Xác đinh, đánh giá hàm lượng một số kim loại nặng trong mẫu cá nục ở chợ đồng hới quảng bình bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------

NGUYỄN THỊ MINH AN

XÁC ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG MẪU CÁ NỤC
Ở CHỢ ĐỒNG HỚI - QUẢNG BÌNH BẰNG
PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

QUẢNG BÌNH, NĂM 2017


TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------

NGUYỄN THỊ MINH AN

XÁC ĐỊNH, ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG
MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG MẪU CÁ NỤC
Ở CHỢ ĐỒNG HỚI - QUẢNG BÌNH BẰNG
PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
Ngành đào tạo: Sƣ phạm Hóa học
Trình độ đào tạo: Đại học

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hƣớng dẫn:

ThS. TRẦN ĐỨC SỸ

QUẢNG BÌNH, NĂM 2017


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy ThS. Trần Đức Sỹ, người
đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận này, đồng
thời đã bổ sung nhiều kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm quý báu cho tôi trong
hoạt động nghiên cứu khoa học.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô Trường Đại học Quảng
Bình, đặc biệt là quý Thầy Cô trong khoa Khoa học tự nhiên đã giảng dạy và giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất cũng như
thời gian để giúp tôi hoàn thành bài khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ và nhân viên Trung tâm Kỹ thuật Đo
lường Thử nghiệm – Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quảng Bình, đặc biệt là
kỹ sư Nguyễn Thành Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong
quá trình thực hiện khóa luận.
Đồng thời tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, tập thể lớp ĐHSP Hóa
K55 đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành tốt khóa luận
này.
Trân trọng cảm ơn!
Quảng Bình, tháng 05 năm 2017
SINH VIÊN

Nguyễn Thị Minh An


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong bài khóa luận này là hoàn

toàn trung thực. Đây là công trình nghiên cứu của chính tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của Thầy ThS. Trần Đức Sỹ.
Chúng tôi chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung khoa học của công trình này.
Quảng Bình, tháng 5 năm 2017
Tác giả

Nguyễn Thị Minh An


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ................................................................ 2
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CÁ NỤC VÀ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG THỰC PHẨM ......... 3
1.1.1. Khái niệm .............................................................................................................. 3
1.1.2. Chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng As, Cd, Pb trong thực phẩm (cá nục) ........ 3
1.2. T C H I CỦ C BỊ NHIỄM SEN, CH V C DIMI .................................... 4
1.2.1. Khái niệm .............................................................................................................. 4
1.2.2. Tác hại của cá bị nhiễm asen, chì và cadimi đến sức hỏe con người .................. 4
1.3. KH I QU T VỀ SEN .......................................................................................... 6
1.3.1. T nh chất vật l ...................................................................................................... 6
1.3.2. T nh chất hóa học .................................................................................................. 6
1.3.3. Trạng thái tự nhiên ................................................................................................ 6
1.4. KH I QU T VỀ CH .............................................................................................. 6
1.4.1. T nh chất vật l ...................................................................................................... 6
1.4.2. T nh chất hóa học .................................................................................................. 6
1.4.3. Trạng thái tự nhiên ................................................................................................ 7
1.5. KH I QU T VỀ C DIMI ...................................................................................... 7

1.5.1. T nh chất vật l ...................................................................................................... 7
1.5.2. T nh chất hóa học .................................................................................................. 8
1.5.3. Trạng thái tự nhiên ................................................................................................ 8
1.6. PHƯ NG PH P PHỔ HẤP THỤ NGUY N TỬ .................................................. 8
1.6.1. Cơ sở l thuyết ....................................................................................................... 9
1.6.2. Đối tượng ch nh và phạm vi áp dụng .................................................................... 9
1.6.3. Sự xuất hiện phổ nguyên tử ................................................................................... 9
1.6.4. Nguyên tắc của phương pháp và thiết bị của ph p đo ......................................... 10
1.6.5. Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử ......................................................... 12
1.6.6 . Cấu trúc của vạch phổ hấp thụ nguyên tử .......................................................... 14
1.6.7. Ưu và nhược điểm của phương pháp................................................................... 15
1.6.8. Các kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu ......................................................................... 16
1.6.9. Một số yếu tố ảnh hưởng trong ph p đo
S ..................................................... 18
1.7. M Y QU NG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS: Atomic Absorption
Spectrometer) ................................................................................................................ 18


1.8. PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG BẰNG AAS ........................................................... 20
CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM ..................................................... 21
2.1. NỘI DUNG V PHƯ NG PH P NGHI N CỨU .............................................. 21
2.1.1. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 21
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 21
2.1.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 21
2.2. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ ............................................................... 21
2.2.1. Hóa chất ............................................................................................................... 21
2.2.2. Thiết bị và dụng cụ .............................................................................................. 21
2.3. THỰC NGHIỆM .................................................................................................... 22
2.3.1. Ghi chép hồ sơ mẫu khi lấy mẫu ......................................................................... 22
2.3.2. Xử l sơ bộ, quản lý và bảo quản mẫu phân tích ................................................ 23

2.3.3. Chuẩn bị mẫu ....................................................................................................... 23
2.4. TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM ............................................................................. 23
2.5. PHƯ NG PH P PHÂN TÍCH .............................................................................. 24
2.6. PHƯ NG PH P ĐỊNH LƯỢNG .......................................................................... 24
2.7. KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG C C PHƯ NG PH P PHÂN TÍCH................... 25
2.7.1. Độ đúng ............................................................................................................... 25
2.7.2. Độ lặp lại ............................................................................................................. 25
2.8. XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM ...................................................................... 25
2.8.1. Tính sai số ............................................................................................................ 26
2.8.2. Phân tích kết quả bằng phương pháp hồi quy tuyến t nh đơn giản ..................... 26
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 28
3.1. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN TRONG PHÉP ĐO SEN, C DIMI, CHÌ ...... 28
3.1.1. Đường chuẩn xác định Asen ............................................................................. 28
3.1.2. Đường chuẩn xác định Cd ................................................................................... 29
3.1.3. Đường chuẩn xác định Pb ................................................................................... 30
3.2. KHẢO S T S BỘ V X C ĐỊNH NỒNG ĐỘ ASEN, CADIMI, CHÌ TRONG
MẪU CÁ NỤC (NỤC HOA VÀ NỤC THUÔN) ......................................................... 31
3.3. X C ĐỊNH H M LƯỢNG ASEN, CADIMI VÀ CHÌ TRONG MẪU CÁ NỤC32
3.4. Đ NH GI , SO S NH H M LƯỢNG ASEN, CADIMI VÀ CHÌ TRONG CÁ 34
3.4.1. So sánh hàm lượng asen, cadimi và chì ở chợ Đồng Hới với địa điểm khác ...... 34
3.4.2. So sánh hàm lượng asen, cadimi và chì trong mẫu cá ở chợ Đồng Hới với tiêu
chuẩn giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm của Việt Nam ................... 35
3.5. Đ NH GI H M LƯỢNG ASEN, CADIMI, CHÌ TRONG CÁ NỤC ............... 38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 39
1. KẾT LUẬN .............................................................................................................. 39


2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................................. 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 40

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Tên
Asen

Viết tắt
As

Cadimi
Chì
Độ lệch chuẩn tương đối

Cd
Pb
RSD

Kim loại nặng
Phân t ch phương sai ( nalysis Of

KLN
ANOVA

Variance)
Quang phổ hấp thụ nguyên tử

AAS

Quang phổ hấp thụ ngọn lửa

F – AAS

Quy chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN
TCVN


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng As, Cd, Pb trong cá ............................. 4
Bảng 1.2. Sự xen lẫn và sự trùng vạch của các nguyên tố ............................................ 18
Bảng 2.1. Thời gian lấy mẫu và thông tin mẫu cá nục lấy tại chợ Đồng Hới ............... 22
Bảng 2.2. Khối lượng mẫu và lượng axit thêm vào khi xử lý mẫu ............................... 23
Bảng 2.3. Điều kiện đo F- S xác định As, Cd và Pb trong mẫu cá nục .................... 24
Bảng 3.1. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ Asen ....................................... 28
Bảng 3.2. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ Cadimi ................................... 29
Bảng 3.3. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ Chì ......................................... 30
Bảng 3.4. Kết quả phân tích nồng độ Asen trong mẫu cá ............................................. 31
Bảng 3.5. Kết quả phân tích nồng độ Cadimi trong mẫu cá.......................................... 31
Bảng 3.6. Kết quả phân tích nồng độ Chì trong mẫu cá................................................ 32
Bảng 3.7. Hàm lượng As, Cd và Pb trong các mẫu cá nục ........................................... 33
Bảng 3.8. Hàm lượng chính xác As, Cd, Pb trong mẫu cá nục .................................... 34
Bảng 3.9. So sánh hàm lượng asen, cadimi và chì trong mẫu cá nục ở chợ Đồng Hới
với mẫu cá ở cảng cá Kỳ Nam, Hà Tĩnh và mẫu cá nục ở Khánh Hòa ......................... 34
Bảng 3.10. So sánh hàm lượng asen, cadimi và chì trong mẫu cá ở chợ Đồng Hới ..... 35
với tiêu chuẩn giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm của Việt Nam ...... 35
Bảng 3.11. Kết quả phân tích ANOVA một chiều so sánh hàm lượng asen, cadimi, chì
trong mẫu cá nục hoa và cá nục thuôn .......................................................................... 36
Bảng 3.12. Kết quả phân tích ANOVA một chiều so sánh hàm lượng asen, cadimi và
chì qua 3 đợt .................................................................................................................. 36

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Quá trình hấp thụ, phát xạ và huỳnh quang của một nguyên tử .................... 10
Hình 1.2. Sơ đồ khối của phổ kế HTNT (F-AAS) dùng ngọn lửa ................................ 11
Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống máy hấp thu nguyên tử AAS ................................................ 19
Hình 1.4. Hệ thống máy hấp thu nguyên tử AAS của hãng Varian .............................. 19
Hình 2.1. Quy trình xử lý mẫu, phân t ch xác định hàm lượng asen, cadimi và chì ..... 24
Hình 3.1. Đường chuẩn xác định asen trong mẫu cá nục .............................................. 28
Hình 3.2. Đường chuẩn xác định cadimi trong mẫu cá nục .......................................... 30
Hình 3.3. Đường chuẩn xác định chì trong mẫu cá nục ................................................ 31
Hình 3.4. Kết quả nồng độ As, Cd, Pb trong mẫu cá nục (a. As; b. Cd; c. Pb)............. 33
Hình 3.5. Hàm lượng trung bình As, Cd, Pb trong mẫu cá nục .................................... 34


MỞ ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao. Sự tăng
trưởng mạnh của nền kinh tế đã đưa nhu cầu của con người từ mong muốn “ăn no,
mặc ấm” lên “ăn ngon, mặc đẹp”. Vì thế, nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức
khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được xã hội quan tâm hàng đầu.
Ở nước ta, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ công nghiệp hóa – hiện đại
hóa ngày càng tăng, chất thải công nghiệp cũng ngày càng tăng về số lượng, đa dạng
về chủng loại, trong đó có im loại nặng gây nên hiện tượng ô nhiễm môi trường. Hiện
nay, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong các nguồn nước đang diễn ra phổ biến. Các
nhà chuyên môn về vệ sinh an toàn thực phẩm cảnh báo rằng nhiều loại cá sinh sống
trong vùng nước ô nhiễm rất dễ tích tụ các kim loại nặng như

s, Cd, Pb, … các loại

chất này có nhiều trong chất thải chưa được xử lý triệt để từ các nhà máy, xí nghiệp,

cơ sở sản xuất theo các dòng chảy đổ ra biển.
Cá là nguồn thực phẩm cần thiết và không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày, cá
biển rất giàu protein, ít chất béo, cung cấp vitamin và D, cơ thể con người không thể
tạo ra những chất dinh dưỡng thiết yếu này nên cá đóng vai trò quan trọng trong khẩu
phần ăn . Ăn cá biển có rất nhiều lợi ích, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng ăn cá mỗi
tuần có thể làm giảm một nửa nguy cơ mắc bệnh tim, ngoài ra còn rất nhiều lợi ích
hác như giảm tắc mạch máu, ngừa viêm khớp, sáng mắt, hạn chế ung thư, tốt cho
não, … Cá nục được biết đến như là một loại cá có tác động rất tốt đến sức khỏe con
người. Cá nục nổi tiếng với những lợi ích cho sức khỏe tim mạch, giúp máu lưu thông
tốt, nó cũng rất giàu protein và các khoáng chất như canxi, phốt – pho, kali, magie.
Các loại vitamin , D, K… cũng được tìm thấy nhiều trong cá này, đây cũng là nguồn
cung cấp lượng lớn các axit béo Omega-3, Omega-6 [15,16,17]. Tuy nhiên, sau sự cố
môi trường biển ở một số tỉnh miền Trung, đa số chúng ta vẫn còn hoang mang về chất
lượng của các loại hải sản như cá, tôm,… ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Các nguyên tố thuộc nhóm kim loại nặng như s, Cd, Pb,… gây độc hại đối với
cơ thể con người tùy hàm lượng của chúng. Thời gian gần đây, vấn đề cá nhiễm kim
loại nặng đang là vấn đề nóng bỏng được nhiều cơ quan môi trường và xã hội quan
tâm. Như vậy, việc phân t ch, đánh giá chất lượng cá biển trở nên vô cùng cấp thiết.
Một trong những chỉ tiêu dùng để đánh giá độ an toàn của thực phẩm nói chung và cá
nục nói riêng đó là chỉ tiêu về hàm lượng các kim loại nặng.
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử là một trong số những phương pháp có độ
chọn lọc và độ chính xác cao, phù hợp cho việc xác định lượng vết các kim loại nặng
trong thực phẩm. Do đó nhiều đề tài nghiên cứu khoa học đã sử dụng phương pháp
này, cụ thể trong địa bàn tỉnh ta như : “Phân tích, đánh giá hàm lượng đồng và

1


mangan trong tôm thẻ chân trắng nuôi ở khu vực xã Trung Trạch – Huyện Bố Trạch –
Tỉnh Quảng Bình”, “Phân tích và đánh giá hàm lượng sắt trong hàu ở khu vực sông

Nhật Lệ, thị trấn Quán Hàu – Quảng Bình”, không chỉ dùng phân t ch hàm lượng kim
loại nặng trong thực phẩm, phương pháp này còn sử dụng để phân t ch nước: “Phân
tích, đánh giá hàm lượng sắt và mangan trong nước giếng ở khu vực Nam Lệ Thủy –
Quảng Bình”, “Xác định hàm lượng sắt và mangan trong nước giếng sinh hoạt tại một
vài hộ dân trên địa bàn xã Lộc Ninh – Đồng Hới – Quảng Bình”,… Xuất phát từ
những l do trên nên tôi đã chọn đề tài “Xác định, đánh giá hàm lƣợng một số kim
loại nặng trong mẫu cá nục ở chợ Đồng Hới – Quảng Bình bằng phƣơng pháp
phổ hấp thụ nguyên tử” làm hóa luận tốt nghiệp cho mình.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CÁ NỤC VÀ CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG THỰC PHẨM
[2, 9, 23]
Chi Cá nục (danh pháp khoa học: Decapterus) là một chi cá biển thuộc họ Cá
khế (Carangidae). Đây là nhóm cá có giá trị dinh dưỡng và kinh tế, được khai thác, thu
hoạch phổ biến nhiều nơi trên thế giới để làm thực phẩm hoặc sử dụng làm cá mồi.
Cá nục có đặc điểm là cơ thể có tiết diện ngang gần tròn, hơi dẹt bên, kích
thước nhỏ, có khi dài 40 cm. Cá có vây phụ nằm sau lung thứ hai và vây hậu môn.
Mùa sinh sản của cá nục là vào tháng 2 hoặc tháng 5. Trung bình mỗi con cái đẻ từ 25
đến 150 nghìn trứng. Thức ăn ch nh của chúng là tôm, động vật hông xương sống. Ở
Việt Nam, vào tháng 7, khi miền Trung bắt đầu có gió nam thì cá nục cũng vào mùa
rộ. Chúng trồi lên tầng mặt ở những vùng biển cạn, nơi có nhiều bùn và phiêu sinh vật,
để đẻ và kiếm mồi. Mùa biển động, cúng lặn xuống tầng sâu.
Trong các loài cá nục, ở Việt Nam phổ biến nhất là cá nục thuôn và cá nục hoa.
Cá nục thuôn có tên hoa học là Decapterus lajang (Tên tiếng nh là Layang
scad), phân bố ở Vịnh Bắc Bộ, vùng biển miền Trung và Đông, Tây Nam Bộ. Cá nục
thuôn cũng là nguồn nguyên liệu hai thác quan trọng của ngư dân với mùa vụ hai
thác là quanh năm. Sản lượng hai thác cao, ch cỡ cá để hai thác là từ 100–

230 mm. Hình thức hai thác chủ yếu là lưới vây, lưới o, vó, mành. Sau hi hai
thác, cá nục được chế biến thành các dạng sản phẩm đông lạnh tươi, phi lê, chả cá, cá
hô, đóng hộp, các sản phẩm phối chế hác, làm mắm.
Cá nục hoa có kích cỡ để khai thác từ 190 – 320 mm. Phần lưng màu xanh xám,
có các vân đậm, phần bụng màu trắng. Vây lưng dài thấp, có một tia vây độc lập sau
vây lưng thứ hai. Vây bụng nhỏ ở sau gốc vây ngực. Cá nục hoa được khai thác quanh
năm, mùa rộ của nó vào tháng 6 đến tháng 8.
ợng kim loại nặng As, Cd, Pb trong thực phẩm (cá nục)
[24, 25]
Chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng s, Cd, Pb được quy định trong QCVN-82:2011/BYT (do ban soạn thảo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia biên soạn, Cục An toàn
vệ sinh thực phẩm trình duyệt và được ban hành theo thông tư số 02/2011/TT-BYT
ngày 13 tháng 1 năm 2011 của Bộ trưởng Bộ Y tế) và Quyết định số 46/2007/QĐBYT ngày 19 tháng 12 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Y tế về Giới hạn tối đa ô nhiễm
sinh học và hóa học trong thực phẩm.

3


Bảng 1.1. Chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng As, Cd, Pb trong cá
STT

Nguyên tố

Giới hạn hàm lƣợng (mg/kg)

1

As

2,0
(Số 46/2007/QĐ-BYT)

2

Cd

3

Pb

0,05
(QCVN 8-2:2011-BYT)
0,3
(QCVN 8-2:2011-BYT)

1.2. TÁC HẠI CỦA CÁ BỊ NHIỄM ASEN, CHÌ VÀ CADIMI [11,18, 20]
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, hi đi vào cơ thể sinh vật có thể hông gây độc
hại gì. Kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể sinh vật hi hàm lượng của
chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, s, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v... thường không tham
gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hoá của các thể sinh vật và thường tích luỹ
trong cơ thể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật. Hiện tượng
nước bị ô nhiễm kim loại nặng thường gặp trong các lưu vực nước gần các khu công
nghiệp, các thành phố lớn và khu vực khai thác khoáng sản. Ô nhiễm kim loại nặng
biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước. Trong một số trường hợp,
xuất hiện hiện tượng chết hàng loạt cá và thuỷ sinh vật.
Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm im loại nặng là quá trình đổ vào môi
trường nước nước thải công nghiệp và nước thải độc hại hông xử l hoặc xử l hông
đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi im loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống

của sinh vật và con người. Kim loại nặng t ch luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập và cơ
thể người. Nước mặt bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước ngầm, vào
đất và các thành phần môi trường liên quan hác. Ðể hạn chế ô nhiễm nước, cần phải
tăng cường biện pháp xử l nước thải công nghiệp, quản l tốt vật nuôi trong môi
trường có nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá, trồng rau bằng nguồn nước thải.
Cá nhiễm kim loại asen, cadimi, chì là do sống trong môi trường nước bị ô
nhiễm các kim loại nặng dẫn đến hàm lượng các kim loại asen, cadimi, chì vượt quá
tiêu chuẩn cho phép.
ạ
Nếu các sinh vật hấp thụ các KLN này thì chất độc sẽ được tích luỹ và chuyển
qua các sinh vật (động vật cũng như thực vật) khác nhau qua chuỗi thức ăn. Con người

4


thường là mắt xích cuối cùng của chuỗi thức ăn và các KLN này sẽ đi vào cơ thể qua
ăn uống. Ngoài ra, chúng cũng có thể xâm nhập qua đường hô hấp và qua niêm mạc
(da).
Nếu hàm lượng KLN vượt quá ngưỡng cho phép sẽ rất độc và gây tác hại lâu
dài đến cơ thể con người. Những nguyên tố KLN như asen, cadimi, crom, chì, thủy
ngân đều được cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EP ) và Cơ quan Quốc tế Nghiên
cứu về Ung thư (I RC) coi là tác nhân gây ung thư ở người. Nguy hiểm hơn nếu cơ
thể t ch lũy hàm lượng lớn kim loại nặng sẽ dẫn đến nhiều biến chứng nặng nề, gây tổn
thương não, co rút các bó cơ, biến dạng các ngón tay, chân, khớp, làm người bệnh phát
điên và tử vong sau khi tiếp xúc từ vài giờ đến vài tháng hoặc năm. KLN có thể tiếp
xúc với màng tế bào, ảnh hưởng đến quá trình phân chia DNA, dẫn đến thai chết, sự
dạng, quái thai của các thế hệ sau. Tác hại về sức khỏe của kim loại nặng đã được
cộng đồng khoa học quốc tế nghiên cứu và công bố trong thời gian dài.
Asen (As): là kim loại có thể tồn tại ở dạng tổng hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Trong tự nhiên tồn tại trong các khoáng chất. Nồng độ thấp thì ch th ch sinh trưởng,

nồng độ cao gây độc cho động thực vật.
- Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm asen là núi lửa, bụi đại dương. Nguồn nhân tạo
gây ô nhiễm asen là quá trình nung chảy đồng, chì, kẽm, luyện th p, đốt rừng, sử dụng
thuốc trừ sâu…
- sen có thể gây ra 19 căn bệnh hác nhau. Các ảnh hưởng ch nh đối với sức
hoẻ con người: làm eo tụ protein do tạo phức với asen (III) và phá huỷ quá trình
photpho hoá; gây ung thư tiểu mô da, phổi, phế quản, xoang…
Cadimi (Cd): là im loại được sử dụng trong công nghiệp luyện im, chế tạo
đồ nhựa; hợp chất cadimi được sử dụng để sản xuất pin.
Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm cađimi do bụi núi lửa, bụi vũ trụ, cháy rừng… Nguồn
nhân tạo là từ công nghiệp luyện im, mạ, sơn, chất dẻo …
- Cadimi xâm nhập vào cơ thể người qua con đường hô hấp, thực phẩm. Theo
nhiều nghiên cứu thì người hút thuốc lá có nguy cơ bị nhiễm cadimi.
- Cadimi xâm nhập vào cơ thể được t ch tụ ở thận và xương; gây nhiễu hoạt
động của một số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, làm rối
loạn chức năng thận, phá huỷ tuỷ xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch.
Chì (Pb): là nguyên tố có độc t nh cao đối với sức hoẻ con người. Chì gây độc
cho hệ thần inh trung ương, hệ thần inh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm
hoạt động chứa hyđro. Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ
xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau hớp, viêm thận, cao
huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong. Đặc t nh nổi bật là sau hi
xâm nhập vào cơ thể, chì t bị đào thải mà t ch tụ theo thời gian rồi mới gây độc.

5


- Chì đi vào cơ thể con người qua nước uống, hông h và thức ăn bị nhiễm
chì.
- Chì t ch tụ ở xương, ìm hãm quá trình chuyển hoá canxi bằng cách ìm hãm
sự chuyển hoá vitamin D.

1.3. KHÁI QUÁT VỀ ASEN [6, 11, 20]
Asen là một á kim gây ngộ độc và có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử
phi kim) và một vài dạng màu đen và xám (á im) chỉ là số t mà người ta có thể nhìn
thấy. Cần phân biệt giữa asen vô cơ và asen hữu cơ, trong hi arsen vô cơ có độc tính
mạnh, arsen hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên từ sự phân hủy các loài cá, hải sản, không
có độc t nh và đào thải nhanh chóng khỏi cơ thể con người.
Trong không khí ở nhiệt độ thường, asen bị oxi hóa trên bề mặt. Khi đun nóng
trong không khí hay trong oxi tạo thành oxit trong đó thể hiện số oxi hóa +3: As4O6.
Ở dạng bột mịn, cháy trong clo ngay ở nhiệt độ thường tạo thành triclorua
AsCl3. Khi đun nóng, phản ứng cả với brom, iot, lưu huỳnh và một số kim loại.
Bị các axit oxi hóa tác dụng:
3 As  5HNO3  2H 2 O  3H 3 AsO4  5NO

Tạo hiđrua

(1.1)
sH3, là những chất khí ở điều kiện thường, có mùi khó chịu và rất

độc.
ạ
ự
Trong thiên nhiên chúng thường tồn tại dưới dạng khoáng sunfua: pirit asen
Fe sS. Để điều chế chúng người ta đốt sunfua thành oxit, rồi khử bằng than.
1.4. KHÁI QUÁT VỀ CHÌ 6, 11, 22]
1.4.1. T nh chất vật l
Chì là một kim loại mềm, có màu xám sẫm, độc hại và có thể tạo hình, có khối
lượng riêng lớn nhất. Chì có 18 đồng vị, trong đó có 4 đồng vị thiên nhiên là 204Pb
(1,48 %), 206Pb (23,6 %), 207Pb (22,6%) và 208Pb (52,3 %). Đồng vị bền nhất của chì là
202
Pb có chu kỳ bán huỷ là 3.105 năm. Chì có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt. Có

o

o

o
= 327 C, t so = 1745 C.
t nc

Các dạng ôxi hóa hác nhau của chì dễ dàng bị hử thành im loại. V dụ như
hi nung PbO với các chất hử hữu cơ như glucose. Một hỗn hợp ôx t và sunfua chì
nung cùng nhau cũng tạo thành im loại.
2 PbO + PbS → 3 Pb + SO2
(1.2)
Chì im loại chỉ bị ôxi hóa ở bề ngoài trong hông h tạo thành một lớp chì
ôx t mỏng, ch nh lớp ôx t này lại là lớp bảo vệ chì hông bị ôxi hóa tiếp. Chì im loại

6


hông phản ứng với các axit sunfuric hoặc clohiđric. Nó hòa tan trong axit nitric giải
phóng khí nitơ ôx t và tạo thành dung dịch chứa Pb(NO3)2.
3 Pb + 8 H+ + 8 NO3-→ 3 Pb2+ + 6 NO3- + 2 NO + 4 H2O

(1.3)

Khi nung với các nitrat của im loại iềm, chì bị ôxi hóa thành PbO, và kim
loại iềm nitrat. PbO đặc trưng cho mức ôxi hóa +2 của chì. Nó hòa tan trong axit
nitric và axetic tạo thành các dung dịch có hả năng ết tủa các muối của
chì sunfat, cromat, cacbonat (PbCO3), và Pb3(OH)2(CO3)2. Chì sunfua cũng có thể
được ết tủa từ các dung dịch axetat. Các muối này đều rất m hòa tan trong nước.

Trong số các muối halua, iodua là t hòa tan hơn bromua, và bromua t hòa tan hơn
clorua.
Chì(II) ôx t cũng hòa tan trong các dung dịch hydroxit im loại iềm để tạo
thành muối plumbit tương ứng.
PbO + 2 OH− + H2O → Pb(OH)24Clo hóa các dung dịch muối trên sẽ tạo ra chì có trạng thái ôxi hóa +4.

(1.4)

Pb(OH)24- + Cl2 → PbO2 + 2 Cl− + 2 H2O
(1.5)
Chì điôxit là một chất ôxi hóa mạnh. Muối clo ở trạng thái ôxi hóa này khó
được tạo ra và dễ bị phân hủy thành chì(II) clorua và h clo. Muối iodua và bromua
của chì(IV) hông tồn tại. Chì đioxit hòa tan trong các dung dịch hydroxit im loại
iềm để tạo ra các muối plumbat tương ứng.
PbO2 + 2 OH− + 2 H2O → Pb(OH)26(1.6)
Chì cũng có trạng thái ôxi hóa trộn lẫn giữa +2 và +4, đó là chì đỏ (Pb3O4).
Chì dễ dàng tạo thành hợp im đồng mol với im loại natri, hợp im này phản
ứng với các al yl halua tạo thành các hợp chất hữu cơ im loại của chì như tetraethyl
chì.
ạ
ự
Chì kim loại có tồn tại trong tự nhiên nhưng t gặp. Chì thường được tìm thấy ở
dạng quặng cùng với kẽm, bạc và (phổ biến nhất) đồng, và được thu hồi cùng với các
kim loại này. Khoáng chì chủ yếu là galena (PbS), trong đó chì chiếm 86,6% khối
lượng. Các dạng khoáng chứa chì hác như cerussite (PbCO3) và anglesite (PbSO4).
1.5. KHÁI QUÁT VỀ CADIMI [6, 11]
Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, có thể cắt bằng dao, dễ dát mỏng và dễ
mất ánh im trong môi trường không khí ẩm do tạo thành màng oxit. Cadimi có 19
đồng vị, trong đó có 8 đồng vị gặp trong thiên nhiên. Trong các đồng vị phóng xạ thì
đồng vị 100Cd có chu kỳ bán huỷ 470 ngày đêm là bền nhất.

7


Cadimi một kim loại chuyển tiếp tương đối hiếm, mềm, màu trắng ánh xanh và
có độc tính. Có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp trong số các kim loại d. Nhiệt độ sôi và
nhiệt độ nóng chảy của cadimi lần lượt là t nco = 321oC, t so = 767oC.
Cadimi bền trong điều kiện không khí ẩm và ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit
bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao, Cd kết hợp dễ dàng với oxi,cho ngọn lửa màu sẫm, tạo
thành CdO.
Cadimi phản ứng rất mạnh với lưu huỳnh và các phi kim khác nhưng lúc đầu
phải đun nóng, tạo muối tương ứng.
Cadimi không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường nhưng ở nhiệt độ cao khử
được hơi nước tạo thành oxit.
Cd đẩy được hiđro hỏi axit sunfuric loãng và axit clohiđric:
Cd  2H   Cd 2  H 2

(1.7)

Bị axit sunfuric đặc nóng, đặc biệt axit nitric dễ dàng hòa tan:
Cd  2H 2 SO4  CdSO4  SO2  2H 2 O

(1.8)

3Cd  8HNO3 (loãng )  3Cd ( NO3 ) 2  2 NO  4H 2O

(1.9)

ạ
ự

Cadimi được tìm thấy trong tạp chất của cacbonat kẽm (calamine). Trong thạch
quyển của vỏ trái đất cadimi chiếm 5.10 -5 % về khối lượng. Các quặng chứa cadimi rất
hiếm và khi phát hiện thấy thì chúng chỉ có một lượng rất nhỏ. Greenockit (CdS),
là khoáng chất duy nhất của cadimi có tầm quan trọng, gần như thường xuyên liên kết
với sphalerit (ZnS).
Có rất nhiều phương pháp để phân t ch, xác định lượng vết kim loại nặng như
phương pháp điện hoá, trắc quang, quang phổ hấp thụ nguyên tử (F-AAS, GF-AAS,
CV-AAS), huỳnh quang tia X (XRF), kích hoạt notron (NAA), quang phổ phát xạ
plasma cảm ứng (ICP-AES), quang phổ plasma cảm ứng (ICP-AES), quang phổ
plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)… Các phương pháp được sử dụng tuỳ thuộc theo
từng đối tượng mẫu phân tích, mức hàm lượng kim loại nặng trong mẫu, điều kiện cụ
thể của phòng thí nghiệm và yêu cầu mức độ tin cậy của kết quả phân tích, vì vậy mà
tôi chọn phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để phân t ch hàm lượng kim loại As, Cd,
Pb trong mẫu cá nục.
1.6. PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGU ÊN TỬ 4, 5]
Ở nước ta, kỹ thuật phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử đã được phát triển và
ứng dụng trong khoảng hơn hai chục năm nay trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật,
trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y dược, địa chất, hóa học. Phương pháp phân
tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một trong các phương pháp dùng để phân tích

8


lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng hác nhau như đất, nước, không khí, thực
phẩm,… hiện nay phương pháp phân t ch này là một công cụ đắc lực để xác định các
kim loại nặng độc hại.
Ph p đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) dựa trên cơ sở lý thuyết là sư hấp thụ
năng lượng (bức xạ đơn sắc) của các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi hi chiếu chùm
tia bức xạ đơn sắc qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ.
ợ

ạ
ụ
Đối tượng chính của phương pháp phân t ch theo phổ hấp thụ là phân t ch lượng
nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của chất hữu cơ và vô cơ.
Với các trang bị và kỹ thuật hiện nay, bằng phương pháp này người ta có thể định
lượng được hầu hết các kim loại, khoảng 70 nguyên tố, và một số phi im đến giới hạn
nồng độ cỡ ppm (microgram, 10-6 g) bằng kỹ thuật F- S, đến nồng độ ppb
(nanogam, 10-9 g) bằng kỹ thuật ETA-AAS với sai số  15%. Với đối tượng đó,
phương pháp phân t ch này được sử dụng để xác định các kim loại trong các mẫu
quặng, đất, đá, nước, khoáng, các mẫu y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp,
thực phẩm,…
Đây là phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều nguyên tố.
Xác định một số phi im như: Si, P, S, Se, Te. Các phi im như C, Cl, O, N
hông xác định được bằng F-AAS vì các vạch phân tích của các nguyên tố này nằm
ngoài vùng phổ của máy AAS (190-900 nm).
Một số chất được xác định bằng phương pháp gián tiếp do các chất này không
có phổ hấp thụ nguyên tử (nhờ phản ứng hóa học trung gian có tính chất định lượng
như phản ứng kết tủa, tạo phức,…).
ự
Khi nguyên tử ở trạng thái tự do (trong trạng thái hơi, h ), nếu ta chiếu một
chùm tia sáng (chùm bức xạ điện tử, BXĐT) có những bước sóng (tần số) xác định
vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử tự do đó sẽ hấp thụ các bức xạ các bước
sóng nhất định tương ứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong
quá trình phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ
chiếu vào và chuyển lên trạng thái ch th ch có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản.
Đó là t nh chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi.
Quá trình đó được gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở
trạng thái hơi và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử (HTNT) của nguyên tử đó. Phổ sinh ra
trong quá trình này được gọi là phổ HTNT.
Nếu gọi năng lượng của nguồn BXĐT đã bị nguyên tử hấp thụ là E thì ta có:

9


E = Em – E0 = hv hay E = h.

C


(1.10)

Trong đó: E0 và Em là năng lượng của nguyên tử ở trạng thái cơ bản và trạng
thái kích thích m; h là hằng số Planck; c là tốc độ của ánh sáng trong chân không;  là
độ dài sóng của vạch phổ hấp thụ.
Như vậy, ứng với mỗi giá trị Ei mà nguyên tử đã hấp thụ ta sẽ có một vạch
phổ hấp thụ với độ dài sóng  đặc trưng cho quá trình đó, nghĩa là phổ hấp thụ của
nguyên tử cũng là phổ vạch.
Quá trình hấp thụ chỉ xảy ra đối với các vạch phổ nhạy, các vạch phổ đặc trưng
và các vạch phổ cuối cùng của các nguyên tố.
Nếu kích thích nguyên tử bằng năng lượng Em ta có phổ PXNT, bằng chùm tia
đơn sắc ta có phổ HTNT.
Trong ph p đo phổ HTNT, đám hơi nguyên tử của mẫu trong ngọn lửa hay
trong cuvet graphit là môi trường hấp thụ bức xạ (hấp thụ năng lượng của tia bức xạ).
Phân tử hấp thụ năng lượng của tia bức xạ hv là các nguyên tử tự do trong đám hơi
nguyên tử đó. Do đó, muốn có phổ HTNT, trước hết phải tạo ra được đám hơi nguyên
tử tự do, sau đó chiếu vào nó một chùm tia sáng có những bước sóng nhất định ứng
đúng với các tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần nghiên cứu.
Trong đó:
E0 là mức năng lượng của trạng thái cơ bản;
Em là mức năng lượng của trạng thái kích thích;

E là năng lượng nhận vào (kích thích);
+ hv là photon kích thích; - hv là photon bức xạ.

Hình 1.1. Quá trình hấp thụ, phát xạ và huỳnh quang của một nguyên tử
Thiết bị cần có: Nguồn BXĐT đơn sắc ( đèn catot rỗng) HCL ( Hollow Cathode
Lamp); đèn đốt hỗn hợp khí nhiên liệu và khí oxi hóa, máy tạo BXĐT đơn sắc (bằng
lăng nh hay cách tử), detector quang và cấu trúc ghi phổ.

10


Hình 1.2. Sơ đồ khối của phổ kế HTNT (F-AAS) dùng ngọn lửa
Trong đó: 1. Nguồn bức xạ đơn sắc (HCL); 2. Đèn; 3. Máy tạo BXĐT đơn sắc;
4. Detector quang; 5. Cấu trúc ghi phổ.
Muốn thực hiện được ph p đo phổ HTNT của một nguyên tố cần phải thực hiện
các quá trình sau:
1. Chọn các điều kiện và một loại thiết bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyênt ử tự do.
Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.
2. Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tốcần phân t ch qua đám
hơi nguyênt ử tự do vừa điều chế được ở trên. Ở đây, phần cường độ của chùm tia
sáng đã bị một loại nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào nồng độ của nó trong môi
trường hấp thụ. Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích
được gọi là nguồn bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.
3. Hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn
vạch phổ HTNT đặc trung của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó.
Cường độ đó ch nh là t n hiệu hấp thụ nguyên tử của vạch phổ HTNT. Trong một giới
hạn nhất định của nồng độ C giá trị ảnh hưởng của cường độ này phụ thuộc tuyến tính
vào nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân t ch theo phương trình tuân theo định
luật Beer:

A  K  .l.C  log

I0
.
I

(1.11)

Trong ph p đo phổ HTNT thường dùng chủ yếu bốn loại nguồn phát tia bức xạ
đơn sắc là:
- Đèn catot rỗng (HCL = Hollow Cathode Lamp)
- Đèn phóng điện hông điện cực (EDL = Electrodeless Discharge lamp)
- Đèn phát phổ liên tục đã được biến điệu (D2 – Lamp, W – Lamp)
- Các loại nguồn đơn sắc khác.
Trong các đèn trên, đèn HCL được dùng phổ biến nhất.

11


Đèn này chỉ phát ra những tia sáng nhạy của nguyên tố kim loại làm catot rỗng.
các vạch phát xạ của một nguyên tố thường là các vạch cộng hưởng. Do vậy đèn catot
rỗng cũng được gọi là nguồn phát tia bức xạ cộng hưởng. Nó là phổ phát xạ của
nguyên tố trong môi trường khí kém.
Cấu tạo của đèn catot rỗng:
Về cấu tạo, đèn catot rỗng gồm ba bộ phận chính:
1. Thân đèn và cửa sổ S (thủy tinh hay thạch anh, trong suốt vùng UV – VIS);
2. Các điện cực anot và catot;
3. Kh trơ trong đèn ( h trơ He, r hay Ne).
Anot W, Pt, catot: ống rỗng, đường kính 3  5 mm, chiều dài 5  6mm từ kim loại
cần phân tích (99,9%).

Nguồn nuôi đèn: Đèn được đốt nóng đỏ để phát ra chùm tia phát xạ cộng hưởng
nhờ nguồn điện một chiều ổn định (thế 250  220V).
(I = 3 – 50mA).
Cơ chế làm việc của đèn HCL: Khi đèn HCL làm việc, catot được nung đỏ, giữa
catot và anot xảy ra sự phóng điện liên tục. Do sự phóng điện đó (U = 300  500V)
mà một số phân tử h trơ bị ion hóa. Các ion h trơ vừa được sinh ra sẽ tấn công vào
catot làm bề mặt catot nóng đỏ và một số nguyên tử kim loại trên bề mặt catot bị ion
hóa hơi và nó trở thành những kim loại tự do. Khi đó dưới tác động của nhiệt độ trong
đèn HCL đang được đốt nóng đỏ, các nguyên tử kim loại này bị kích thích và phát ra
phổ phát xạ của nó. Đó ch nh là phổ vạch của kim loại làm ra catot rỗng. Nhưng vì
điều kiện đặc biệt của môi trường h trơ có aps suất rất thấp, nên phổ phát xạ đó chỉ
bao gồm các vạch nhạy của kim loại mà thôi. Đó ch nh là sự phát xạ của kim loại
trong môi trường khí kém. Chùm tia phát xạ này là tia đơn sắc chiếu qua môi trường
hấp thụ để thực hiện ph p đo phổ HTNT.
Thường dùng đèn đơn nguyên tố (phát xạ một nguyên tố). Còn dùng đèn hai
nguyên tố (Cu + Mg), (Cu + Mn), (Cu + Cr), (Co + Ni), (K + Na), (Cu + Pb), đèn ba
nguyên tố (Cu + Pb +Zn), đèn sáu nguyên tố (Cu + Mn + Cr + Fe + Co + Ni).
Những đèn đơn có độ nhạy cao nhất.
ộ c a vạch ph h p thụ nguyên t
Nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ một vạch phổ hấp thụ của một nguyên
tố vào nồng độ C của nguyên tố đó trong mẫu phân tích, lý thuyết và thực nghiệm cho
thấy rằng, trong một vùng nồng độ C nhỏ nhất của chất phân tích, mối quan hệ giữa
cường độ vạch phổ hấp thụ và nồng độ N của nguyên tố đó trong đám hơi cũng tuân
theo định luật Lambe Bear, nghĩa là nếu chiếu một chùm sáng cường độ ban đầu là I0
qua đám hơi nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích nồng độ là N và bề dầy là L cm,
thì chúng ta có:

12

I = I0 .e-(Kv.N.L)
(1.12)
Trong đó Kv là hệ số hấp thụ nguyên tử của vạch phổ tần số v và Kv là đặc
trưng riêng cho từng vạch phổ hấp thụ của mỗi nguyên tố và nó được tính theo công
thức:
K v  K o .e



A ( v vo )
.
2 RT ( v ) 2

(1.13)
Trong đó: Ko là hệ số hấp thụ tại tâm của vạch phổ tương ứng với tần số vo.
A là nguyên tử lượng của nguyên tố hấp thụ bức xạ.
R là hằng số khí.
T là nhiệt độ của môi trường hấp thụ (oK).
Nếu gọi A  log
Ở đây

Io
 2,303K v .N .L hay là A  2,303K v .N .L
I

(1.14)

ch nh là độ tắt nguyên tử của chùm tia sáng cường độ Io sau khi qua

môi trường hấp thụ. A phụ thuộc vào nồng độ nguyên tử N trong môi trường hấp thụ

và phụ thuộc cả vào bề dầy L của lớp hấp thụ. Trong máy đo phổ HTNT, L hông đổi
nên giá trị A chỉ còn phụ thuộc vào số nguyên tử N có trong môi trường hấp thụ. Tức
là : A  k.N . với k = 2,303.Kv.L , trong đó: K là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào hệ
số hấp thụ nguyên tử Kv của vạch phổ hấp thụ, nhiệt độ của môi trường và bề dầy môi
trường hấp thụ L.
Giữa N và nồng độ C của nguyên tố trong mẫu có mối quan hệ với nhau rất
phức tạp, nó phụ thuộc vào các điều kiện nguyên tử hóa mẫu, thành phần vật lý, hóa
học của mẫu phân t ch và được tính theo biểu thức sau:
N  3.10 21.

F .W .s.n Ro
Q.T .nT

Cb

(1.15)
Đây là công thức tổng quát tính giá trị N trong ngọn lửa nguyên tử hóa mẫu
theo Winefordner và Vic er. Trong đó:
- F là tốc độ dẫn mẫu vào hệ thống nguyên tử hóa (mL/phút),
- W là hiệu suất aerosol hóa mẫu,
- s là hiệu suất nguyên tử hóa,
- nRo là số phần tử khí ở nhiệt độ ban đầu (ambient), To(oK),
- nT là số phần tử khí ở nhiệt độ T (oK) của ngọn lửa nguyên tử hóa,
- Q là tốc độ của dòng khí mang mẫu và buồng aerosol hóa (lít/phút),
- C là nồng độ của nguyên tố phân tích có trong dung dịch mẫu.
Nhiều kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng, trong một giưới hạn nhất định của nồng
độ C, thì mối quan hệ giữa N và C có thể được biểu thị theo công thức:
N = Ka.Cb
(1.16)

13


Trong đó: Ka là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hóa
hơi và nguyên tử hóa mẫu; còn b được gọi là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng
vạch phổ của từng nguyên tố, 0 < b

1, b = 1 khi nồng độ C nhỏ và ứng với mỗi vạch

phổ của mỗi nguyên tố phân t ch, ta luôn tìm được một giá trị C = Co để b bắt đầu nhỏ
hơn 1, ứng với:
+ Vùng nồng độ Cx < Co thì luôn luôn có b = 1: Cường độ vạch phổ và nồng độ Cx của
chất phân tích là tuyến tính có dạng phương trình y = ax.
+ Vùng nồng độ Cx > Co thì b luôn luôn < 1, như vậy trong vùng này mối quan hệ
giữa cường độ vạch phổ và nồng độ Cx của chất phân tích là không tuyến tính.
1.6.6 . C u trúc c a vạch ph h p thụ nguyên t
Độ rộng của vạch phổ hấp thụ được xác định bởi nhiều yếu tốvà nó là tổng của
nhiều yếu tố rộng riêng phần của các yếu tố khác nhau, một cách tổng quát, độ rộng
toàn phần của vạch phổ hấp thụ bao gồm các độ rộng:
- Độ rộng tự nhiên, Hn.
- Độ rộng kép, Hd.
- Độ rộng Lorenz, HL.
- Độ rộng của cấu trúc tinh vi, Hc.
Tức là: Ht = (Hn + Hd + HL + Hc)
- Độ rộng tự nhiên, Hn được quyết định bởi hiệu số của bước chuyển giữa hai
mức năng lượng của nguyên tử ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích th ch. Độ rộng
này phụ thuộc vào thời gian lưu của nguyên tử ở trạng thái
theo công thức: Hn =

ch th ch, và được tính

. Trong đó t(m) là thời gian lưu của nguyênt ử ở trạng thái

ch th ch m. Đa số các trường hợp, độ rộng tự nhiên của vạch phổ hấp thu thường
hông vượt quá 1.10-3 cm-1.
- Độ rộng kép, Hd được quyết định bởi sự chuyển động nhiệt của nguyên tử tự
do trong môi trường hấp thụ theo hướng cùng chiều hay ngược chiều với chuyển động
của photon trong môi trường đó.Vì thế độ rộng môi truòng này phụ thuộc vào nhiệt độ
của môi trường hấp thụ. Một cách gần đúng, độ rộng p được tính theo công thức: Hd
= 1,76.10-5 . vo. √

. Ở đây, T là nhiệt độ của môi trường hấp thụ (oK), A là nguyên

tử lượng của nguyên tố hấp thụ bức xạ và vo là tần số trung tâm của vạch phổ hấp thụ.
Hd thường nằm trong khoảng từ n.10-3 đến n.10-1 cm-1.
- Độ rộng Lorenz, HL quyết định bởi sự tương tác của phân tử khí có trong môi
trường hấp thụ với sựu chuyển mức năng lượng của nguyên tử hấp thụ bức xạ ở trong
môi trường đó.
HL = 12,04.1023.P . 2. √

14

(1.17)


Trong đó P là áp lực khí và M là phân tử lượng của h đó trong môi trường hấp
thụ. Tích số

2

là tiết diện va chạm hiệu dụng giữa nguyên tử hấp thụ bức xạ và

phân tử khí tác dụng với nó trong môi trường hấp thụ.
Trong thực tế của ph p đo phổ hấp thụ nguyên tử, khi không có tác dụng của từ
o

trường ngoài và với các máy quang phổ có độ tán sắc nhỏ hơn 2 A /mm, thì lý thuyết
và thực nghiệm chỉ ra rằng, độ rộng chung của một vạch phổ hấp thụ chỉ do ba thành
phần đầu (chiếm trên 95%), nghĩa là chúng ta có: Ht = (Hn + Hd + HL).
Điều này hoàn toàn đúng với các vạch phổ cộng hưởng trong điều kiện môi
trường hấp thụ có nhiệt độ từ 1600 – 3500 oC và áp suất1 atm.
ợ
Cũng như các phương pháp phân t ch hác, phương pháp phân t ch phổ hấp thụ
nguyên tử cúng có những ưu điểm và nhược điểm nhất định.
a) Ưu điểm:
- Ph p đo có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao nên được sử dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực để các định lượng vết các kim loại . Đặc biệt là trong phân tích
các nguyên tố vi lượng.
- Do có độ nhạy cao nên không cần làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi
phân t ch. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không cần phải dung nhiều
hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu.
- Các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân tích có thể ghi lại trên
băng giấy hay giản đồ để lưu giữ lại sau này. Cùng với các trang thiết bị hiện nay có
thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân
tích lại rất ổn định, sai số nhỏ ( 15%). Hơn nữa, bằng sự ghép nối máy tính cá nhân
(PC) và các phần mềm thích hợp, quá trình đo và xử lí kết quả sẽ nhanh và dễ dàng,
lưu lại đường chuẩn cho các lần sau.
b) Nhược điểm:
- Cần phải có một hệ thống máy
S tương đối đắt tiền.

- Do ph p đo có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có nghĩa đối với kết quả
phân t ch hàm lượng vết. Vì thế môi trường không khí phòng thí nghiệm phải không
có bụi, các dụng cụ, hóa chất dung trong ph p đo phải có độ tinh khiết cao. Hơn nữa,
cần phải có kỹ sư có trình độ cao để bão dưỡng và chăm sóc, cần cán bộ làm phân tích
công cụ thành thạo để vận hành máy.
- Phương pháp này chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu
phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu. Vì thế nó chỉ là
phương pháp phân t ch thành phần hóa học của nguyên tố mà thôi.

15