Xác định hàm lượng kẽm, chì trong một số loại rau xanh trên địa bàn quận Liên Chiểu - TP. Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.11 MB, 65 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
NGUYỄN HOÀNG DUNG
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM, CHÌ TRONG MỘT SỐ LOẠI RAU
XANH TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN LIÊN CHIỂU - TP. ĐÀ NẴNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC
Đà Nẵng - 2018
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM, CHÌ TRONG MỘT SỐ
LOẠI RAU XANH TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN LIÊN CHIỂU - TP.
ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ
NGUYÊN TỬ AAS
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC
Sinh viên thực hiện
: Nguyễn Hoàng Dung
Lớp
: 14CHP
Giáo viên hướng dẫn
: ThS. Ngô Thị Mỹ Bình
Đà Nẵng - 2018
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA HÓA
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Dung
Lớp
: 14CHP
1. Tên đề tài: Xác định hàm lượng kẽm, chì trong một số loại rau xanh trên địa bàn
quận Liên Chiểu - TP. Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
AAS.
2. Nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ và hóa chất
2.1. Nguyên liệu: Rau xà lách, rau cải, rau muống.
2.2. Thiết bị: Máy đo quang AAS – iCE 3500 của hãng Thermo (Mỹ), tủ sấy, lò
nung, bếp điện, cân phân tích.
2.3. Dụng cụ: cốc thủy tinh, bình định mức, bát nung, chén nung, cối sứ, chày sứ,
bóp cao su, pipet các loại, đũa thủy tinh, phễu lọc, giấy lọc.
2.4. Hóa chất: dung dịch chuẩn: Pb2+ 1000 ppm và Zn2+ 1000 ppm, axit HNO3
65%, HCl 37%, KNO3, nước cất 2 lần.
3. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu
để định lượng các kim loại kẽm và chì trong các loại rau.
Đưa ra quy trình phân tích kẽm và chì trong rau cải bằng phương pháp
phổ hấp thu nguyên tử trên thiết bị AAS.
Áp dụng phân tích một số đối tượng mẫu thực tế.
4. Giảng viên hướng dẫn: ThS. Ngô Thị Mỹ Bình
5. Thời gian nhận đề tài: 9/2017
6. Thời gian hoàn thành đề tài: 3/2018
Chủ nhiệm khoa
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
PGS. TS Lê Tự Hải
ThS. Ngô Thị Mỹ Bình
Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày……tháng……năm 2018.
Kết quả điểm đánh giá
Ngày......tháng…..năm 2018
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký và ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến giảng viên hướng
dẫn cô Ngô Thị Mỹ Bình đã cho phép, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian thực hiện và hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Hóa, trường
Đại học sư phạm Đà Nẵng đã dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức hữu ích cho tôi
trong suốt thời gian học tập tại trường và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi nghiên
cứu, thực hiện khóa luận này.
Chân thành cảm ơn các bạn trong tập thể lớp 14CHP đã nhiệt tình giúp đỡ
tôi học tập, nghiên cứu, tìm kiếm tài liệu và động viên tôi trong suốt thời gian
nghiên cứu và thực hiện khóa luận.
Mặc dù bản thân đã cố gắng nỗ lực song vẫn không thể tránh có sai sót. Rất
mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp thêm ý kiến để tôi hoàn thiện bài báo cáo
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hoàng Dung
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU __________________________________________________ 1
Chương 1. TỔNG QUAN _________________________________________ 3
1.1 Giới thiệu về rau xanh................................................................................. 3
1.1.1. Vai trò của rau .................................................................................... 3
1.1.2. Thế nào là rau sạch ............................................................................. 3
1.1.3. Công dụng của một số loại rau ............................................................ 5
1.1.4. Tiêu chí về rau an toàn........................................................................ 6
1.1.5. Đại cương về kẽm và chì .................................................................... 7
1.2 Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng ................................. 15
1.2.1. Các phương pháp phân tích điện hoá ................................................ 15
1.2.2 Các phương pháp phân tích quang học.............................................. 17
1.3. Các kĩ thuật phân tích cụ thể trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 20
1.3.1. Phương pháp đồ thị chuẩn (đường chuẩn) ......................................... 20
1.3.2. Phương pháp thêm chuẩn .................................................................. 21
1.4. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Zn và Pb ................................ 23
1.4.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) ....................... 24
1.4.2. Phương pháp xử lý khô ..................................................................... 25
1.4.3. Phương pháp xử lý khô – ướt kết hợp ............................................... 25
Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU __________ 27
2.1. Hóa chất – Thiết bị ................................................................................... 27
2.1.1. Hóa chất ........................................................................................... 27
2.1.2. Pha hóa chất ..................................................................................... 27
2.1.3. Thiết bị ............................................................................................. 30
2.1.4. Dụng cụ ............................................................................................ 30
2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 30
2.2.1. Khảo sát xác định khoảng nồng độ tuyến tính ................................... 31
2.2.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định
lượng ......................................................................................................... 34
2.2.3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo .......................................... 38
2.3. Phân tích mẫu thực ................................................................................... 41
2.3.1. Lấy mẫu............................................................................................ 42
2.3.2. Khảo sát quá trình xử lí mẫu ............................................................. 43
2.4. Thực nghiệm đo phổ và kết quả tính toán.................................................. 45
2.5. Đánh giá hiệu suất thu hồi......................................................................... 51
KẾT LUẬN __________________________________________________ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ________________________________________ 56
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý của chì và kẽm............................................ 7
Bảng 1.2. Một số giới hạn cho phép của chì trong rau và sản phẩm rau ...... 14
Bảng 1.3. Giới hạn tối đa ăn vào hàng ngày và hàng tuần ........................... 15
Bảng 2.1. Dãy dung dịch tiêu chuẩn Pb nồng độ từ 0mg/l đến 10mg/l ........ 28
Bảng 2.2. Dãy dung dịch tiêu chuẩn Zn nồng độ 0mg/l đến 3.5mg/l ........... 29
Bảng 2.3. Điều kiện đo phổ F-AAS của Pb và Zn ....................................... 31
Bảng 2.4. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn ................... 32
Bảng 2.5. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb ................... 33
Bảng 2.6. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Zn ........... 39
Bảng 2.7. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Pb ........... 40
Bảng 2.8. Tỉ lệ khối lượng của một số loại rau trước và sau khi sấy khô ..... 43
Bảng 2.9. Kết quả khảo sát lượng dung môi và nhiệt độ tối ưu để vô cơ hóa
mẫu .............................................................................................................. 44
Bảng 2.10. Kết quả hàm lượng kẽm trong các mẫu rau ............................... 47
Bảng 2.11. Kết quả hàm lượng chỉ trong các mẫu rau ................................. 48
Bảng 2.12. Hiệu suất thu hồi của quá trình vô cơ hóa mẫu .......................... 52
Bảng 2.13. Hiệu suất thu hồi của quá trình vô cơ hóa mẫu .......................... 53
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mối quan hệ giữa Độ hấp thu A và nồng độ C ............................. 21
Hình 1.2. Đồ thị đường chuẩn của phương pháp thêm chuẩn ....................... 22
Hình 2.1. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ AAS - ICE 3500 ...................... 29
Hình 2.2. Lò nung ........................................................................................ 30
Hình 2.3. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn ....................... 33
Hình 2.4. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb ....................... 34
Hình 2.5. Đường chuẩn của kẽm.................................................................. 35
Hình 2.6. Đường chuẩn của chì.................................................................... 36
Hình 2.7. Một số địa điểm lấy rau ................................................................ 42
Hình 2.8. Một số hình ảnh trước và sau khi xử lý mẫu ................................. 45
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, những vấn đề liên quan đến ô nhiễm môi trường đang rất được xã
hội quan tâm vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Đối với lĩnh vực
nông nghiệp nói riêng, hiện nay ngành này cũng đang chịu sức ép lớn từ những loại
nông sản nhiễm độc chất, hiện tượng đất canh tác bị ô nhiễm bởi nhiều loại chất độc
hại... tất cả đều bắt nguồn từ việc gia tăng phế thải. Phần lớn nguồn phế thải đưa ra
môi trường chưa được xử lý thích hợp, làm cho môi trường ngày càng ô nhiễm trầm
trọng hơn, các loại phế thải công nghiệp, phế thải sinh hoạt, hóa chất nông nghiệp...
tồn dư đi vào nước, vào không khí rồi tích tụ trong đất, đầu độc môi trường đất làm
đất thoái hóa, giảm đi chất lượng dinh dưỡng vốn có gây ảnh hưởng nghiêm trọng
đến chất lượng của những sản phẩm canh tác, đặc biệt là những sản phẩm nông
nghiệp sản xuất trên khu vực đất bị ô nhiễm có khả năng ảnh hưởng xấu tới sức
khỏe của người sử dụng.
Ở nước ta, bên cạnh những loại nông sản chủ lực thì các loại hoa màu cũng
chiếm một vị trí then chốt trong trong nông nghiệp, ví dụ như các loại rau xanh. Rau
xanh là một trong những nhu yếu phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp
những dưỡng chất thiết yếu cho con người. Tuy nhiên, cùng với mức độ gia tăng
ngày càng nghiêm trọng của vấn nạn ô nhiễm môi trường thì rau xanh có khả năng
bị nhiễm độc, nguy hiểm nhất phải kể đến sự nhiễm độc kim loại nặng trong rau
xanh do nhiều nguyên nhân khác nhau, gây ra vô số những ảnh hưởng tiêu cực đến
sức khỏe của người tiêu dùng. Do đó, việc kiểm soát, đánh giá sự tích tụ kim loại
nặng trong rau xanh nói riêng và trong thực phẩm nói chung trở thành một vấn đề
cấp bách được toàn thể xã hội quan tâm. Nắm bắt được nhu cầu đó, tôi tiến hành
chọn đề tài: “Nghiên cứu khảo sát hàm lượng kim loại kẽm và chì trong một số
rau xanh được trồng địa bàn quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng bằng phương
pháp F-AAS” để khảo sát, đánh giá lượng kẽm và chì trong các mẫu rau nhằm
đóng góp một phần nhỏ trong việc kiểm soát thực phẩm ô nhiễm, hạn chế rủi ro đến
sức khỏe con người, từ đó đưa ra những khuyến cáo hữu ích đối với toàn thể người
dân.
1
Nội dung chính của luận văn gồm những phần sau:
Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu
để định lượng các kim loại kẽm và chì trong các loại rau.
Đưa ra quy trình phân tích kẽm và chì trong rau bằng phương pháp
phổ hấp thu nguyên tử trên thiết bị AAS.
Áp dụng phân tích một số đối tượng mẫu thực tế.
2
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1
Giới thiệu về rau xanh
1.1.1. Vai trò của rau
Các loại rau tươi của nước ta rất phong phú. Nhìn chung ta có thể chia rau
tươi thành nhiều nhóm: nhóm rau xanh như rau cải, rau muống, rau xà lách, rau
cần... nhóm rễ củ như cà rốt, củ cải, củ su hào, củ đậu...nhóm cho quả như cà chua,
dưa chuột... nhóm hành gồm các loại hành, tỏi. Trong ăn uống hàng ngày rau tươi
có vai trò đặc biệt quan trọng. Rau tươi nằm trong nhóm thứ 4, cung cấp vitamin và
muối khoáng. Nếu tính lượng đạm có trong 100 gam có thể thấy một số loại rau rất
giàu chất đạm như bồ ngót, rau muống. Mặc dù chất đạm có nhiều trong thịt, cá từ
14 – 15 gam nhưng thịt cá đắt tiền, không phải ai cũng có khả năng mua thường
xuyên trong khi rau rất rẻ mà lượng đạm cung cấp cũng khá. 1kg rau muống cung
cấp 300 gam lượng đạm tương đương 200 gam thịt. Như vậy rau là loại thức ăn rẻ
tiền nhưng lại có vai trò dinh dưỡng rất cao. Rau còn quan trọng ở chỗ nó cung cấp
chất xơ. Chất xơ không dễ tiêu hoá hấp thụ được, không cung cấp năng lượng, nó
tạo ra chất thải lớn trong ruột, làm tăng nhu động ruột, chống táo bón. Đây là điều
rất quan trọng trong việc tránh hấp thụ có hại cho cơ thể. Nếu phân để lâu trong ruột
do thiếu chất xơ cũng tăng tỉ lệ ung thư tiêu hoá, đại tràng, gây xơ vữa động mạch.
Ngoài ra, chất xơ còn thúc đẩy sự hấp thụ của cơ thể đối với 3 nhóm thức ăn đạm,
béo, đường. Rau còn là nguồn chất sắt quan trọng. Sắt trong rau được cơ thể hấp thụ
tốt hơn sắt ở các hợp chất vô cơ. Các loại rau, đậu, xà lách là nguồn mangan tốt.
Tóm lại, rau tươi có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng, trong bữa ăn hàng ngày
của chúng ta không thể thiếu được. Điều quan trọng là phải đảm bảo rau sạch,
không có vi khuẩn gây bệnh và các hoá chất độc nguy hiểm.
1.1.2. Thế nào là rau sạch
Rau sạch là rau không bị ô nhiễm bởi các tác nhân sinh học, hoá học, vật lí
vượt qua giới hạn cho phép và không gây nguy hại tới sức khoẻ cho người tiêu
dùng.
3
Ô nhiễm sinh học: ô nhiễm vi khuẩn, vi rút, kí sinh trùng.
+ Ô nhiễm vi khuẩn: phân tươi là ổ chứa của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh
tả, lị, thương hàn, trứng giun sán...do vậy chúng có thể lây nhiễm sang rau, khi ăn
rau sống hoặc nấu rau không chín thì chúng sẽ theo vào cơ thể và gây bệnh.
+ Ô nhiễm vi rút : gây viêm gan thường gặp trong các môi trường không
đảm bảo vệ sinh như nước bẩn, thức ăn nhiễm bẩn (do côn trùng, phân người...).
Đáng lưu ý là các loại rau thuỷ sinh trồng dưới nước gần nguồn ô nhiễm phân như
cầu tiêu, trên ao, hồ, sông...
+ Ô nhiễm kí sinh trùng: rau trồng ở khu vực đất có nhiều nguồn ô nhiễm
như bón phân tưới của gia súc, gia cầm, phân người khả năng nhiễm rất cao và gây
nguy hiểm cho người sử dụng.
Ô nhiễm hoá học: ô nhiễm kim loại nặng, hoá chất bảo vệ thực vật, phụ gia bảo
quản.
+ Ô nhiễm kim loại nặng: xảy ra khi trồng rau quả, củ gần nơi ô nhiễm khí
thải của các nhà máy hay khói xăng, gần quốc lộ hoặc dùng nước thải của các nhà
máy thải ra để tưới rau.
+ Ô nhiễm tồn dư thuốc bảo vệ thực vật do xịt thuốc cho rau quả thời gian
cách li ngắn, chưa thải hồi hết đã thu hoạch. Gây ngộ độc cấp và mãn tính cho
người sử dụng.
Để đạt được năng suất cao hoặc để tiêu diệt các sâu, rầy, đặc biệt là đối với
một số loại rau quả dễ bị sâu phá hoại, một số người nông dân đã sử dụng quá nhiều
phân bón hoá học và phun thuốc trừ sâu với liều lượng vượt quá mức an toàn, phun
thuốc trừ sâu tới sát ngày thu hoạch. Mặt khác, một số loại rau quả được trồng ở
vùng đất ô nhiễm, tưới phân tươi, hay nước thải bẩn cũng là mối đe doạ cho sức
khoẻ của người tiêu dùng. Nên thận trọng với những loại rau ăn lá hoặc rau trái
không phải gọt vỏ như: rau muống nước, xà lách, tần ô, cải bẹ xanh, cải ngọt, cải
dùng để làm dưa, rau má, đậu đũa, khổ qua, dưa leo, cà chua, nho, táo...
4
1.1.3. Công dụng của một số loại rau
Rau muống: có vị ngọt, tính hơi lạnh. Công dụng thanh nhiệt, lương huyết,
chỉ huyết, thông đại tiểu tiện, giải các chất độc xâm nhập vào cơ thể. Rau muống có
nhiều tính năng và tác dụng trong việc phòng và chữa bệnh như: thanh nhiệt giải
độc mùa hè, lương huyết, cầm máu, chữa tâm phiền, chảy máu mũi, lưỡi đỏ rêu
vàng, khát nước mát, ù tai chóng mặt; đau đầu trong trường hợp huyết áp cao; đau
dạ dày, nóng ruột, ợ chua, miệng khô đắng; say sắn, ngộ độc sắn; giải các chất độc
trong thức ăn; các chứng bệnh chảy máu như chảy máu cam, ho nôn ra máu; tiêu
tiểu ra máu, trĩ, lị; sản phụ khó sinh; khí hư bạch đới; phù thũng toàn thân do thận,
bí tiểu tiện; đái tháo đường; quai bị; chứng đẹn trong miệng hoặc lở khóe miệng ở
trẻ em; lở ngứa, loét ngoài da, zona, ong cắn; rôm sẩy, mẩn ngứa; sởi, thủy đậu ở trẻ
em… Rau muống cung cấp nhiều chất xơ, có vitamin C, vitamin A và một số thành
phần tốt cho sức khỏe, là thức ăn tốt cho mọi người.
Rau xà lách: theo Đông y Trung Quốc thì rau xà lách vị đắng ngọt, hơi hàn.
Công năng ích ngũ tạng, thông kinh mạch, cứng gân cốt, lợi tiểu tiện và làm trắng
răng đẹp da. Dùng chữa tăng huyết áp viêm thận mạn, sữa không thông sau sinh
nở... khai vị thanh tâm chữa các chứng ung độc, sưng tấy.
Cải thìa: là cây thảo sống 1năm hoặc 2 năm, cao 25 - 70 cm. Rễ không
phình thành củ. Lá ở gốc, to, màu xanh nhạt, gân giữa trắng, nạc; phiến hình bầu
dục nhẵn, nguyên hay có răng không rõ, men theo cuống, tới gốc nhưng không tạo
thành cánh; các lá ở trên hình giáo. Hoa màu vàng tươi họp thành chùm ở ngọn; hoa
dài 1 - 1,4 cm, có 6 nhị. Quả cải dài 4 - 11cm, có mỏ; hạt tròn, đường kính 1 - 1,5
mm, màu nâu tím. Cải thìa có nhiều vitamin A,B,C. Lượng vitamin C của nó rất
phong phú, đứng vào bậc nhất trong các loại rau. Sau khi phơi khô, hàm lượng
vitamin C vẫn còn cao. Cải thìa có tác dụng chống scrbut, tạng khớp và làm tan
sưng. Hạt cải thìa kích thích, làm dễ tiêu, nhuận tràng.
5
1.1.4. Tiêu chí về rau an toàn
Khái niệm rau an toàn
Những sản phẩm rau tươi (bao gồm tất cả các loại rau ăn củ, thân, lá, hoa
quả) có chất lượng đúng như đặt tính giống của nó, hàm lượng các hoá chất độc và
mức độ nhiễm các sinh vật gây hại ở dưới mức tiêu chuẩn cho phép, bảo đảm an
toàn cho người tiêu dùng và môi trường, thì được coi là rau đảm bảo an toàn vệ sinh
thực phẩm, gọi tắt là "rau an toàn”.
Các yêu cầu chất lượng về rau an toàn
Ngày 19/12/2007, bộ trưởng bộ Y tế đã ra quyết định số 46-2007-QĐ-BYT
“Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm’’. Trong
quyết định này qui định mức dư lượng cho phép trên sản phẩm rau đối với hàm
lượng nitrate, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh và thuốc BVTV. Các mức dư
lượng cho phép này chủ yếu dựa vào qui định của Tổ chức lương nông tế giới
(FAO) và Tổ chức y tế thế giới (WHO). Và gần đây nhất có QCVN 8-2:2011/BYT,
“Quy định về giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm và các yêu cầu có
liên quan”. Các cá nhân, tổ chức sản xuất và sử dụng rau dựa vào các mức dư lượng
này để kiểm tra xác định sản phẩm có đạt tiêu chuẩn an toàn hay không.
- Chỉ tiêu về nội chất: Chỉ tiêu nội chất được quy định cho rau tươi bao
gồm: dư lượng thuốc bảo vệ thực vật; hàm lượng nitrat (NO3-); hàm lượng một số
kim loại nặng chủ yếu: Cu, Pb, Hg, Cd, As,...; mức độ nhiễm các vi sinh vật gây
bệnh (E. coli, Samonella ...) và kí sinh trùng đường ruột (trứng giun đũa Ascaris).
- Chỉ tiêu về hình thái: Sản phẩm được thu hoạch đúng lúc, đúng yêu cầu
từng loại rau (đúng độ già kỹ thuật hay thương phẩm), không dập nát, hư thối,
không lẫn tạp chất, sâu bệnh và có bao gói thích hợp.
Tất cả các chỉ tiêu trong sản phẩm của từng loại rau phải ở dưới mức cho
phép theo tiêu chuẩn của Tổ chức Quốc tế FAO/WHO hoặc của một số nước tiên
tiến: Nga, Mỹ,.v.v…
6
1.1.5. Đại cương về kẽm và chì
Trạng thái tự nhiên của các kim loại Zn và Pb
Kẽm trong thạch quyển của vỏ quả đất chiếm khoảng 5.10-3% về khối
lượng, tồn tại ở dạng các khoáng vật chủ yếu là quặng blen kẽm (ZnS), calamin
(ZnCO3), phranclinit hay ferit kẽm Zn(FeO2)2, ngoài ra còn có zincit ZnO. Trong tự
nhiên các khoáng vật của Zn đều có lẫn khoáng vật của Pb, Ag và Cd.
Chì đã được con người biết đến từ thời thượng cổ, Chì là nguyên tố phân bố
khá rộng trong tự nhiên ở dạng kết hợp với các kim loại khác đặc biệt là với Ag và
Zn. Chì trong vỏ trái đất ứng với thành phần thạch quyển chiếm 1,6.10-3% về khối
lượng. Galen (PbS) là quặng chì quan trọng nhất trong công nghiệp, ngoài ra còn
gặp chì trong quặng xeruzit (PbCO3), anglebit (PbSO4).
Một số tính chất lý, hóa của Zn và Pb
a.
Tính chất vật lý của Zn và Pb
Kẽm là kim loại mầu trắng bạc, mềm. Ở trong không khí bị phủ lớp màng
hidroxit – cacbonat bền. Kẽm có 15 đồng vị, trong đó có 5 đồng vị thiên nhiên là
64
Zn (48,89%), 66Zn (27,81%), 67Zn (4,11%),68Zn (18,56%) và 70Zn (0,62%). Trong
các đồng vị phóng xạ thì động vị 65Zn bền nhất có chu kỳ bán hủy 245 ngày đêm.
Chì là kim loại có mầu xám thẫm và mềm, có khối lượng riêng lớn nhất.
Chì có 18 đồng vị, trong đó có 4 đồng vị thiên nhiên là
(23,6%),
202
207
Pb (22,6%) và
208
204
Pb (1,48%),
Pb
Pb (52,3%). Đồng vị phóng xạ bền nhất của chì là
Pb có chu kỳ bán hủy là 3.105 năm.
Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý của chì và kẽm
STT
206
Hằng số vật lý
1
STT trong bảng tuần hòan
2
Nguyên tử khối (u)
7
Chì
Kẽm
82
30
207,21
65,37
b.
3
Cấu hình electron
4
Năng lượng ion hóa (eV)
[Kr]6s26p2
[Kr]3d104s2
I1=7,42
I1=9,39
I2=15,03
I2=17,96
5
Bán kính nguyên tử (Å)
1,75
1,39
6
Nhiệt độ nóng chảy (0C)
327,4
419,5
7
Nhiệt độ sôi (0C)
1740
906
8
Khối lượng riêng (g/cm3)
11.34
7.13
Một số tính chất hóa học của Zn và Pb
* Tác dụng với oxi
Chì bị oxi hóa ở điều kiện thường tạo thành màng oxit bảo vệ cho kim loại.
Khi đun nóng trong không khí, chì bị oxi hóa dần đến hết tạo ra PbO.
2Pb + O2 → 2PbO
Ở nhiệt độ thường và trong không khí ẩm, kẽm bị bao phủ bởi lớp màng
hidroxit – cacbonat bền.
2Zn + 2H2O + O2 → 2Zn(OH)2
2Zn + H2O + O2 + CO2 → Zn2CO3(OH)2
Khi đốt nóng kẽm cháy trong oxi tạo ra oxit: ZnO
2Zn + O2 → 2ZnO
*Tác dụng với các phi kim khác
Chì tác dụng được với các halogen, lưu huỳnh tạo thành muối.
8
Pb + S → PbS
Pb + Cl2 → PbCl2
Kẽm tác dụng với halogen, lưu huỳnh, photpho, selen ...tạo muối tương
ứng.
Zn + S → ZnS
2Zn + Cl2 → 2ZnCl
* Tác dụng với nước
Chì và kẽm không tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường. Nhưng ở
nhiệt độ cao kẽm khử hơi nước tạo thành oxit. Còn chì phản ứng chậm với nước khi
có mặt của oxi tạo ra hidroxit.
Zn + H2O → ZnO + H2
2Pb + O2 + 2H2O → 2Pb(OH)2
* Tác dụng với axit
Với axit không có tính oxi hóa (như HCl, H2SO4 loãng,…) chì và kẽm đều
tác dụng, giải phóng khí hiđro.
Pb + 2HCl → PbCl2 + H2↑
Zn + 2H3O+ + 2H2O → [Zn(H2O)4]2+ + H2
Tuy nhiên, khi chì tan trong HCl lại tạo ra lớp PbCl2 khó tan làm cho chì
không tan thêm được nữa; nhưng với HCl đặc chì lại dễ tan hơn do tạo thành hợp
chất dễ tan dạng H2[PbCl4].
PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4]
9
Với các axit có tính oxi hóa (như HNO3, H2SO4 đặc) thì chì và kẽm đều
phản ứng, sẩn phẩm không có hiđro.
3Zn + 8HNO3 → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Zn + 2H2SO4 đặc, nóng→ ZnSO4 + SO2 + 2H2O
4Zn + 5H2SO4 đặc, nguội → 4ZnSO4 + H2S + 5H2O
Pb + 2H2SO4 đặc → PbSO4 + SO2↑ + 2H2O
Chì chỉ tác dụng trên bề mặt với dung dịch H2SO4 có nồng độ thấp hơn
80% tạo ra lớp muối khó tan, người ta đã lợi dụng tính chất này để chế tạo ắc quy
chì. Còn với H2SO4 đặc chì rất dễ tan do tạo hợp chất dễ tan Pb(HSO4)2 không bảo
vệ được chì khỏi bị axit tiếp tục tác dụng.
Pb + H2SO4 → PbSO4 + SO2↑+ 2H2O
PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2
Nhưng với axit HNO3, chì tác dụng ở bất kỳ nồng độ nào đều tạo ra
Pb(NO3)2. Tuy nhiên do Pb(NO3)2 khó tan trong HNO3 đặc, dễ tan trong nước nên
chì dễ tan trong HNO3 loãng, khó tan trong HNO3 đặc.
3Pb + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Chì cũng tan được trong axit axetic và một số axit hữu cơ khác khi có mặt
oxi.
2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O
Đặc biệt, chì và kẽm còn có thể tan được trong dung dịch kiềm giải phóng
hiđro.
Pb + 2KOH + 2H2O →K2[Pb(OH)4] + H2↑
Riêng kẽm còn có thể tan được trong dung dịch NH3.
10
Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2↑
Trong môi trường kiềm cao, Zn khử được ion NO3- thành khí NH3.
4Zn + NO3- + 7OH- + 6H2O → 4[Zn(OH)4]2- + NH3↑
Vai trò của các nguyên tố Zn và Pb đối với con người
a.
Chức năng sinh học của Zn
Kẽm đóng vai trò sinh học không thể thiếu đối với sức khỏe con người cho
dù kẽm chỉ chiếm khoảng vài phần triệu trọng lượng khô của cơ thể. Người ta cũng
đã phát hiện được nhiều căn bệnh liên quan tới sự thiếu thừa nguyên tố này. Theo
các nhà khoa học, lượng kẽm cần thiết cho người trưởng thành hàng ngày là 1015mg. Nhưng nhu cầu về kẽm còn tùy thuộc vào tuổi và trạng thái sinh lý của cơ
thể. Ví dụ trẻ em dưới 1 tuổi cần 8mg/ngày, trẻ từ 1-10 tuổi cần khoảng 20-25mg
kẽm/ngày.
Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt là tác động đến
hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể. Kẽm có trong thành phần của hơn 80
loại enzyme khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân,
đồng hành xúc tác phản ứng gắn kết với các chuỗi trong phân tử AND, xúc tác phản
ứng oxy hóa cung cấp năng lượng, ngoài ra kẽm còn hoạt hóa nhiều enzym khác
nhau như amylase, pencreatinase… Đặc biệt, kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng
là tác động chọn lọc lên quá trình tổng hợp, phân giải axit nucleic và protein những thành phần quan trọng nhất của sự sống. Vì vậy các cơ quan như hệ thần
kinh trung ương, da và niêm mạc, hệ tiêu hóa, hệ tuần hoàn rất nhạy cảm với sự
thiếu hụt kẽm.
Sự thiếu hụt kẽm để lại những hiệu ứng rõ nét trong việc tăng trọng của
động vật. Kẽm tìm thấy trong insualin, các protein chứa kẽm và các enzyme như
superoxit dismutase. Thị giác¸vị giác, khứu giác và trí nhớ có liên quan đến kẽm và
sự thiếu hụt kẽm có thể gây ra hoạt động của các cơ quan này. Lượng kẽm trong cơ
thể có liên quan chặt chẽ với môi trường sống và chế độ dinh dưỡng. Thiếu kẽm sẽ
11
ảnh hưởng tới sự phát triển bình thường của cơ thể và hơn nữa có thể là nguyên
nhân gây nên nhiều bệnh nguy hiểm, ảnh hưởng lâu dài tới cuộc sống va sinh mạng
của con người. Trẻ em nếu cơ thể thiếu kẽm sẽ biếng ăn, suy dinh dưỡng và kém
phát triển về chiều cao, phát dục trễ, dễ nhiễm trùng và tiêu chảy. Ngược lại việc
tiêu thụ quá mức kẽm có thể gây ra một số chứng như hôn mê, bất động cơ và thiếu
đồng.
b.
Tác hại của Pb
Chì và các hợp chất của chì đều được xếp vào nhóm độc tố đối với cơ thể
người. Trong môi trường nó bị thải ra từ hoạt động của các ngành công nghiệp,
nông nghiệp … gây ô nhiễm. Nó có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua chu
trình chuyển hóa thức ăn hay quá trình trao đổi chất như: nước uống, không khí,
thức ăn (động vật, thực vật) nhiễm chì. Khi hàm lượng chì tích lũy lại vượt quá
ngưỡng cho phép thì chì sẽ ức chế một số enzym quan trọng trong quá trình tổng
hợp máu dẫn đến không tạo được hồng cầu. Bởi vì chì đã ức chế một số sản phẩm
trung gian trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo được hồng cầu như
delta-aminolevulinic axit hay còn gọi là ALA-dehidraza enzym I (HOOC-(CH)-COCH(NH2)-COOH), là một chất trung gian quan trọng để tổng hợp porphobilinogen:
Chì gây ức chế ALA-dehidraza enzym, do đó giai đoạn tiếp theo hình thành
porphobilinogen không xảy ra được. Tác dụng chung là chì phá hủy quá trình tổng
hợp hemoglobin và các sắc tố cần thiết cho máu như cytochoromes. Hàm lượng chì
trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxy để oxy hóa
glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cơ thể mệt mỏi. Ở nồng độ
cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì
trong máu khoảng 0,5 đến 0,8 ppm gây ra rối loạn chức năng của thận và phá hủy
12
não. Đối với sức khỏe con người, nhiễm độc chì gây ra bệnh về tai, mũi, họng, phế
quản, máu, gan, xương và các bệnh ngoài ra. Khi ngộ độc chì, người lớn hay than
phiền, đau tê ở đầu ngón chân, tay, bắp thịt mỏi yếu, nhức đầu, đau bụng, tăng
huyết áp, thiếu máu, giảm trí nhớ, thay đổi tâm trạng, sảy thai, kém sản xuất tinh
trùng ... Lâu ngày, bệnh trở thành mạn tính, đưa tới suy thận, tổn thương thần kinh
ngoại vi, giảm chức năng não bộ (do chì có khả năng tạo thành các hợp chất alkyl ái
lipit) Trẻ em thường bị tác hại của chì trầm trọng hơn người trưởng thành, đặc biệt
là trẻ dưới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc chất của cơ thể
chưa hoàn chỉnh. Trong khi trẻ em có mức hấp thụ chì gấp 4-5 lần người lớn và thời
gian bán phân hủy chì ở trẻ em cũng lâu hơn nhiều so với người lớn. Một số trẻ em
có thể bị nhiễm ngay từ khi còn ở trong bụng mẹ, do người mẹ bị nhiễm chì, qua
nhau thai từ tuần thứ 20 của thai kỳ và tiếp diễn suốt thời kỳ mang thai, hoặc bú sữa
mẹ có hàm lượng chì cao. Tới khi lớn, các em có thể ăn thực phẩm có chứa chì,
nuốt chì lẫn trong đất, bụi khi bò chơi trên mặt đất hoặc ăn các mảnh vụn sơn tường
nhà cũ. Do đó trẻ từ 6 tuổi trở xuống và phụ nữ có thai là những đối tượng mẫn cảm
với những ảnh hưởng nguy hại đến sức khỏe do chì gây ra. Gần đây, các phương
tiện thông tin đại chúng trong nước và quốc tế đều đưa tin hai vụ nhiễm độc chì ở
trẻ em Trung Quốc trong vòng một tháng qua, với số nạn nhân lên đến 1.300 bé tại
tỉnh Hồ Nam và trên 600 bé ở tỉnh Thiểm Tây. Theo trung tâm kiểm soát bệnh tật
Hoa Kỳ (CDC), hơn 250.000 trẻ em 1-5 tuổi ở quốc gia này có lượng chì trong máu
lớn hơn 100 μg/L, mức được cho là nhiễm độc chì. Ở trẻ em, nhiễm độc chì cấp tính
khiến các em trở nên cáu kỉnh, kém tập trung, ói mửa, dáng đi không vững, lên cơn
kinh phong. Trường hợp mãn tính, các em có dấu hiệu chậm trí, hay gây gổ, lên
kinh thường xuyên, đau bụng, thiếu máu, suy nhược cơ bắp, suy thận, đôi khi có thể
đưa tới tử vong. Ngoài ra, chì có thể thay thế một phần canxi trong Ca3(PO4)2 của
xương, tác dụng gây ra vành xám ở lợi răng và hệ thần kinh, các bệnh về đường
ruột và bệnh thiếu máu. Chì và các hợp chất của chì có thể vào cơ thể người thông
qua việc ăn uống, hô hấp và tích lũy lại, gây ra các bệnh nguy hiểm đặc biệt là ung
thư và biến đổi gen rất nguy hiểm. WHO đã thiết lập giá trị tạm thời cho hàm lượng
13
chì đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu đựng được đối với trẻ sơ sinh và thiếu nhi
là 25 µg/kg thể trọng.
c.
Giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm
Được sự quan tâm của các cấp có thẩm quyền, một loạt các tiêu chuẩn, quy
chuẩn kỹ thuật về môi trường và an toàn thực phẩm đã được ban hành. Trong Quy
chuẩn kỹ thuật Quốc Gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng (QCVN 8-2:2011/
BYT), hàm lượng cho phép đối với các nguyên tố trong thực phẩm là rất thấp, như
trong bảng 1.2 là mức giới hạn cho phép của chì.
Bảng 1.2. Một số giới hạn cho phép của chì trong rau và sản phẩm rau
theo QCVN 8-2:2011/ BYT
Giới hạn Pb cho phép
TT
Tên thực phẩm
(mg/kg hoặc mg/l)
1
Rau ăn quả (không bao gồm nấm)
0.1
2
Rau ăn lá (không bao gồm rau bina)
0.3
3
Rau họ đậu
0.2
4
Rau ăn củ và ăn rễ (bao gồm khoai tây
0.1
đã gọt vỏ)
5
Nấm
0.3
6
Rau khô, quả khô
2.0
7
Rau, quả đóng hộp
1.0
8
Nước ép rau, quả (bao gồm necta, uống
0.05
liền)
14
Theo quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Tổ chức Nông lương
Thế giới (FAO) từ năm 1999 đã đưa ra giới hạn tối đa ăn vào hàng ngày và hàng
tuần tính theo trọng lượng cơ thể, nhằm đảm bảo an toàn sức khỏe của con người
như trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Giới hạn tối đa ăn vào hàng ngày và hàng tuần
tính theo trọng lượng cơ thể
Giới hạn rủi ro
Kim loại
(µg/kg trọng lượng cơ thể/ngày)
Cd
0.5
Pb
3.6
Cu
140
Zn
500
1.2 Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng
Có rất nhiều phương pháp khác để phân tích, xác định lượng vết kim loại
nặng như các phương pháp điện hóa, trắc quang, quang phổ hấp thụ nguyên tử (FAAS, GF-AAS, CV-AAS), huỳnh quang tia X (XRF), kích hoạt nơtron (NAA),
quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES), quang phổ plasma ghép nối khối
phổ (ICP – MS)… Các phương pháp được sử dụng tùy 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.
1.2.1. Các phương pháp phân tích điện hoá
Phương pháp cực phổ
*Nguyên tắc của phương pháp: Phương pháp cực phổ dựa trên việc nghiên
cứu và sử dụng các đường dòng thế được ghi trong các điều kiện đặc biệt. Trong đó
các chất điện phân có nồng độ khá nhỏ từ 10-3 đến n.10-6 M còn chất điện ly trơ có
15
nồng độ lớn, gấp hơn 100 lần. Do đó, chất điện phân chỉ vận chuyển đến điện cực
bằng con đường khuếch tán.
Điện cực làm việc (còn gọi là điện cực chỉ thị) là điện cực phân cực có bề
mặt rất nhỏ, khoảng một vài mm2. Trong cực phổ cổ điển người ta dùng điện cực
chỉ thị là điện cực giọt thủy ngân. Điện cực so sánh là điện cực không phân cực.
Đầu tiên người ta dùng điện cực đáy thủy ngân có diện tích bề mặt tương đối lớn,
sau đó thay bằng điện cực Calomen hay điện cực Ag/AgCl. Đặt vào điện cực làm
việc điện thế một chiều biến thiên liên tục nhưng tương đối chậm để có thể coi là
không đổi trong quá trình đo dòng I. Cực phổ hiện đại bao gồm cực phổ sóng
vuông, cực phổ xung và cực phổ xung vi phân đã đạt tới độ nhạy 10-5-5.10-7 M
*Ưu điểm của phương pháp: Trang thiết bị tương đối đơn giản, tốn ít hóa
chất mà có thể phân tích nhanh với độ nhạy và độ chính xác khá cao. Trong nhiều
trường hợp có thể xác định hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách
riêng chúng ra. Do đó phương pháp này phù hợp để phân tích hàm lượng các chất
trong mẫu sinh học.
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.
Phương pháp Von - Ampe hòa tan
Phương pháp này có thể xác định được gần 30 kim loại trong khoảng nồng
độ 10-6 -10-9 M với độ chính xác khá cao có thể định lượng đồng thời 3-4 ion kim
loại cùng có trong cùng dung dịch.
Phương pháp này được thực hiện qua hai giai đoạn:
- Điện phân làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt điện cực tại thế không
đổi, đo dưới dạng một kết tủa (kim loại, hợp chất khó tan).
16
