một số quá tì*ình smh hóa cùa cơ thể, nó cản ừờ sự cung cấp
năng lượng cho tế bào, ức chế quá trình tồng hợp các axit nucleic (AND và ARN),


protein, và hemoglobin,... rồi dần đến nôn mửa, chóng mặt, mất thăng bàng rối loại
nhịp tim, rối loạn thị giác...[3]
>

Độc tính của Cd
Cd khi có mặt trong các dịch cơ thể, được tích lũy và đần dần sẽ chiếm chồ và

thay thế vị ừí của Zn trong một số enzyme và tế bào, đặc biệt là tế bào não. Lúc này nó
làm giảm sự phát ưiển của trè em, nhất là ưẻ em đang tuổi phát triển, cũng như làm
giảm sức đề kháng của hệ miễn dịch, làm giảm trí thông minh của trẻ đang tuổi trường
thành. Với liều hơi cao sẽ gây ra bệnh thận và huyết áp. Song khi vào cơ thể thì Cd lại
có tích lũy cao và bị đào thải ra chậm. Sự nhiễm Cd lại khó phát hiện được ngay, vỉ nó
không có triệu chứng gì cả. Chi khi nó được tích lũy đến một lượng nhất định, thường
là 12 - 15 nãm mới thấy thể hiện và lúc này đã nguy hiểm rồi. Vì nó đã chiếm chồ của
Zn ừong các Enzym và tế bào.[3]
>

Độc tính của Pb
Tính độc của Pb và các hợp chất của nỏ đối với cơ thể người và động vật thì quá

rõ. Không khí, nước và ứiực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi người,
nhất là trẻ em đang phát ữiển và động vật. Pb ức chế mọi hoạt động của các enzyme,
không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là một tác nhân phá hủy và làm
giảm hồng cầu. Ngộ độc Pb có ứiể gây ra nôn mửa, cao huyết áp, gây co giật và có thể
dẫn đến ứiiếu máu.[3]
>

Độc tính của Cu
Ngộ độc Cu có thể bị vàng da, vì Cu phá hủy hồng cầu do tính oxy hóa của nó

và hơn nữa cỏ khi còn xuất hiện hemoglobin trong nước tiểu. Ngộ độc cấp tính Cu
thường gây ra nôn mửa và làm loét thành ruột. Còn khi bị ngộ độc Cu mãn tính sẽ làm
thoái hóa thận. Ngoài ra đo Cu có tính diệt ừùng và kháng khuẩn mạnh, nên người ta
cũng đã cho muối Cu vào trong nguyên liệu sản xuất bao cao su phòng tránh thai, vì tác

động của Cu làm yếu tinh ừiàng và làm cho tinh trùng không hoạt động được nữa. Do
đỏ với nam giới, khi bị ngộ độc Cu, hay dư thừa Cu sẽ có ảnh hường tới việc sản sinh
ra tinh trùng khỏe mạnh.[3]
Một ví dụ khác nữa là bệnh Wilson, là một loại bệnh do bị tổn thưcmg ở gen.
Nguyên nhân là do thiếu Cenleoplasmin, nên tạo điều kiện làm cho việc tích !ùy Cu
trong các tổ chức tăng lên và sự thải ra lại kém, đặc biệt là ở gan, thận, não và giác
mạc. Trong trường hợp này để làm giâm sự tích lũy Cu như ứiế trong các tổ chức,
người ta ứiường dùng thuốc D-Penicillinamin để lấy bớt Cu ra khỏi các bộ phận đó.
Nhưng thuốc kháng sinh này đôi khi không có lợi cho một số nguời, vì thế trong mấy
năm gần đây người ta lại dùng thuốc Zn để đẩy Cu ra (loại bỏ sự tích lũy Cu dư thừa).
Vì khi có đủ Zn thỏa mãn nhu cầu thì lại hạn chế được sự tích lũy không cần thiết của
Cu và giảm được sự kích thích phát ừiển của bệnh Wilson.[3]
>

Độc tính của Cr
Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba con đường: hô hấp, tiêu hóa và tiếp xúc trực
tiếp. Qua nghiên cứu, người ta thấy crom có vai ữò sinh học như chuyển hóa
glucozo, tuy nhiên với hàm lượng crom cao làm kết tủa protein, các axit nucleic gây
ức chế hệ thống men cơ bản. Dù xâm nhập vào cơ ứiể theo bất kì con đường nào
crom cũng được hòa tan vào trong máu ờ nồng độ 0 ,001 ppm, sau đó chúng được
chuyển hóa vào hồng cầu và hòa tan ừong hồng cầu nhanh 10 - 2 0 lần, từ hồng cầu
crom chuyển vào các tổ chức phụ tạng, được giữ lại ờ phổi, xương, thận, gan, phần
còn lại được chuyển qua nước tiểu.[3]
Crom chủ yểu gây ra các bệnh ngoài da, ở tất cà các ngành nghề mà các công
việc phải tiếp xúc như hít thở phải crom hoặc hợp chất của crom.[3]
Crom kích thích niêra mạc sinh ngứa mũi, hắl hơi, chảy nước mũi, nước mắt.
Niêm mạc mũi bị sưng đỏ và có tia máu. v ề sau có thể thủng vành mũi.[3]


Crom cỏ thể gầy mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phồi, đau răng, tiêu

hóa kém. [3]
Khi crom xâm nhập theo đường hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết cầu, viêm phế
quân, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích. Khi da tiếp xúc trực tiếp vào dung
dịch Cr (VI), chồ tiếp xúc dễ bị nổi phồng và loét sâu, có thề bị loét đến xương.
Nhiễm độc crom lâu năm c 6 thể bị ung thư phổi và ung thư gan. [3]
>

Độc tính của Ni
Niken và các muối cùa nó, đặc biệt là các Ni-cacbonyl là những chất cũng rất

độc đối với cơ thể người, qua ăn uống và hít thở. iOii Ni có hàm lượng quá nhu cầu, nó
sẽ gây ra rối loạn các hoạt động ờ dạ dày và ruột kéo theo hiện tượng nôn mửa, khó
chịu. Hợp chẩt Ni-cacbonyl có độc tính cao hơn khí c o đến 100 lần. Sự ngộ độc lâu
dài các hợp chất này chù yếu ứieo đưÒTig thở vào phổi, sau đó ảnh hưởng đến các bộ
phận khác, như nào, gan, thượng thận. Khi bị ngộ độc lâu dài các hợp chất cacbonyl Ni
sẽ cỏ khả năng gây ung ứiư hay làm tăng bệnh ung thư. [3]
>

Độc tính của Mo
Dư thừa Mo sẽ làm tăng quả nhiều hoạt tinh của một số enzyme, nếu kéo dài

một thời gian sẽ dẫn đến nhừng hội chứng cùa bênh gout. Độc tính của Mo không cao,
trong tự nhiên hàm lượng Mo lại quá nhò, vì thế hiếm cỏ ngộ độc Mo. Nhưng khi trong
cơ thể có dư nhiều Mo mà lại thiếu vi lượng Cu thì hội chỏng gout sẽ gia tảng them.
Khi không ngộ độc Mo mà hàm lượng Mo ừong máu tăng lên, thì đó là dấu hiệu của
một bệnh ỉý nào đó, thường là bệnh về gan và hệ thống mật. Đặc biệt là khi gan bị
nhiễm virus cấp tính thì hiện tượng này sẽ tăng. [3]
>

Độc tính của Zn

Mặc dù kẽm là vi chất cần ứiiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm

vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn chặn


sự hấp thụ đồng và sắt. lon kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao đối với
thực vật, động vật không xương sống, và thậm chí là cà động vật có xương sống. Mô
hình hoạt động cùa ion tự do đã được công bố ữong một sổ ấn phẩm, cho thấy răng chi
một lượng nhỏ ion kẽm tự đo cũng giết đi một số sinh vật. Một thí nghiệm gần đây cho
ửỉấy 6 lĩiicromol giết 93% Daphnia ữong nước. lon kẽm tự do là một axit lewis mạnh
đến mức có thể ăn mòn. Axít dịch vỊ chứa axit clohydric, mà hàm lượng kẽm kim loại
ừong đó dễ hòa tan trong đó gây ăn mòn kẽm clorua. Nuốt đồng xu 1 cent của Mỹ năm
1982 (97,5% kẽm) có thể làm hỏng niêm mạc dạ dày do khả năng hòa tan cao của các
ion kẽm trong dịch vị. Có bằng chứng về sự thiếu hụt đồng khi uống ờ mức thấp một
lượng kẽm 100 - 3 0 0 mg/ngày; một thử nghiệm gần đây cho thấy sổ người nhập viện
cao hơn liên quan đến các biển chứng tiết niệu so với “thuốc trấn an” ữong sổ đàn ông
lớn tuổi uống 80mg/ngày. USDA RDA khuyển khích uổng II và 8 mg Zn/ngày theo
thứ tự đối với đàn ông và phụ nữ. Thậm chí ở các mức thấp hcm, gần với tiêu chuẩn
RDA, có thể can thiệp với việc uống đồng và sắt, chống lại ảnh huởng cùa cholesterol.
Hàm lượng kẽm vuợt quá 500 ppm trong đất gây rối cho khả nâng hấp thụ các kim loại
cần thiết khác của thực vật, như sắt và mangan. Có những tình huống gọi là sự run kẽm
hay ớn lạnh kẽm sinh ra do hít phải các dạng bột oxit kẽm nguyên chất.[3]
Cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ (PDA) đã khuyến cáo rằng kẽm
phá hủy các thụ thể thần kinh trong mOi gây ra chứng mất khứu giác. Các báo cáo về
chứng mất khứu giác cũng được quan sát trong thập niên 1930 khi các công tác chuẩn
bị kẽm dể sử dụng trong một nỗ lực không thành công để ngãn chận sự lây nhiễm bệnh
bại liệt. Ngày 16 tháng 6 năm 2009, PDA thông báo ràng những người sử dụng kẽm
nên dừng sử dụng các sản phẩm trị cúm có gốc kẽm và yêu càu loại bỏ các sản phẩm
đó trong các cửa hang. PDA nói rằng việc không cảm nhận được mùi có ứiể đe dọa đời
sổng vì người dân không cảm nhận được sự rò ri của gas hoặc khói và không thể nhận

biết rằng thực phẩm có bị hư trước khi họ ăn.[3


1.1.3 Tỉnh chất hóa học của kim loại nặng
1.1.3.1

Tính chất hóa học cùa As [8 ]
Asen phân nhóm chúih nhóm V cùng với N, p có cẩu hình electron là [Ar]

3d'®4s^4p^ . Như vậy số oxi hoá cao nhất của asen là +5. Do có năng lượng ion hoá
cao nên asen khó mẩt elecữon để biến thành cation.
Asen đứng giữa hyđrô và đồng nên không đầy được hyđrô ra khỏi
axit và không tan ừong axit HCl, HNO 3 loãng nhưng tan ứong HNO3 đặc và nước
cường thủy [8 ]
As + 5 HNO3 (đặc)
As + HN 0 3 (đặc)

= H3ASO4 + 5 NƠ 2 + H2O
+3HCl(địc) = AsCb +NOT + H2O

a) Phản ứng tạo họp chất asen(Ill)
> Phản ứng tạo asin (ASH3)
As(III) + NaBH 4 + ư " ^ ASH3
> Tác dụng với H 2S
Khi H 2S lội qua một dung địch nước của H 3ASO3 được một dung dịch keo
của AS2S 3 có màu vàng đặc tnmg. Nếu đem axit hóa dung dịch trên thì suntiia sẽ
đông tụ lại và tách ra dưới dạng kết tủa màu vàng tươi. Muối AS2S3 kết tủa nhanh
và hoàn toàn khi axit hóa mạnh dung dịch axit asenic bằng HCl và sau đó mới cho
H 2S di qua
2 H 3A S O 3+ 6 H C I = 2 A s a 3 + 6HjO

3H ^

AS2S3 + 6HƠ

— =-------- ►

b) Phản ứng của họp chất asen (V)
Khi cho H 2S đi qua một dung dịch nguội của asenic đã được axit hóa, sẽ
không thấy kết tủa xuất hiện ngay và dung dịch sẽ không có màu. Chỉ một thời
gian, khi As(V) bị khử đến AsỢII) thi kết tủa màu vàng mới xuit hiện


HjAs 0 4 + H*»s = H 3A-SO3 + s x H- H -.0
2 H3ASO3 + 6IIC1 - 2Ạ sa, + 6 H.O

3 H ^ ^ AsaSi+ 6HC1

> Tác dụng với KI
Axit asenic là một chất oxi hóa, nó bị KI khử đến axit asenơ
A s O ^ ’ - + 2 1 - + 2 H " = A s O s ^ ' -t- I , + H 2 O

> Tác đụng với hỗn hợp Magie
Hỗn hợp magie clorua, ammoniac cho kết tủa trẳng
H 3A SO 4 + M g C li + 3N H 4 O H = M g N H 4 A s O ji + 2N H 4 C I + 3 H , 0

> Tác dụng với molipdic
Khi cỏ lẫn HNO3, amoni molipdat sẽ làm kết tùa được ion As0 4 ^' dưới dạng
tinh thể vàng amoni aseniomolipdat giống như phản ứng tạo phức của P 0 4 ^' với
amoni molipdat

H3Asơ 4 + 12(NH4)2Mo0 4 + 21 HN0 3 =(NH4)3H4[As{M0207 )i]i+ 21NH4NO3+IOH2O
* Phản ứng của hựp chẩt AsH}
AsHí cỏ tính khừ rất mạnh nó có thể bốc cháy trong không khí và khử được
muối của các kim loại như Cu, Ag đến kim loại
ASH3 + 6AgN0 j + 3H2O = 6 A g ị +6HNO3 + HsAsOị

> Tác dụng với iot
ASH3 + 4I2 + 4H2O + llC 0 3 ''-= A s 0 4 '+ 8 r+ IIHCO3

> Phân ly nhiệt, được ứng dụng để nguyên tử hóa AsHa trong phương pháp
phân tích VGA - AAS:
ẢsH,

1

1.1.3.2

>As +- H ,
2 '

Tính chấỉ hóa học của Cd


Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, Cd bền ờ nhiệt
độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ờ nhiệt độ cao nó cháy mãnh liệt cho ngọn lửa
mầu sẫm và tạo ra CdO:
2Cd + 02 = 2CdO
Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các
nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen...
Cd + S =CđS

Cđ tác dụng đễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro.
Ví đụ: HCl
Cd + 2HC1 = CđCl2 + Hst
Trong dung dịch thì:

Cd +
1.1.3.3

+ H2 O = [Cd(H20)2]]^'' + - H 2 T

Tính chất hóa học cùa Pb
Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. ở điều kiện

thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ
cho chì không tiếp xúc với oxy và bị oxi hoá nữa:
2Pb + O2 = 2PbO
Nhưng khi gặp nước, nước sẽ làm tan dần màng oxit bao bọc ngoài và Pb tiếp
tục bị ỉác dụng.
Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:
Pb + X 2 = PbX 2
Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng
thực tế chì chỉ tưoTig tác ở ttên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit


suníliric dưới 80% vì bị bao bọc bời lớp muối khó tan (PbClĩ và PbS0 4 ). Với dung
dịch đậm đặc hơn của các axit đỏ, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã
chuyển thảnh hợp chất tan:
PbCl2 + 2HC1 = HsPbCU
P bS04 + H2SO4 = Pb(HSƠ4)2

Với axit nitric ờ bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:
3Pb + 8 HN 0 3 ,ios„g = 3Pb(NƠ3)2 + 2N 0 + 4 H2O
Pb có thể tan ừong axit axetic và các axit hữu cơ khác:
2 Pb + 4CH3COOH + O2 = 2 Pb(CH 3COO )2 + 2H2O

Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phỏng hiđrô:
Pb + 2 K 0 H + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H:
1.1.3.4

T ín h chấ t hóa học của C r

ở điều kiện ứiường, Cr bền vững với không khí, hơi ẩm, khí hydro và khí
cacbonic. Nguyên nhân Jà Cr kim loại được bảo vệ bằng màng oxit mòng, bền trên bề
mặt. Vì vậy Cr được sử dụng trong công nghiệp mạ. Cr kim loại dạng tấm chỉ có thể
cháy trong oxi ờ 1800*^0.
Khí flo tác đụng với Cr ờ điều kiện thường tạo thành các Aorua Crp 4, CrPs
nhưng nỏ chỉ tác dụng với các halogen khác khi đun nóng, ở nhiệt độ cao, Cr cũng tác
dụng với các nguyên tố phi kim khác như N,

c tạo thành các nitma, cacbua thường là

hợp chất có các ứiành phần khác nhau và có độ cứng rất lớn
Hợp chất Cr (III)
+ C ĩ 203 dạng tinh tìiể có màu đen ánh kim và có cấu tạo giống a-Al203 . Là hợp
chất bền nhất của Cr, nỏ nóng chảy ờ 2265°c và sôi ờ

3027^c. Dạng vô định hình cỏ


màu lục thẫm. Tính lường tính của C ĩ 203 chì thể hiện khi nấu chày với kiềm hay kali

hydrosunfat.
C r P s + 2K 0H

2 KCrC>2 + H 2O

CrsOa + 6 KHSO 4 -> Cr 2(SO j )3 + 3 K 2SO 4 + 3 H ,0
+ Cr (III) ữong dung dịch
- Tính lương tính cùa Cr(0 H )3

c & + 0 H‘

CrOg

HgO

- Tính oxy hóa khử
Phản ứng đặc trưng:
Cr^* ■3e + 8 0 H ' -> Cr 0 4 ^- + 4 H2O
Để thực hiện phản ứng trên chúng ta có thể nung chảy Cr{III) với NaĩOa hoặc
với NasCOs và KCIO3 (hoậc KBrOa, KIO 3, NaNƠ 2, NaNOs) các hợp chất của Cr^’' sẽ
chuyển thảnh cromat, hoặc sử dụng một số chất khử sau: KMn0 4 , các halogen tự do,
H 2O2.
C r^ - 3e +HjO

+ H*

Phản ứng này có thể sử dụng một số chất khử nhu: K2S2 0 g có Ag"^ làm xúc tác,
NaBi0 3 , bioxit chì hoặc hỗn hợp HNO 3 đặc với KCIO3.
- Tính tạo phức
Do có bán kính bé và điện tích lớn, nên ion

dề dàng tạo phức nhiều với

phối tử vô cơ vả hữu có. Tuy nhiên độ bền của phức chất Cr (in) còn tùy thuộc vào bản
chất phối từ và cấu hình cùa phức chất. Trong dung dịch phức [Cr(H2 0 )6]^‘ rất bền nên
muốn tạo được phức Cr (III) với phối tử khác ứù thông thường phải đun nóng để phá


cân bằng tạo phức với H2O. Một số phức bền là [Cr(NH3)6]^^ [CrXô]^^ (X là F', c r ,
CN-, SCN-...), [ C ĩiC iO M ,Hợp chấtCr (VI)
+ Tính oxy hóa
Cr (VI) oxit (CrOs) là chất oxy hóa mạnh, nó oxy hóa được I2, s, p, c o , c , HBr,... và
nhiều chất hữu cơ khác.
Phản ứng đặc tnmg:
Cr204 ^-+ I4H'^ + 6 c = 2Cr^*+ 7H ,0
Tất nhiên rằng phản ứng này sẽ được tiến hành thuận lợi khi có

dư có nghĩa là trong

môi trường axit
Vì là một chất oxy hóa rất mạnh nên ion CrsO?^' có thể bị khử bằng rất nhiều chất khử.
Ta có thể kể: H2S, SO2, HCl, HBr, HI, H 2C2O 4,

[Fe(CN)6] ^ SCN', SaOa^',

C2H5OH...

+ Tính tạo phức
Cr (VI) có khả năng tạo phức với các thuốc thử hữu cơ như phức Cr-diphenylcacbazide
màu đò tím trong môi trường axit, Phức Cr-benziđin màu xanh, phức Cr-diphenylamin

màu xanh mạnh...
1.1.3.5

Tính chất hóa học của Ni
Ni là nguyên tố chuyển tiếp nên có hóa trị thay đồi giống nguyên tố gần chu kì

như Fe, Co. Ví dụ: Ni có hóa trị 0 ở phức Ni(C 0 ) 4 và có hóa frị II ở đa sổ các muối. Ni
có hóa trị III ở một số hợp chất như Ni(0 H )3 và hóa trị IV ờ hợp chất NiPé*.
Ni là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình, kém hoạt động, ờ điều kiện
thường, nó không tác đụng rõ rệt ngay với cả những nguyên tố phi kim điển hinh như