Nghiên cứu quy trình xác định hàm lượng CADIMI trong phân bón bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (f AAS

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................5
1.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 5
1.1.1. Khái niệm và phân loại phân bón ................................................... 5
1.1.2.Hiện trạng sử dụng phân bón .......................................................... 6
1.1.3. Vai trò của phân bón ....................................................................... 8
1.1.4. Ảnh hưởng tiêu cực của phân bón đến môi trường ........................ 10
1.2. Giới thiệu về kim loại nặng cadimi ....................................................... 13
1.2.1. Tính chất vật lý của cadimi ............................................................ 14
1.2.2. Tính chất hóa học của cadimi ........................................................ 15
1.2.3. Các hợp chất của cadimi ............................................................... 15
1.3. Vai trò, nguồn gốc và sự nhiễm độc cadimi.......................................... 17
1.3.1. Vai trò của cadimi ......................................................................... 17
1.3.2. Nguồn gốc của cadimi................................................................... 18
1.3.3. Sự nhiễm độc cadimi ....................................................................... 19
1.4. Các phương pháp xác định cadimi ........................................................ 20
1.4.1. Phương pháp phân tích hoá học ................................................... 20
1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ .................................................... 21
1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd .................................... 26
1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) .................. 27
1.5.2. Phương pháp xử lý khô.................................................................. 27
1.6. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ........................................................ 28
1.6.1. Đối tượng và mục tiêu ..................................................................... 28
1.6.2. Các nội dung nghiên cứu ................................................................ 29
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................. 30
2.1. Nguyên tắc phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .................... 30
2.2. Điều kiện tạo thành phổ hấp thụ nguyên tử ......................................... 31
2.2.1. Quá trình nguyên tử hóa ............................................................... 31
2.2.2. Sự hấp thụ bức xạ cộng hưởng ..................................................... 33
1

2.3. Sơ đồ thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử ........................................ 33
2.3.1. Nguồn phát bức xạ cộng hưởng .................................................... 34
2.3.2. Điều biến nguồn bằng gương xoay ............................................... 36
2.3.3. Thiết bị nguyên tử hóa .................................................................. 36
2.4. Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử ................................... 38
2.5. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu bằng axit .............................. 39
2.5.1. Nguyên tắc của phương pháp ....................................................... 39
2.5.2. Cơ chế phân hủy ............................................................................. 39
2.6. Dụng cụ - hóa chất ................................................................................. 40
2.6.1. Dụng cụ máy móc ........................................................................... 40
2.6.2. Hoá chất ......................................................................................... 40
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 41
3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm để đo phổ của Cadimi ................ 41
3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo phổ ........................................................... 41
3.1.2. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) ........................... 42
3.1.3. Khảo sát độ rộng khe đo ............................................................... 42
3.1.4. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hoá mẫu ............................. 43
3.1.5. Khảo sát lưu lượng khí axetilen ..................................................... 44
3.1.6. Tốc độ dẫn mẫu ............................................................................... 45
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit .............................. 45
3.3. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo F- AAS........................... 47
3.3.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính của Cadimi ........................ 47
3.3.2. Xây dựng đường chuẩn ................................................................. 48
3.3.3. Đánh giá phương pháp ................................................................. 49
3.4. Tổng kết các điều kiện đo phổ F- AAS của Cadimi ............................ 54
3.5. Kết quả phân tích mẫu thực tế ............................................................. 54
3.5.1. Kết quả phân tích theo phương pháp đường chuẩn...................... 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 58

2


MỞ ĐẦU
Phân bón là thức ăn của cây trồng, nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho cây phát
triển. Tuy nhiên, không phải tất cả lượng phân bón trên được cho vào đất, được
phun trên lá… cây sẽ hấp thụ hết để nuôi cây lớn lên từng ngày. Trong số phân bón
cây không sử dụng được, một phần còn được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh
dưỡng dự trữ cho vụ sau; một phần bị rửa trôi theo nước mặt và chảy vào các ao, hồ,
sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt; một phần bị trực di (thấm rút theo chiều
dọc) xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay
quá trình phản nitrat hóa gây ô nhiễm môi trường. Đặc biệt, phân bón vô cơ có thể
chứa một số chất gây độc hại cho cây trồng và cho con người như các kim loại
nặng, các chất kích thích sinh trưởng khi vượt quá mức quy định. Thời gian gần
đây, cadimi (Cd) trở thành tiếng chuông báo động tại một số quốc gia có ngành
công nghiệp phân bón phát triển. Theo các nhà khoa học, một lượng nhỏ cadimi có
thể không gây tổn hại quá lớn nhưng nó tích tụ lâu ngày sẽ trở nên rất độc hại với cơ
thể người. Hiện nay, các nghiên cứu và phân tích phân bón chủ yếu là xác định hàm
lượng các nguyên tố dinh dưỡng cây trồng trong phân đa lượng (Ví dụ như %N,
%P,%K…), hàm lượng tối thiểu của các nguyên tố vi lượng trong phân bón vi
lượng hoặc nồng độ vi sinh vật trong phân bón vi sinh mà chưa có nhiều nghiên cứu
về hàm lượng kim loại nguy hại trong phân bón.
Trung tâm Kiểm định và Kiểm nghiệm hàng hóa tỉnh Lào Cai là một trong
ít những tổ chức chứng nhận, đánh giá sự phù hợp tại địa bàn tỉnh Lào Cai cũng như
trong khu vực lân cận, thực hiện nhiều loại dịch vụ khoa học – công nghệ. Trung
tâm được Bộ Công thương chỉ định là tổ chức chứng nhận hợp quy, kiểm tra chất
lượng phân bón theo thông tư 29/2014/TT-BCT của bộ Công thương. Theo quy
định hiện hành, hàm lượng cadimi trong phân bón nhập khẩu ≤ 12 ppm. Như vậy,

việc kiểm tra xác định hàm lượng cadimi trong phân bón trở nên vô cùng cấp thiết,
góp phần kiểm soát chất lượng phân bón nhập khẩu trước khi lưu thông trên thị
trường, đảm bảo quyền lợi cho người tiêu dùng.

3


Có nhiều phương pháp xác định cadimi trong các đối tượng khác nhau như
phân tích hàm lượng cadimi trong gạo và nước bằng phương pháp UV-vis cho giá
trị giới hạn phát hiện (LOD) 0,5 ng/L [22], sử dụng sensor điện cực grafin composit
để phân tích cadimi cho giá trị LOD khá thấp 0,06 ng/mL nhưng độ ổn định chưa
cao [23]. Phương pháp chuẩn độ điện thế sử dụng điện cực màng chọn lọc ion có
thể xác định hàm lượng cadimi trong nước thải công nghiệp ở nồng độ thấp (10–8
M). Tuy nhiên, phương pháp này lại bị ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ và pH của môi
trường. Phương pháp pháp pháp xạ nguyên tử (AES) và phương pháp nguồn plasma
cảm ứng cao tần kết nối khối phổ cũng được đánh giá cao nhưng chi phí đầu tư, vận
hành và phân tích cao khi phân tích đơn nguyên tố [24,25]. Hiện nay, phương pháp
phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) sử dụng ngọn lửa hay lò graphit là là một trong
những phương pháp phân tích hiện đại, có thể phân tích được cadimi ở dạng vết.
Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu qui
trình xác định hàm lượng cadimi trong phân bón bằng phương pháp phổ hấp
thụ nguyên tử (F-AAS)”
Mục đích, ý nghĩa của đề tài: Kết quả đề tài được ứng dụng vào công tác
kiểm nghiệm phân bón tại Trung tâm kiểm định và kiểm nghiệm hàng hóa tỉnh Lào
Cai. Kết quả của đề tài cũng có khả năng áp dụng rộng rãi cho các phòng thử
nghiệm phân bón từ trung ương tới tỉnh để kiểm soát, định lượng hàm lượng cadimi
trong phân bón, góp phần kiểm soát kim loại nguy hại trong phân bón xuất nhập
khẩu.

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung
1.1.1. Khái niệm và phân loại phân bón
Phân bón là thức ăn của cây trồng, có vai trò rất quan trọng trong việc thâm
canh tăng năng suất, bảo vệ cây trồng và nâng cao độ phì nhiêu của đất. Phân bón
bao gồm một hay nhiều dưỡng chất cần thiết cho cây được phân chia thành 3 nhóm
sau:
- Đa lượng: Đạm(N), Lân(P), Kali(K).
- Trung lượng: Canxi(Ca), Lưu Huỳnh(S), Ma-giê(Mg)…
- Vi Lượng: Sắt(Fe), Kẽm(Zn), Mangan(Mn), Bo(B), Đồng(Cu)…
Các sản phẩm phân bón chia làm hai loại:
 Phân hữu cơ: bao gồm các loại phân có nguồn gốc là sản phẩm hữu cơ, như các
loại phân chuồng, phân xanh, thân lá cây trồng được dùng để bón ruộng...
 Phân vô cơ hay phân hóa học: là các loại phân có chứa yếu tố dinh dưỡng dưới
dạng muối khoáng (vô cơ) thu được nhờ các quá trình vật lý, hóa học.
Các loại phân vô cơ hiện nay:
+ Phân đơn: Là loại phân chỉ chứa 1 trong 3 nguyên tố dinh dưỡng chủ yếu là N, P,
K.
-

Phân đạm (Phân có chứa nitơ): Phân Urea, Phân đạm Sunphat, Phân
CloruaAmon, Phân Nitrat Amon, Phân Nitrat Canxi, Phân Nitrat Natri, Phân
Cyanamit Canxi.

-

Phân lân (Phân chứa phosphat): Phân Supe Lân, Phân Lân nung chảy.

-

Phân Kali: Phân Clorua Kali, Phân Sunphat Kali.

+ Phân hỗn hợp: Là những loại phân có chứa ít nhất là 2 dưỡng chất. Chúng bao
gồm phân trộn và phân phức hợp.
- Phân trộn NPK: Hàm lượng dinh dưỡng trong phân theo thứ tự là N, P, K
được tính theo nồng độ phần trăm.
-

Phân phức hợp: Phân SA, Phân DAP, Phân MAP…

5


Với ưu thế về chi phí và hiệu quả nhanh chóng đối với cây trồng, phân vô cơ sử
dụng khá rộng rãi ở nước ta.
1.1.2.Hiện trạng sử dụng phân bón
* Trên thế giới:
Hầu hết các quốc gia trên thế giới đặc biệt là các nước đang phát triển đều
có xu hướng chung là sử dụng phân bón vô cơ để phục hồi đất. Việc sử dụng phân
bón vô cơ ngày càng tăng trên thế giới, trong khoảng từ năm 1950 đến năm 1978
lượng phân bón vô cơ được sử dụng tăng gấp 9 lần.
Trong tổng số phân bón 162.750.000.000 tấn phân NPK đã quy đổi mà toàn
thế giới sử dụng hàng năm, Trung Quốc là quốc gia sử dụng phân bón lớn nhất, với
48.800.000 tấn, gấp gần 20 lần lượng phân mà Việt Nam sử dụng. Nước sử dụng
phân bón NPK đứng thứ 2 là Ấn Độ, với 22.045.000 tấn. Nước Mỹ giữ vị trí thứ 3,
với 20.821.000 tấn. Khối EU gồm 15 nước chỉ sử dụng 13.860.000 tấn. Thái Lan,
mặc dù là một nước nông nghiệp mạnh trong khu vực và có diện tích trồng trọt lớn
hơn nhiều lần so với Việt Nam, nhưng chỉ sử dụng mỗi năm 1.690.000 tấn, ít hơn

Việt Nam gần 1 triệu tấn/ năm[4].
Bảng 1.1: Các nước sử dụng nhiều phân bón nitơ nhất
Tổng sử dụng N

Số lượng sử dụng

(Triệu tấn/năm)

(thức ăn/đồng cỏ)

Trung Quốc

18.7

3.0

Hoa Kỳ

9.1

4.7

Pháp

2.5

1.3

Đức

2.0

1.2

Brasil

1.7

0.7

Canada

1.6

0.9

Thổ Nhĩ Kỳ

1.5

0.3

Anh Quốc

1.3

0.9

Mexico

1.3

0.3

Tây Ban Nha

1.2

0.5

Argentina

0.4

0.1

Quốc gia

6


* Ở Việt Nam:
Theo Báo cáo Hiện trạng môi trường quốc gia 2005: Ô nhiễm do sử dụng
phân hóa học: sử dụng phân bón không đúng kỹ thuật trong canh tác nông nghiệp
nên hiệu lực phân bón thấp, có trên 50% lượng đạm, 50% lượng kali và xấp xỉ 80%
lượng lân dư thừa trực tiếp hay gián tiếp gây ô nhiễm môi trường đất. Các loại phân
vô cơ thuộc nhóm chua sinh lý như K2SO4, KCl, supephosphat còn tồn dư axit, đã
làm chua đất, nghèo kiệt các cation kiềm và xuất hiện nhiều độc tố trong môi trường
đất như ion Al3+, Fe3+, Mn2+ giảm hoạt tính sinh học của đất và năng suất cây trồng.
Tính đến thời điểm 2006-2007 Việt Nam sử dụng mỗi năm 2.604.000 tấn

phân NPK - đã quy đổi ra N, P2O5, K2O, trong đó có 1.432.000 tấn N, 634.000 tấn
P2O5 và 538.000 tấn K2O. Lượng phân mà Việt Nam sử dụng chiếm khoảng 1,6%
tổng lượng phân tiêu thụ trên toàn thế giới [4].
Trong tổng số phân NPK mà Việt Nam sử dụng mỗi năm thì lượng phân
dùng cho lúa là lớn nhất, chiếm 68,5% (1.783.000 tấn); tiếp đến là cây ngô, chiếm
9,8% (256.000 tấn); thứ 3 là mía, chiếm 3,6% (95.000 tấn); thứ 4 là rau quả, chiếm
1,6% (41.000 tấn); thứ 5 là đậu nành, chiếm 1,1% (28.000 tấn). Các cây trồng còn
lại chiếm 15,3% (398.000 tấn).
Nhu cầu phân bón hằng năm của Việt Nam khoảng 7,5 – 8 triệu tấn phân bón
các loại trong đó loại phân NPK có nhu cầu cao nhất khoảng 2,5 triệu tấn/năm, kế
đến là phân Urê 2 triệu tấn năm, phân lân 1,3 triệu tấn/năm.

7


Hình 1.1. Cơ cấu nhu cầu từng loại phân bón
Bảng 1.2: Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm
(Đơn vị tính: nghìn tấn N, P2O5, K2O)
Năm

N

P2O5

K2 O

NPK

N+P2O5+K2O

1985

342,3

91,0

35,9

54,8

469,2

1990

425,4

105,7

29,2

62,3

560,3

1995

831,7

322,0

88,0

116,6

1223,7

2000

1332,0

501,0

450,0

180,0

2283,0

2005

1155,1

554,1

354,4

115,9

2063,6

2007

1357,5

551,2

516,5

179,7

2425,2

1.1.3. Vai trò của phân bón
1.1.3.1 Đối với cây trồng
Phân bón cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng sinh trưởng
phát triển. nếu chỉ lấy từ đất thì cây trồng hoàn toàn không đủ chất dinh dưỡng mà
phải lấy thêm phần lớn từ phân bón. Phân bón chính là thức ăn nuôi sống cây trồng.

8


Điều tra tổng kết ở khắp nơi trên thế giới đều cho thấy trong số các biện pháp kỹ
thuật trồng trọt, bón phân luôn là biện pháp có ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất
cây trồng.
1.1.3.2. Đối với đất và môi trường
Bón phân làm tăng độ phì nhiêu cho đất, đất tốt hơn, cân đối hơn, đặc biệt
phân hữu cơ và vôi là biện pháp cải tạo đất rất hữu hiệu. Ở những đất có độ phì
nhiêu tự nhiên ban đầu thấp, tức là đất xấu thì việc bón phân càng có tác dụng rõ.
Việc sử dụng các chất phế thải trong các hoạt động đời sống vủa người và động vật,
chất phế thải của công nghiệp để làm phân bón góp phần hạn chế các tác nhân gây ô

nhiễm môi trường. Tuy vậy bón phân không hợp lý, không đúng kỹ thuật có thể làm
cho đất xấu đi hoặc gây ô nhiễm môi trường, phân hữu cơ có thể tạo ra nhiều các
chất CH4, CO2, NH3, NO3, phân vô cơ tạo ra nhiều đạm ở thể khí làm đất trở nên
độc với cây trồng và ô nhiễm không khí, nguồn nước.
1.1.3.3. Đối với hệ thống biện pháp kỹ thuật trồng trọt
Sử dụng phân bón có liên quan đến hiệu lực của các biện pháp kỹ thuật
khác. Ví dụ:sử dụng giống mới cần kết hợp với bón phân hợp lý và đầy đủ. Ngược
lại, các biện pháp kỹ thuật khác cũng ảnh hưởng đến hiệu lực của phân bón. Ví dụ:
Chế độ nước không thích hợp hoặc kỹ thuật làm đất kém có thể làm giảm 10-20%
hiệu lực phân bón.
1.1.3.4. Đối với thu nhập của người sản xuất
Do làm tăng năng suất và chất lượng nông sản nên sử dụng phân bón hợp lý
làm tăng thu nhập cho người trồng trọt.

9


Hình 1.2 Phương pháp bón phân và cơ chế xuyên thấm của phân vào tầng đất
1.1.4. Ảnh hưởng tiêu cực của phân bón đến môi trường
Phân bón là thức ăn của cây trồng, nguồn dinh dưỡng chủ yếu cho cây phát
triển. Tuy nhiên, không phải tất cả lượng phân bón trên được cho vào đất, được
phun trên lá… cây sẽ hấp thụ hết để nuôi cây lớn lên từng ngày. Trong số phân bón
cây không sử dụng được, một phần còn được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh
dưỡng dự trữ cho vụ sau; một phần bị rửa trôi theo nước mặt và chảy vào các ao, hồ,
sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt; một phần bị trực di (thấm rút theo chiều
dọc) xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay
quá trình phản nitrat hóa gây ô nhiễm không khí… Như vậy gây ô nhiễm môi
trường của phân bón trên diện rộng và lâu dài của phân bón là việc xẩy ra hàng ngày
hàng giờ của vùng sản xuất nông nghiệp.
Phân vô cơ dược sử dụng phổ biến trong thực tiễn sản xuất bởi những ưu việt

như tiện dụng, đáp ứng chính xác nhu cầu của cây trong từng thời kỳ nhưng loại
phân này cũng tiềm ẩn nguy cơ rất lớn về làm gây ô nhiễm môi trường đất, nước và
không khí.

10


- Với môi trường đất: Phân bón bị rửa trôi theo chiều dọc xuống tầng nước
ngầm chủ yếu là phân đạm vì các loại phân lân và kali dễ dàng được giữ lại trong
keo đất. Ngoài phân đạm đi vào nguồn nước ngầm còn có các loại hóa chất cải tạo
đất như vôi, thạch cao, hợp chất lưu huỳnh,..

Hình1.3 Ô nhiễm kim loại nặng vào môi trường đất
- Với môi trường nước: Một lượng lớn phân bón bị rửa trôi từ đất vào nước
làm nước bị ô nhiễm gây ô nhiễm môi trường nước. Anion NO 3- trong phân bón có

11


tính linh động cao nên dễ bị rửa trôi xuống các tầng sâu hoặc xuống các thủy vực, ô
nhiễm các mạch nước ngầm, thủy vực. Từ đó có cơ hội gây bệnh cho người và động
vật. Hàm lượng N, P, K thường cao trong phân bón vô cơ nên khi bị rửa trôi vào
môi trường nước hoặc thấm qua các tầng đất tới các mạch nước ngầm làm làm lưu
vực đó bị phì dưỡng, nước ngầm thì bị ô nhiễm và chứa các kim loại nặng. Phân
bón đi vào nguồn nước mặt gây ảnh hưởng xấu như: Gây phì hóa nước và tăng nồng
độ nitrat trong nước. Hiện tượng tăng độ phì trong nước (còn gọi là phú dưỡng) làm
cho tảo và thực vật cấp thấp sống trong nước phát triển với tốc độ nhanh trong toàn
bộ chiều sâu nhận ánh sáng mặt trời của nước.
- Với môi trường không khí: Ngoài những ảnh hưởng của công nghiệp, giao
thông… hoạt động nông nghiệp, lâm nghiệp có ảnh hưởng không nhỏ đến khí

quyển. Hiệu ứng lớn nhất mà nông lâm nghiệp tác động vào khí quyển là chất thải
CO, NO, CH4, NH3. Hệ quả của khí mê tan là tạo hiệu ứng nhà kính, các khí thải
NO, CO là các tác nhân gây suy giảm tầng ozon.
Đặc biệt, phân bón vô cơ có thể chứa một số chất gây độc hại cho cây trồng
và cho con người như các kim loại nặng, các chất kích thích sinh trưởng khi vượt
quá mức quy định. Các yếu tố vi lượng như Đồng (Cu), Kẽm (Zn)… rất cần thiết
cho cây trồng sinh trưởng và phát triển và có khả năng nâng cao khả năng chống
chịu cho cây trồng. Tuy nhiên khi lạm dụng các yếu tố trên lại trở thành những loại
kim loại nặng khi vượt quá mức sử dụng cho phép và gây độc hại cho con người và
gia súc.
Theo quy định hiện hành, các loại kim loại nặng có trong phân bón gồm
Asen (As), Chì (Pb), Thủy ngân (Hg) và Cadmium (Cd). Phân bón được sản xuất từ
nguồn phân lân nhập khẩu từ các nước vùng Nam Mỹ hoặc Châu Phi thường có
hàm lượng Cd cao ở mức trên 200 ppm. Theo quy định, một số chất kích thích sinh
trưởng như axit giberillic (GA3), NAA, một số chất kích thích sinh trưởng có nguồn
gốc từ thực vật được phép sử dụng trong phân bón để kích thích quá trình tăng
trưởng, tăng tỷ lệ đậu hoa, đậu quả, tăng quá trình trao đổi chất của cây trồng, tăng
hiệu suất sử dụng phân bón làm tăng năng suất, phẩm chất cây trồng. Mức quy định

12


hiện hành cho phép tổng hàm lượng các chất kích thích sinh trưởng không được
vượt quá 0,5% khối lượng có trong phân bón.
1.2. Giới thiệu về kim loại nặng cadimi
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3. Một số
kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là nguyên tố vi lượng.
Một số không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có thể không gây độc
hại gì. Tuy nhiên một số kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể sinh
vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Kim loại nặng được được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn,
Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim
loại phóng xạ (U, Th, Ra, Am,…). Kim loại nặng không độc khi ở dạng nguyên tố
tự do nhưng độc ở dạng ion vì nó có thể gắn kết các chuỗi cacbon ngắn khó đào thải
gây ngộ độc.
- Ảnh hưởng có lợi của kim loại nặng: Các kim loại nặng được xem như là
một nguyên tố vi lượng thiết yếu cho sự phát triển bình thường của cây trồng.
Các kim loại nặng được sử dụng như một loại phân vi lượng để bón cho cây
trồng ở một lượng nhỏ vừa phải thì không những năng suất cây trồng tăng rõ rệt mà
phẩm chất các sản phẩm nông nghiệp cũng được cải thiện đồng thời khắc phục được
nhiều loại bệnh của cây trồng như : thối củ cải đường, nhũn củ khoai tây…
Nhiều nguyên tố kim loại nặng có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của
sinh vật và được biết như những nguyên tố vi lượng.
- Ảnh hưởng có hại của kim loại nặng: Kim loại nặng làm nhiễm độc môi
trường sống của con người, các kim loại nặng bị giữ lại trong đất, bị cuốn trôi theo
các dòng nước ngầm, đi vào nước giếng, ao, hồ, sông, suối…
Các kim loại nặng xâm nhập vào bộ phận của cây, sau nhiều năm tích lũy sẽ
dần bị vàng, lá cây rụng, nhiều cây chết khô. Kim loại nặng tồn tại trong các sản
phẩm nông nghiệp và đi vào chuỗi thực phẩm và cuối cùng con người sử dụng sản
phẩm đó.
Khả năng độc hại của kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau

13


như : hàm lượng, con đường xâm nhập, dạng tồn tại và thời gian có thể gây hại.
Trong môi trường cần phải xác định mức độ gây hại đối với cá thể hoặc đối với hệ
sinh thái.
Sự ô nhiễm các kim loại nặng trong môi trường (đất, nước, sinh vật) có thể
ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp (thông qua chuỗi thức ăn) đến sức khỏe con

người. Tùy theo từng loại kim loại nặng mà có tác động khác nhau tới từng bộ phận
của cơ thể người.
Các kim loại độc hại có thể tồn tại trong đất ở nhiều dạng khác nhau, hấp
phụ, liên kết với các chất vô cơ, hữu cơ hoặc tạo thành chất phức hợp. Nhiều kim
loại nặng có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của sinh vật và được biết là nguyên
tố vi lượng. Nó có tác dụng sâu sắc và nhiều mặt tới quá trình quang hợp, điều hòa
sinh trưởng. Ngoài ra nó còn ảnh hưởng mạnh đến quá trình hấp thu nước, thoát hơi
nước và vận chuyển nước trong cây, nhưng khi có hàm lượng quá cao thì trở nên
độc hại.
Thông thường, kim loại có trong phân bón được đưa vào nhằm tăng sự phát
triển và năng suất cây trồng. Tuy nhiên, Cd là một trong kim loại không mong muốn
và là chất gây ô nhiễm chính trong phân bón được quan tâm.
1.2.1. Tính chất vật lý của cadimi
Cadimi là các kim loại màu trắng bạc tương đối hiếm và có độc tính. Trong
không khí ẩm, chúng dần dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim.
Cadimi có 6 đồng vị , trong đó

112

Cd chiếm 24,2%. Đặc biệt

113

Cd có thiết

diện bắt notron rất lớn nên được dùng làm thanh điều chỉnh dòng notron trong lò phản
ứng hạt nhân.
Bảng 1.3 Hằng số Vật lý của Cd
Hằng số vật lý

Cd

Cấu hình electron

[Kr]4d105s2

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)

8,99

Bán kính nguyên tử (Ao)

1,56

Thế điện cực chuẩn (V)

-0,402

14


Khối lượng nguyên tử (đvc)

112,411

Nhiệt độ nóng chảy (oC)

321,07

Nhiệt độ sôi (oC)

767

Cấu trúc tinh thể

Lục giác bó chặt

1.2.2. Tính chất hóa học của cadimi
Ở nhiêt độ thường cadimi bị oxi hóa không khí tạo thành lớp oxít bền, mỏng
bao phủ bên ngoài kim loại.
2Cd + O2

2CdO

Cadimi tác dụng được với các phi kim như halogen tạo thành đihalogenua,
tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như phôtpho , selen ...
Cd + X2

CdX2 (X = halogen)

Ở nhiệt độ thường cadimi bền với nước do có màng oxit bảo vệ , ở nhiệt độ
cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit
Cd + H2O

CdO + H2

Cadimi tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hóa, giải phóng khí
hiđro.
Cd + 2HCl

CdCl2 + H2

Trong dung dịch thì :
2Cd + 2H3O+ +2 H2O

2+

2[Cd(H2O)2] + H2

1.2.3. Các hợp chất của cadimi
Ion Cd2+ là một loại ion rất độc, trong tự nhiên tồn tại dưới dạng muối
halogenua CdX2 (Với X là halogen) và Cd(NO3)2- ; Ion Cd2+ có khả năng tạo phức
với nhiều phối tử khác nhau và thường có số phối trí đặc trưng là 6.
1.2.3.1. Các oxit
CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tùy thuộc vào quá trình chế hoá
o

nhiệt, nóng chảy ở 1813 C, có thể thăng hoa, không phân hủy khi đun nóng, hơi
CdO rất độc.

15


CdO không tan trong nước chỉ tan trong axit và kiềm nóng chảy:
CdO + 2KOH(nóng chảy)

K2CdO2 + H2O

CdO có thể điều chế cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân
hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat:

2Cd + O2

2CdO

Cd(OH)2

CdO + H2O

CdCO3

CdO + CO2

1.2.3.2. Các hydroxit
Cd(OH)2 là kết tuả nhầy ít tan trong nước và có màu trắng. Khi đun nóng
chúng dễ mất nước biến thành oxit.
Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan
trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy .Khi tan trong axit, nó tạo
2+

thành muối của cation Cd

Cd(OH)2 + 2HCl

CdCl2 + 2H2O

Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước bị thủy phân mạnh nên chỉ bền trong dung dịch
kiềm dư. Cd tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức:
Cd(OH)2 +4NH3

[Cd(NH3)4](OH)2

1.2.3.3. Các muối
Đa số các muối cadimi(II) đều không màu.Các muối sunfat và nitrat của
cadimi đều tan chỉ có muối sunfua, cácbonat của chúng là ít tan trong nước .
Ngoài ra cadimi(II) còn tạo ra rất nhiều phức chất: cadimi(II): có khả năng tạo phức
mạnh với nhiều thuốc thử hữu cơ cũng như vô cơ. Các phức của Cd2+ với
halogenua, SCN-, CN-, NH3đều là các phức tan.
Các phức của cadimi(II) tạo với các thuốc thử hữu cơ có màu đặc trưng ví dụ
như phức với dithizon tạo ra cadimi-dithizonnat có màu đỏ tím, với EDTA, Cd2+
tạo phức bền với lgß = 16,6.
Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ
nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.

16


1.3. Vai trò, nguồn gốc và sự nhiễm độc cadimi
1.3.1. Vai trò của cadimi
Đất, cát, đá, than đá, các loại phân phosphate đều có chứa cadimi . Cadimi được
trích lấy từ các kỹ nghệ khai thác các mỏ đồng, chì và kẽm. Nhờ tính chất ít bị rỉ sét nên
được sử dụng trong việc sản xuất pin, acquy, mạ kền, hợp kim alliage, que đũa hàn
và trong kỹ nghệ sản xuất chất nhựa polyvinyl clorua (P.V.C),trong đó cadimi được
sử dụng như chất làm ổn định. Bởi lý do này, đồ chơi trẻ em và các lon hộp làm bằng
chất dẻo PVC đều có chứa cadimi. Cadimi cũng được dùng trong những loại nước
men, sơn đặc biệt trong kỹ nghệ làm đồ sứ, chén, đĩa... Cụ thể một số ứng dụng của
Cadimi như sau:
* Mạ điện (chiếm 7 %) : Cadimi được mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc
máy móc để tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn.
* Các chất màu (chiếm 15 %): Cadimi sunfua (CdS) cho màu từ vàng tới
cam và cadimisunfoselenit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm. Tất cả các chất màu này

đều được dùng trong công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ ngoài.
* Các phụ gia ổn định nhựa (chiếm 10%): Cadimi stearat được sử dụng như
một chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa polyvinyl clorua (PVC). Chúng ổn
định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm allyl được đánh dấu
trên nguyên tử clorua không bền. Thêm các muối bari (hoặc các muối kẽm), các hợp
chất epoxy, các este photphat hữu cơ để bảo vệ polime khỏi clo thừa hoặc các lớp
clorua. Tuy nhiên, các chất ổn định dựa trên nền Cd không được sử dụng trong sản
xuất PVC dẻo để chứa thực phẩm.
* Sản xuất pin (chiếm 67 %): Cd được sử dụng rộng rãi trong sản xuất pin, có
tác dụng đảo ngược hoàn toàn các phản ứng điện hóa trong một khoảng rộng nhiệt
độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu hồi từ các pin chết. Người tiêu dùng sử dụng các pin
này trong các hoạt động như: máy đánh răng, cạo râu, khoan và cưa tay, các thiết bị
y học, thiết bị điều khiển thông tin, các dụng cụ chiếu sáng khẩn cấp, máy bay, vệ
tinh nhân tạo và tên lửa, và các trang bị cơ bản cho các vùng địa cực.

17


1.3.2. Nguồn gốc của cadimi
Bên cạnh những tác dụng đáng kể thì cadimi là một nguyên tố rất độc.
Cadimi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm, còn trong khí
quyển và nước cadimi xâm nhập qua nguồn tự nhiên (như bụi núi lửa, bụi đại
dương, lửa rừng và các đá bị phong hóa, đặc biệt là núi lửa) và nguồn nhân tạo (như
công nghiệp luyện kim, lọc dầu).
* Nguồn gốc cadimi trong tự nhiên
Cadimi có sẵn trong đất: Đất bắt nguồn từ đá núi lửa có chứa lượng Cd từ 0,1 –
0,3 mg/kg. Hầu hết Cd trong đất có nồng độ dưới 1mg/kg, ngoại trừ những nơi bị ô
nhiễm từ các nguồn riêng biệt hoặc đất hình thành trên những đá mẹ có hàm lượng Cd
cao bất thường.
Cadimi từ các mỏ khai thác quặng: Các nguồn Cd khác chủ yếu từ các mỏ khai

thác quặng than, quặng apatit… Quá trình xói mòn, rửa trôi và tích tụ đã làm tập trung
cao Cd trong đất.
Cadimi tự nhiên trong đất thường tồn tại ở dạng hóa trị II, tính di động của
cadimi trong đất phụ thuộc vào độ PH, tính chất vật lý và hóa học của đất.
* Nguồn gốc Cadimi do con người
Từ sản xuất công nghiệp: Các ngành sản xuất kim loại không có sắt, cũng như
sự đốt cháy nguyên liệu hóa thạch thải ra và sự sản xuất sắt, thép đã phát thải Cd ở bầu
khí quyển. Mức tập trung bình thường của Cd trong bầu khí quyển là từ 1 – 50 mg/m3,
phụ thuộc vào các nguồn phát ra.
Từ phân bón: Phân phosphate chứa lượng Cd cao, phân phosphate đang trở
thành nguồn tích tụ Cd ở khắp mọi nơi, gây ô nhiễm cho đất nông nghiệp. Sự tập trung
của Cd trong đất do bón phân phosphate làm tăng từ 0,07- 10 mg/kg trên các mảnh đất
màu mỡ.

18


Bảng 1.4. Hàm lượng kim loại nặng trong các sản phẩm nông nghiệp (đvt:ppm)[7]
Kim
loại
As

Phân
Photpho
<1-1200

Phân
Nito
2-120

0,1-24

Bùn
cống thải
2-30

Phân
chuồng
<1-25

Nước
tưới
<10

Thuốc
BVTV
3-30

Cd

0,1-190

<0,1-9

<0,05-0,1

2-3000

<0,1-0,8

<0,05

-

Hg

0,01-2

0,3-3

-

<1-56

<0,01-0,2

-

0,6-6

Pd

4-1000

2-120

20-1250

2-7000

0,4-16

<20

11-26

Đá vôi

Từ bùn cống rãnh: Bùn chứa cadimi từ các chất bài tiết của con người, sản phẩm
công nghiệp… Hầu hết Cadimi đều tích lũy trong nước cống và được thải ra trong suốt
quá trình xử lý bùn quánh. Một khoảng khá rộng về sự có mặt của Cadimi trong bùn
cống rãnh với mức độ tập trung cao.
1.3.3. Sự nhiễm độc cadimi

Hình 1.4. Sự nhiễm độc cadimi vào cơ thể con người
Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn thực vật, được
trồng trên đất giầu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi, nhưng hít thở
bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu và

19


được phân phối đi khắp nơi. Phần lớn cadimi xâm nhập vào cơ thể con người được giữ
lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do
cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận [7]. Phần còn lại được
giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích lũy cùng với tuổi tác. Khi lượng cadimi
được tích trữ lớn, nó có thể thế Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây rối loạn tiêu
hóa và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy
sống, gây ung thư.
Hiện tại vẫn chưa có một bản liệt kê đầy đủ nào về các loại bệnh do cadimi

gây nên. Cadimi được coi là chất gây ung thư đồng thời nó cũng gây nhiều tác động
khác nữa. Cadimi có thể gây bệnh cấp tính hay mãn tính đối với sức khỏe con
người.
1.4. Các phương pháp xác định cadimi
Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi như phương
pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV-VIS, sắc kí
lỏng hiệu năng cao (HLPC), phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử
ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS)
Sau đây là một số phương pháp xác định Cadimi.
1.4.1. Phương pháp phân tích hoá học
Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa dạng) của
các chất (thông thường lớn hơn 0,05%, tức là mức độ miligam). Các thiết bị và dụng
cụ cho các phương pháp này đơn giản và không đắt tiền.
1.4.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng
* Nguyên tắc: Đây là phương pháp dựa trên sự kết tủa chất cần phân tích với
thuốc thử phù hợp, sau đó lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân chính xác sản phẩm và từ
đó xác định được hàm lượng chất phân tích [13].
* Cách tiến hành: Với Cd, người ta thường cho kết tủa dưới dạng CdS trong
môi trường axit yếu.
Phương pháp này đơn giản không đòi hỏi máy móc hiện đại, đắt tiền, có độ
chính xác cao, tuy nhiên đòi hỏi nhiều thời gian, thao tác phức tạp và chỉ phân tích

20


hàm lượng lớn, nên không dùng để phân tích lượng vết.
1.4.1.2. Phương pháp phân tích thể tích
* Cách tiến hành:
Phương pháp chuẩn độ phức chất cho phép xác định cadimi dựa trên phản
ứng giữa cadimi và complexon III sử dụng chất chỉ thị. Trong phép chuẩn độ

complexon dùng dung dịch chuẩn EDTA 0.01M, chỉ thị Eriocrom đen T ở pH=10
(dùng dung dịch NH4Cl + NH3), cadimi có thể được xác định với lượng 25mg/100ml
dung dịch.
Trong phép chuẩn độ complexon thì dung dịch EDTA có nồng độ có 0,10,01M, chỉ thị xylen ở pH=6, cadimi có thể được xác định với lượng 100mg/100ml dung
dịch.
Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện.
Tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp này
cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực hiện quá trình làm
giàu phức tạp.
1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ
1.4.2.1. Phương pháp điện hoá
a. Phương pháp cực phổ
Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2 cực để
khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Thông qua chiều cao
của đường cong Von-Ampe có thể định lượng được ion kim loại trong dung dịch ghi
cực phổ [13]. Vì dòng giới hạn Igh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ
ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:
I = k.C
Trong phương pháp phân tích này người ta dùng điện cực giọt thuỷ ngân rơi
là cực làm việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thường 15mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi. Sóng cực phổ
thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng được chất phân
tích [13].

21


Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô cơ
và hữu cơ với nồng độ 10-5 - 10-6M tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng
dư. Sai số của phương pháp thường là 2 - 3% với nồng độ 10-3 - 10-4M, là 5% với
nồng độ 10-5M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi).

Ví dụ: Cadimi được xác định bằng phương pháp phổ phát xạ nguyên tử hồ
quang với khoảng nồng độ 0,0005 - 0,002 %.
Vạch cadimi 228,8 nm được sử dụng cho khoảng nồng độ 0.0005 -0.002%.
Nồng độ cadimi 500g/ml được xác định bằng phương pháp phát xạ ngọn lửa vì
nguyên tố này có đặc tính phát xạ kém.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hưởng của
dòng tụ điện, dòng cực đại, của oxi hoà tan, bề mặt điện cực
Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các
phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân(DPP), cực phổ sóng vuông
(SQWP) chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố.
b. Phương pháp Von-ampe hoà tan
Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương pháp cực phổ
là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dung dịch.
Nguyên tắc gồm hai bước:
Bước 1: Điện phân làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc,
trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.
Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược điện
cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đường Von-Ampe hoà tan cho pic của
nguyên tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ.
Ưu điểm của phương pháp: xác định được cả những chất không bị khử trên
điện cực với độ nhạy khá cao 10-6 - 10-8M.
Nhược điểm của phương pháp: độ nhạy bị hạn chế bởi dòng dư, nhiều yếu tố
ảnh hưởng như: điện cực chỉ thị, chất nền
1.4.2.2. Phương pháp quang phổ

22


a. Phương pháp trắc quang
Nguyên tắc của phương pháp này: Dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng

củamột dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ
hoặc hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng [13].
Phương pháp định lượng theo phương trình cơ bản:
A = K.C
Trong đó: A: độ hấp thụ quang của chất
K: hằng số thực nghiệm
C: nồng độ của chất phân tích
Phương pháp này cho phép xác định nồng độ của chất ở khoảng 10-5 - 10-7M
và là một trong các phương pháp được dùng khá phổ biến.
* Xác định Cd: Với cadimi để xác định hàm lượng cadimi bằng phương pháp
chiết trắc quang dùng đithizon, người ta chiết bằng CCl4 từ môi trường kiềm mạnh
chứa tactrat, dung dịch đithizonat của cadimi trong dung môi hữu cơ có mầu đỏ, hấp
thụ cực đại ở bước sóng λ=515 nm (kính lọc sáng có màu xanh lá cây).
Ưu điểm của phương pháp: độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao,
được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng.
Nhược điểm của phương pháp: không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo
nhiều phức với nhiều ion.
b. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Ở điều kiện bình thường, nguyên tử không thu hay không phát xạ năng
lượng , nhưng nếu bị kích thích thì các electron sẽ nhận năng lượng chuyển lên trạng
thái có năng lượng cao hơn. Trạng thái này không bền, chúng có xu hướng giải
phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ. Các
bức xạ này gọi là phổ phát xạ nguyên tử [13]
Nguyên tắc của phương pháp AES là dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của
nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khi có sự tương tác với nguồn
năng lượng phù hợp [13]. Một số nguồn năng lượng thường dùng để kích thích phổ AES
như: ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện

23

Ưu điểm: phương pháp AES có độ nhạy cao (thường từ n.10-3 đến n.10-4%),
ít tốn mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu, phân tích
được lượng vết kim loại trong nước, lương thực, thực phẩm.
Nhược điểm: chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra
được trạng thái liên kết của nó trong mẫu.
Ngoài ra còn có một số phương pháp xác định Cd . Phương pháp phổ biến
nhất mà hiện nay thường dùng là: phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS.
c. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Nguyên tắc : Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ
bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở
trạng thái cơ bản. Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng
đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của
nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên
tử. Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử [13]. Với hai kỹ thuật nguyên tử
hóa, nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng. Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên
tử trong ngọn lửa (F- AAS có độ nhạy cỡ 0,1 ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên
tử không ngọn lửa (GF - AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50- 1000 lần,
cỡ 0,1- 1 ppb).
Cơ sở của phân tích định lượng theo AAS là dựa vào mối quan hệ giữa
cường độ vạch phổ và nồng độ nguyên tố cần phân tích theo biểu thức:
Aλ = a.Cx
Có 2 phương pháp định lượng theo phép đo AAS là : phương pháp đường
chuẩn và phương pháp thêm tiêu chuẩn.
Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt như:
Độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ưu
điểm này, AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng
nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau.
Phép đo phổ AAS có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim loại và
cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử. Nó được sử

24


dụng rộng rãi trong các ngành : địa chất,công nghiệp hóa học, hóa dầu, y học,
sinh học, dược phẩm...
* Phép đo phổ F-AAS:
Kỹ thuật F-AAS dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và
nguyên tử hoá mẫu phân tích. Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá
mẫu phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí nhưng chủ yếu là
nhiệt độ ngọn lửa. Đây là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích,
mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của
phương pháp phân tích.
* Phép đo phổ GF-AAS:
Kỹ thuật GF-AAS ra đời sau kỹ thuật F-AAS nhưng đã được phát triển rất
nhanh, nó đã nâng cao độ nhạy của phép xác định lên gấp hàng trăm lần so với kỹ
thuật F-AAS. Mẫu phân tích bằng kỹ thuật này không cần làm giàu sơ bộ và lượng
mẫu tiêu tốn ít.
Kỹ thuật GF-AAS là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất
ngắn nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ
(Argon). Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô,
tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm
sạch cuvet. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố quyết định mọi diễn biến của quá
trình nguyên tử hoá mẫu.
Những ưu - nhược điểm của phép đo:
Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp
thụ nguyên tử cũng có những ưu, nhược điểm nhất định đó là:
Ưu điểm:
Đây là phép đo có độ nhạy cao và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60 nguyên
tố hoá học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10-4 - 1.10-5 %.

Đặc biệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt tới độ
nhạy n.10-7 %. Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này đã được sử
dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại.

25