xác định hàm lượng cadimi trong rau xanh

Phân tích hàm lượng cacdibi trong rau xanh
bằng phương pháp chiết trắc quang

Sinh viên:

Tống Thị Hằng
Cao Thị Bình Minh
Phan Mai Tuyết


Mở đầu

•

Trong đời sống, rau xanh luôn là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng. Tuy
nhiên, ở Thái Nguyên nói riêng và trên cả nước nói chung, vấn đề làm thế nào để
có rau xanh an toàn (rau sạch) đã và đang được đặt ra. Trên thực tế, do trình độ
và chạy theo lợi nhuận nên việc sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực
vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ,chất thải cuả các nhà máy,khu công nghiệp đã dẫn đến
sự ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước và bầu khí quyển. Do đó rau xanh có thể bị
nhiễm một số kim loại nặng như As, Hg, Sn, Cd, Pb, Cu, Zn , tạo ra độc tố và các
vi sinh vật gây bệnh. Khi con người sử dụng lương thực và thực phẩm này sẽ bị
ngộ độc có thể dẫn đến chết người và gây những căn bệnh ung thư và hiểm
nghèo khác.


Mở đầu

•

•

Mặc dù, hiện nay đã có các quy trình sản xuất rau sạch theo những quy định của
bộ Nông nghiệp và PTNT nhưng vì một số vấn đề như sự đầu tư vốn, chất lượng
sản phẩm, giá thành quá cao nên vấn đề rau sạch chưa đáp ứng được nhu cầu
thực tiễn ở nước ta. Vì vậy, việc phân tích để tìm ra hàm lượng các kim loại nặng
trong rau xanh trên địa bàn thành phố Thái Nguyên sẽ góp phần kiểm soát được
chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩn rau sạch đang được áp dụng ở Việt Nam.
Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng các kim loại, tuỳ thuộc vào hàm
lượng chất phân tích mà có thể sử dụng các phương pháp khác nhau: Phương
pháp phân tích thể tích, phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp điện
hoá, phương pháp phân tích công cụ (phương pháp quang phổ, phương pháp
phổ phát xạ nguyên tử EAS, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS) trong đó
phương pháp chiết - trắc quang là phương pháp có độ lặp lại, độ nhạy và độ
chọn lọc cao. Mặt khác phương pháp này chỉ cần sử dụng máy móc, thiết bị
không quá đắt phù hợp với điều kiện của nhiều phòng thí nghiệm. Từ những lý
do trên chúng tôi chọn đề tài: “Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh
ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - trắc quang”.


Mở đầu
•

Mục đích: Xác định được hàm lượng Cd2+ gây ô nhiễm trong rau xanh và đánh giá hiện trạng ô nhiễm bởi kim loại này trong rau xanh ở một số
khu vực trong thành phố Thái Nguyên.

•

Nhiệm vụ:
1. Khảo sát sự tạo phức của các ion kim loại Cd2+ với thuốc thử PAN.
2. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu hình thành phức Cd2+ - PAN - SCN- và điều kiện chiết phức.

3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới phép xác định các ion Cd2+.
4. Xây dựng đường chuẩn và ứng dụng để xác định hàm lượng Cd2+ trong rau xanh.
5. Kiểm tra hàm lượng Cd2+ trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F - AAS.
6. So sánh kết quả xác định hàm lượng Cd2+ trong rau xanh bằng hai phương pháp chiết - trắc quang và phổ hấp thụ F - AAS, kết luận việc sử dụng
phương pháp chiết - trắc quang xác định hàm lượng Cd2+ trong rau xanh nói riêng và trong thực phẩm tươi sống nói chung.


1.TỔNG QUAN


Phần 1: Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về rau xanh

a.
•.
•.

Đặc điểm, thành phần và công dụng
Rau xanh là cây trồng ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng và hiệu quả kinh tế cao nên đã được trồng và sử dụng
trong đời sống từ xưa đến nay. Do chứa nhiều sinh tố , chất khoáng, và chất xơ lên rau xanh rất cần thiết cho
cơ thể con người. Được coi là nguồn khoáng chất và vitamin phong phú, một số loại rau xanh tuy không cung
cấp nhiều nhiệt lượng nhưng lại cung cấp sinh tố và chất khoáng không thể thiếu với sức khỏe.
Rau xanh không nhưng là loại thực phẩm hàng ngày mà còn là các vị thốc chữa bệnh dễ tìm kiếm và dễ sử
dụng.


Phần 1: Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về rau xanh

b. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau

Có nhiều yếu tố làm rau bị ô nhiễm, xong quan trọng nhất là do các yếu tố sau:

•
•
•
•
•

Dư lượng tuốc bảo vệ thực vật
Dư lượng NO3Sinh vật gây bệnh
Dư lượng kim loại nặng
Các kim loại nặng như As, Pb, Hg, Cu, Zn, Sn, Cd…. Nêu vượt quá cho phép cũng là những chất có hại cho
cơ thể, hạn chế sự phát triển của tế bào và hoạt động của máu, gây thiếu máu , biến động thân nhiệt, rối loạn
tiêu hóa….


Phần 1: Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về rau xanh
c. Nguyên nhân
Trong thuốc BVTV và phân bón NPK có chứa cả một số kim loại nặng trong quá trình tươi
tiêu, các kim loại nặng này bị rửa trôi xuống ao hồ, sông rạch, thâm nhập vào mạch nước
ngầm gây ô nhiễm nguồn nước tưới rau.
Nguồn nước thải sinh hoạt và các khu công nghiệp chứa nhiều kim loại nặng chuyển trực
tiếp vào rau xanh.

•
•


Phần 1: Tổng quan

1.1. Giới thiệu chung về rau xanh
d. Biện pháp khắc phục:
Không trồng rau trong khu vực có chất thải của nhà máy, các khu vực đất đá bị
ô nhiễm do quá trình sản xuất trước đó gây ra.
Không tưới rau bằng nguồn nước có nước thải của các nhà máy công nghiệp.
Những yếu tố trên là nguyên nhân chủ yếu làm cho rau bị ô nhiễm, ảnh hưởng
đến sức khỏe người, trong đó phổ biến nhất là thuốc BVTV và vi sinh vật gây
bệnh. Vì vậy, yeu cầu cần thiết là phải gieo trồng thế nào để có được những
sản phẩm rau không bị ô nhiễm, tức rau an toàn với tất cả mọi người.

•
•
•


Phần 1: Tổng quan
1.2. Tính chất của Cd.
a. Tính chất vật lí:
Cadimi là kim loại nặng có ánh kim, là kim loại nóng chảy, có màu trắng bạc nhưng trong không khí ẩm nó dần bị bao phủ bởi lớp
màng oxit nên mất ánh kim.
b. Tính chất hóa học:

•

ở nhiệt độ thường bị oxi hóa bởi oxi không khí

•

tác dụng với các phi kim như các halogen.

•

ở nhiệt độ thường bên với nước, nhưng ở nhiệt độ cao khử biến thành oxit

•

tác dụng dễ dàng axit không có chất oxi hóa và giải phóng hidro

c. Các hợp chất của Cd

•

Cadimi oxit (CdO)

•

Cadimi hydroxit Cd(OH)2

•

Các muối halogen (trừ Florua), nitrat, sunfat, peclorat, axetat, muối bazo.


Phần 1: Tổng quan
1.3. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd.

•

•
•

•
•
•

Đất, cát, đá, than, các laoij phân phosphate đều chứa cadimi. Cadimi được trích
lấy từ các kĩ nghệ khai thác các mỏ đồng, chì và kẽm. Nhờ tính chất bị rỉ sét nên
cadimi được sử dụng trong sản xuất pin, acquy, mạ kền, hợp kim alliage, que
đũa hàn 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 chứa cadimi. Cadimi cũng được đựng trong
những loại mem, sơn đặc biệt trong kĩ nghệ làm đồ sứ, chén, đĩa… cụ thể có một
số ứng dụng sau:
Mạ điện (chiếm 7%)
Các chất màu ( chiếm 15%)
Các phụ gia ổn định nhựa (chiếm 10 %)
Sản suất pin (chiếm 67%)
Ngoài ra, các phosphua của cadimi được sử dụng trong đèn tivi, đèn phát huỳnh
quang , màn hình tia X, các ống tia catot…


Phần 1: Tổng quan
1.3. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd.

•

Bên cạnh những tác dụng trên thì cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho
phép cadimi.

- Trong nước: 0,01 mg/l hay 10ppb
- Trong không khí: 0,001 mg/m3
- Trong thực phẩm: 0,001-0,5 mg/g

•

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 phong hóa) và các nguồn nhân tạo (như công nghiệp luyện
kim, lọc dầu). Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn từ thực
vật, được trồng trên đất giàu cadimi hoặc tưới nước có chưa cadimi, nhưng hít thở
bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi cadimi sẽ ngấm vào máu và được
phân bố đi khắp nơi. phần lớn cadimi xâm nhập vào cơ thể bị giữ lại ở thận và được
đào thải do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận, gây lên
rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy sống, gây ung thư.


Phần 1: Tổng quan
1.4. Các phương pháp xác định Cd


Phần 1: Tổng quan
1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định.

Phương pháp xử lý ướt (bằng axit hoặc oxi hóa mạnh)


Phần 1: Tổng quan
5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định.

a.Phương pháp xử lý ướt (bằng axit hoặc oxi hóa mạnh)

•

•
-

Nguyên tắc chung: dùng axit đặc có tính oxi hóa mạnh hay hỗn hợp các axit đặc
có tính oxi hóa mạnh để phân hủy hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạng
hữu cơ về dạng ion trong dung dịch muối vơ cơ. Việc phân hủy có thể thực hiện
trong hệ kín (áp suất cao) hoặc hệ mở (áp suất thường). Lượng axit phải dừng
thường gấp từ 10-15 lần lượng mẫu, tùy thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý,
hóa học của nó. Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình kendan, ống
nghiệm, cốc… thường từ vài giờ đến vài chục giờ, cũng tùy loại mẫu, bản chất
của các chất, còn nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút. Thường
khi phân hủy xong phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và đo phổ.
Ưu nhược điểm của kĩ thuật này:
Hầu như không bị mất chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng.
Nhưng nếu xử lý trong hệ hở thì thời gian phân hủy mẫu rất dài, tốn nhiều axit
đặc tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn do môi trường hay axit dùng, phải đuổi axit
dư lâu nên dễ bị nhiễm bụi bẩn vào mẫu.


Phần 1: Tổng quan
5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định.

b. Phương pháp xử lý khô
Nguyên tắc: đối với các mẫu hữu cơ trước hết phải được say nghiền
thành bột, vữa hay thể huyền phù. Sau đó dùng nhiệt để hóa tro mẫu, đốt
cháy chất hữu cơ và đưa kim loại về dạng oxit hay muối của chúng.
Ưu nhược điểm của kĩ thuật này:
Tro hóa triệt để được mẫu, hết các chất hữu cơ.
Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý không lâu như phương pháp ướt.

Không cần tiêu tốn axit tinh khiết cao và không có axit dư.
Hạn chế được sự nhiễm bẩn do dùng ít hóa chất.
Mẫu dung dịch thu được sạch sẽ và trong.
Nhưng hay bị mất một số nguyên tố như Cd, Pb, Zn … nếu không dùng
chất bảo vệ và chất chảy.

•
•
-


Phần 1: Tổng quan
1.6. tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử PAN

•

Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN.
- Thuốc thử 1-(2 pyridilazo) - 2 naphthol (PAN)
- Công thức phân tử : C15H11ON3
- Khối lượng phân tử: M = 249

•

- PAN là thuốc thử hữu cơ có dạng bột màu đỏ, không tan trong nước, tan tốt
trong rượi và axeton. vì đặc điểm này mà người ta chọn axeton làm dung môi để
pha PAN, khi tan trong axeton có dung dịch màu vàng hấp thụ ở bước sóng
470nm, không hấp thụ ở bước sóng cao hơn 560nm.
Khả năng tạo phức của PAN.
- Là thuốc thử đơn bazo tam phối trí, các phức tạo được với nó có khả năng chiết
và làm giàu trong dung môi hữu cơ như CCl4, CHCl3... PAN có thể tạo phức với

nhiều kim loại cho phức mạnh.


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

• Rau là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng, ntrong rau có đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết

cho cơ thể con người như: đường đạm vitamin,…. Ngoài ra rau xanh còn được dùng như một loại thảo
dược chữa các bệnh thông thường: nước rau má giúp giải nhiệt ,rau ngải cứu giúp an thai, rau muống
giúp cầm máu … Tuy nhiên hiện nay nhiều khu vực trồng rau đang bị đe dọa ô nhiễm bởi các chất thải
của các nhà máy , xí nghiệp cùng với việc sử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến rau có thể
ô nhiễm các chất độc hại cho người sử dụng. Đặc biệt là các khim loại nặng như là Cd, Pb, As, Hg...

• Chính vì vậy, mục tiêu nghiên cứu là xác định hàm lượng Cd trong rau xanh bằng phương pháp chiết
trắc quang.


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu.
a. Phương pháp nghiên cứu

•
•

Xác định hàm lượng Cd trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc quang.

•

Xác định các điều kiên tối ưu của phức như: bước sóng tối ưu ƛmax , thời gian chiết tối ưu, khoảng pH tối

ưu, thể tích dung môi hữu cơ chiết yoois ưu, số lần chiết….

•
•

Xác định các thông số của phức : ty lê các cấu tử

Khảo sát phổ hấp thụ của M-R của môt số dung dịch để khảo sát sự phụ thu ôc m ât đ ô quang của bước
sóng. Từ đó tìm ƛmax

Xác định hàm lương kim loại trong mẫu giả và mẫu thực tế


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2. Phương pháp ứng dụng, nội dung hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu.

b. Nội dung nghiên cứu
* Pha hóa chất

•

Dung dịch thuốc thử( PAN 10^-3 M)
m(g) thuốc thử PAN vơi nồng độ xác định C + axeton và định mức tới vạch nước cất 2 lần.
pha thuốc thử có nồng độ thấp hơn có thể pha trực tiếp từ các dung dịch có nồng độ lướn hơn đã được pha.


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2. Phương pháp ứng dụng, nội dung hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu.
b. Nội dung nghiên cứu
* Pha hóa chất.

•

Dung dich kim loại Cd
Dung dịch Cd(II) được pha chế Cd(NO3)2.4H2O. Dùng cân điện tử cân chính xác một lượng muối ứng với
nồng độ và thể tích cần pha, hòa tan trong một lượng nhỏ axit HNO3 loãng trong cốc đong, chuyển vào bình
định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần.
Pha các dung dịch có nồng độ nhỏ hơn tiến hành các thao tác như với các pha dung dịch thuốc thử ở trên.

•

Kiểm tra lại nồng độ của Cd2+ bằng phương pháp chuẩn độ ngược với Zn2+ và EDTA chỉ thị là MTB.


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu.
b. Nội dung nghiên cứu
* Pha hóa chất
* Dung dịch hóa chất khác

•

Pha các dung dịch KOH và HNO3 ở các nồng độ khác nhau để điều chỉnh pH

•

Dung dịch ion gây cản

•

Dung dịch Cu(NO3)2 0.1 M : cân 2.9565g Cu(NO3)2.6H2O hòa tan trong cốc đong bằng nước cất 2 lần. Chuyển vào bình 100 ml, định mức tới vạch
bằng nước cất 2 lần

•

Dung dịch Ni(NO3)2 0.1 M :cân 2.808 g NiSO4.7H2O,hòa tan trong cốc đong bằng nước cất 2 lần.Chuyển vào bình 100ml,định mức tới vạch bằng
nước cất 2 lần.

•

Dung dịch Zn(NO3)2 0.1M :cân 2.9747g Zn(NO3)2.6H20,hòa tan trong cốc đong bằng nước cât 2 lần. Chuyển vào bình 100ml định mức tới vạch
bằng nước cất 2 lần.

•

Các dung môi hữu cơ như: clorofom, rượu isoamylic, dùng để chiết phức đều thoccj loại tinh khiết hoặc tinh khiết phân tích.


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu.

* Cách tiến hành thí nghiệm

•

Chuẩn bị dung dịch so sánh

•

Hút chính xác một thể tích cần thiết dung dịch thuốc thử PAN cho vào cốc thêm dung dịch muối trơ KNO3 để được lực ion hằng định

•

Chuyển dung dịch vào bình định mức 10ml,định mức tới vạch bằng nước cất 2 lần,điều chỉnh rới PH tối ưu giống như trong dung dịch nghiên
cứu nhưng không chứa ion kim loại.sau đó cho dung dịch vào phiễu chiết và chiết lên pha hữu cơ loại bỏ phần nước,lấy phần dịch chiết để làm
dung dịch so sánh khi đo mật độ quang của phức trong dung môi hữu cơ

•

Dung dịch nghiên cứu hút 1 lượng chính xác thuoocs thử và một lượng chính xác lượng ion kim loại nghiên cứu vào bình định mức 10 ml,thêm
dung dịch nền KNO3 thêm dung dịch KSCN đối với phức đa ligan ,điều chỉnh tới PH tối ưu,định mức tới 10ml. Để cho dung dịch phức ổn định
sau đó chiết lên dung môi hữu cơ lấy phần dịch chiết của phức đo mật độ quang với dung dịch so sánh là dịch chiết thuốc thử PAN ở trên.


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu.
c. Hóa chất, dụng cụ , thiết bị nghiên cứu
* Hóa chất:

•
•
•
•
•
•
•
•
•

Thuốc thử , PAN tinh khiết (loại PA)

Cd(NO3)2.4H2O được bảo quản trong lọ kín
KSCN, KNO3, loại PA
Các dung môi hữu cơ : rượu isoamylic ,rượu isobutylic, clorofom
Dung dịch HNO3 65% loại PA. các dung dịch độ khác nhau để điều chỉnh PH,dung dịch H2O2 30%.
Các muối để xét sự ảnh hưởng của ion gây cản : Cu(NO3)2.3H20.
Cr(NO3)3.NiSO4.7H2O, Zn(NO3)2.Fe(NO3)3.9H2O.
Nước cất 1 lần, 2 lần. Dung dịch rửa sunfocromic (hỗn hợp H2SO4 đặc và K2Cr2O7 )
Dung dịch chuẩn Cd 2 + 1000ppm.


Phần 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu.
* Dụng cụ

•
•
•
•
•

Các loại pipet 0.1 ml ,0.5 ml,1ml ,2ml,5ml,10ml của Đức

•

Bình Kendan,phiễu chiết

Buret 25ml,phiễu chiết 25 ml
Bình định mức : 10 ml, 25 ml, 50 ml, 100 ml , 250 ml, 500 ml, 1000 ml.
Các cốc cân, bình tam giác, đũa thủy tinh, thìa thủy tinh, quả bóp, bình xịt nước cất
Các dụng cụ này đều được ngâm trong hỗn hợp sunfocromic, sau đó tráng nhiều lần bằng nước cất 1 lần và

2 lần trước khi làm thí nghiêm