Nghiên cứu hàm luợng Pb, Cd và As trong cây nghể bụi phân bố tại huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐẶNG THỊ THU THỦY

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb, Cd
VÀ As TRONG CÂY NGHỂ BỤI PHÂN BỐ TẠI
HUYỆN BẠCH THÔNG, TỈNH BẮC KẠN

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Lâm

Thái Nguyên - Năm 2019


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

ĐẶNG THỊ THU THỦY


ii

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Hoàng Lâm đã trực tiếp giao
cho em đề tài và tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành
luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hoá Phân Tích, Ban
Chủ nhiệm khoa Hoá học, trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã giúp em
hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Kiểm soát bệnh tật
tỉnh Thái Nguyên, anh chị phòng xét nghiệm hóa - Khoa xét nghiệm đã tạo điều
kiện giúp đỡ em về cơ sở vật chất, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm phần
thực nghiệm của đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã quan tâm,
giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Thái Nguyên, ngày ….. tháng …. năm 20...
Học viên

Đặng Thị Thu Thủy


iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY NGHỂ BỤI, CÔNG DỤNG CỦA CÂY ............... 3
1.1.1. Giới thiệu chung về cây nghể bụi .......................................................... 3
1.1.2. Công dụng của cây nghể bụi ................................................................. 4
1.2. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CHÌ, CADIMI VÀ ASEN ...................... 5
1.2.1. Chì ......................................................................................................... 5

1.2.2. Cadimi ................................................................................................... 8
1.2.3. Asen ..................................................................................................... 10
1.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI VÀ ASEN ........ 13
1.3.1. Phương pháp phân tích khối lượng. .................................................... 13
1.3.2. Phương pháp phân tích thể tích ........................................................... 13
1.3.3. Phương pháp phân tích công cụ. ......................................................... 15
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI VỀ
CÂY NGHỂ BỤI .............................................................................................. 20
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................ 20
1.4.2. Một số cứu trên thế giới ...................................................................... 21
1.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI
VÀ ASEN ......................................................................................................... 21
1.5.1. Phương pháp xử lý ướt ........................................................................ 22
1.5.2. Phương pháp xử lý khô ....................................................................... 23
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......... 24
2.1. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ ........................................................ 24
2.1.1. Thiết bị ................................................................................................ 24
2.1.2. Dụng cụ ............................................................................................... 24
2.1.3. Hoá chất ............................................................................................... 24
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................. 25
2.2.1. Trang bị của phép đo ........................................................................... 26
2.2.2. Phương pháp đường chuẩn .................................................................. 28
2.2.3. Phương pháp thêm chuẩn .................................................................... 29
2.2.4. Lấy mẫu và bảo quản mẫu................................................................... 31


iv

2.2.5. Xử lý mẫu ............................................................................................ 32
2.2.6. Xác định hàm lượng kim loại Chì, Cadimi và Asen trong cây nghể bụi 33

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ............................ 35
3.1. PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỐI VỚI PHÉP ĐO AAS ............. 35
3.2. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN CỦA Pb, Cd, As. .................................. 38
3.2.1. Đường chuẩn của Pb ........................................................................... 38
3.2.2. Đường chuẩn của Cadimi. ................................................................... 39
3.2.3. Đường chuẩn của Asen. ...................................................................... 40
3.3. ĐÁNH GIÁ SAI SỐ, ĐỘ LẶP VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ)
CỦA PHƯƠNG PHÁP. .................................................................................... 41
3.3.1. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp ................................... 41
3.3.2 .Giới hạn phát hiện và giới hạn đinh lượng của phép đo GF-AAS...... 44
3.4. PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN
........................................................................................................................... 45
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 52
PHỤ LỤC.......................................................................................................... 52


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT
Tên đầy đủ

STT Từ viết tắt
1

AAS

Atomic Absorption Spectrometry
(Quang phổ hấp thụ nguyên tử)

2

Abs

Absorbance
(Độ hấp thụ)

3

AES

Atomic Emission Spectrometry
(Quang phổ phát xạ nguyên tử)

4

F-AAS

5

GF-AAS

6

HCL

Hollow Cathode Lamp
(Đèn catot rỗng)

7

HPLC

High Performance Liquid Chromatography
(Sắc kí lỏng hiệu năng cao)

Flame- Atomic Absorption Spectrometry
(Quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa)
Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry
(Quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)

8

ICP-OES

Inductively Coupled Plasma Optical
EmissionSpectroscopy
(Quang phổ phát xạ plasma)

9

UV – Vis

Ultra Violet – Visible

10

LOD

11

LOQ

12

ppb

Part per billion
Phần tỷ

13

ppm

Part per million
Phần triệu

Limit of detection
(Giới hạn xác định)
Limit of quantitation
(Giới hạn định lượng)


vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Cây nghể bụi ....................................................................................... 3
Hình 1.2: Cây và hoa nghể bụi .......................................................................... 4
Hình 2.1: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS-7000................ 26
Hình 2.2: Chùm đèn catot rỗng (HCL) ............................................................. 27

Hình 2.3: Nguyên tắc cấu tạo của máy đo AAS ............................................... 28
Hình 2.4: Đồ thị của phương pháp đường chuẩn ............................................. 29
Hình 2.5: Đồ thị của phương pháp thêm chuẩn ................................................ 30
Hình 2.6: Hình ảnh lò vi sóng phá mẫu C – 9000 ............................................ 32
Hình 3.1: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Pb...................................... 36
Hình 3.2: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Cd ..................................... 37
Hình 3.3: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của As ..................................... 37
Hình 3.4: Đường chuẩn của Pb ......................................................................... 38
Hình 3.5: Đường chuẩn của Cd ........................................................................ 39
Hình 3.6: Đường chuẩn của As......................................................................... 40


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Một số hằng số vật lí của chì. ........................................................... 5
Bảng 1.2: Một số hằng số vật lí của cadimi ...................................................... 9
Bảng 1.3: Một số hằng số vật lí của Asen....................................................... 11
Bảng 2.1: Các mẫu cây nghể bụi lấy tại thôn Nà Nghịu, xã Lục Bình, huyện
Bạch Thông, Bắc Kạn..................................................................... 31
Bảng 2.2: Chương trình gia nhiệt của lò vi sóng phá mẫu đối với mẫu cây
nghể bụi .......................................................................................... 33
Bảng 3.1: Các điều kiện đo phổ của Pb, Cd, As ............................................. 35
Bảng 3.2: Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Pb ............. 42
Bảng 3.3: Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Cd ............ 43
Bảng 3.4: Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo As ............ 43
Bảng 3.5: Kết quả xác định nồng độ Pb trong mẫu theo đường chuẩn .......... 46
Bảng 3.6: Kết quả xác định nồng độ Cd trong mẫu theo đường chuẩn .......... 46
Bảng 3.7: Kết quả xác định nồng độ As trong mẫu theo đường chuẩn .......... 47
Bảng 3.8: Kết quả nồng độ Pb, Cd, As trong mẫu tính theo hàm lượng mẫu

thực tế ............................................................................................. 48
Bảng 3.9: Giới hạn ô nhiêm kim loại trong thực phẩm .................................. 49


viii

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Điều kiện đo phổ của Pb .................................................................. 52
Phụ lục 2: Kết quả xác định hàm lượng chì trong mẫu theo đường chuẩn ...... 53
Phụ lục 3: Điều kiện đo phổ của Cd ................................................................. 54
Phụ lục 4: Kết quả xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu theo đường chuẩn 55
Phụ lục 5: Điều kiện đo phổ của As ................................................................. 56
Phụ lục 6: Kết quả xác định hàm lượng Asen trong mẫu theo đường chuẩn ... 57


1

MỞ ĐẦU
Cây nghể bụi là vị thuốc nam quý, được sử dụng rộng rãi trong Y học cổ
truyền. Nghể bụi là loại cây thân thảo thuộc họ rau dăm, rau nghể là loại cỏ sống
hàng năm, ưa mọc hoang ở những nơi ẩm thấp như ven sông, suối, ven bờ hồ,
bờ ao… Thân rau nghể màu hồng hay xanh lục, có nhiều mấu, chỗ mấu phình
to. Cây phát triển tốt từ mùa xuân và hè, ra hoa vào mùa thu. Nghể bụi có vị
đắng cay, tính ấm, không độc, có thể nấu canh, có ác dụng bạt độc sinh cơ, hút
mủ. Rau nghể tác dụng hóa thấp, tiêu tích trệ, chữa nuốt phải đỉa vào bụng, lở
chàm và các mụn lở ghẻ rất mau khỏi. Đồng bào dân tộc Tày, Nùng thường sử
dụng lá tươi để chữa trị bệnh nhiệt miệng cho trẻ nhỏ, người lớn và làm thuốc
giải độc theo nhiều bài thuốc dân gian khác. [1]
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì vấn đề ô nhiễm
môi trường ảnh hưởng có hại đến chất lượng của cây dùng làm thuốc là một vấn

đề cần kiểm tra và xem xét. Do việc sử dụng các loại hoá chất như thuốc bảo vệ
thực vật, thuốc trừ sâu… cùng với các chất thải của nền công nghiệp, đã dẫn đến
các nguồn đất, nước và không khí bị ô nhiễm, đặc biệt do nghành công nghiệp
đang ngày càng phát triển thì sự ô nhiễm môi trường bởi các kim loại nặng như
As, Pb, Cd, Zn, Cu, Hg …. Ngày càng nghiêm trọng, cây có thể bị nhiễm một
số kim loại nặng từ đất, nước, và không khí. Vì vậy chúng ta không chỉ quan
tâm nghiên cứu các hoạt chất có tác dụng sinh học tốt với sức khoẻ con người
mà cần phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra các chất có hại đặc biệt là các kim
loại nặng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người sử dụng. Do vậy, việc phân
tích đề đánh giá hàm lượng kim loại nặng có trong cây ở khu vực tỉnh Bắc Kạn
là có ý nghĩa thiết thực.
Với những lý do như trên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu hàm luợng Pb,
Cd và As trong cây nghể bụi phân bố tại huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn”.


2

Đề tài thực hiện nhằm phân tích xác định hàm Pb, Cd và As có trong cây
nghể bụi tại khu vực huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn bằng phương pháp phổ
hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa.
- Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của chì, cadimi, asen.
- Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo, xác định LOD, LOQ.
- Xác định hàm lượng cadimi, asen trong các mẫu cây “ nghể bụi“ bằng
phương pháp đường chuẩn.
- Đánh giá hàm lượng Pb, Cd và As có trong cây nghể bụi ở khu vực
huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với
giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm.


3

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY NGHỂ BỤI, CÔNG DỤNG CỦA CÂY
1.1.1. Giới thiệu chung về cây nghể bụi
Cây “Nghể bụi“ có tên khoa học là Polygonum caespitosum Blume hay
tên gọi khác là Polygonum posumbu Buch – Ham.ex D.Don hoặc Persicaria
posumbu (Buch.-Ham.ex D. Don) H. Gross. Tên tiếng việt là cây nghể phù hoặc
cây nghể nhỏ, đồng bào dân tộc tày, nùng thường gọi là cây nghể bụi.
Cây nghể bụi là dạng cây thảo sống một năm, họ rau răm, cao 30 – 60 cm
mọc thành bụi, lá có phiến thon, dài 5-8 cm, rộng 1,5-3 cm đầu có ngọn dài, gốc
nhọn, có lông nằm nằm trên cả hai mặt, cuống lá 1cm; bẹ chìa có lông to, mỏng
và tơ dài 1cm. Cụm hoa ở nách lá và ngọn nhánh; bông hẹp; hoa thưa đơn độc,
màu trắng hay màu hồng. Quả bế 3 cạnh, mặt lõm, cao 2mm, màu đen bóng. Ra
hoa vào tháng 8-9. [1]

Hình 1.1: Cây nghể bụi


4

Cây nghể bụi mọc hoang ở khắp nơi trên đất nước ta đặc biệt là những nơi
ẩm thấp, cây còn phân bố ở nhiều nước khác như Ấn Độ, Trung Quốc,
Indonexia.....

Hình 1.2: Cây và hoa nghể bụi
1.1.2. Công dụng của cây nghể bụi
Trong dân gian, cây nghể bụi dùng làm thuốc có tác dụng thanh nhiệt, giải
độc, bổ, lọc máu và chữa ho, nhiệt miệng. Tuy nhiên việc nghiên cứu và sử dụng
cây nghể bụilàm thuốc hiện nay còn hạn chế. Một số bài thuốc có sử dụng cây

nghể bụi trong dân gian:
- Chữa chàm và ghẻ lở: dùng 1 lượng lớn rau nghể sau đó rửa sạch , nấu
nước để xông hơi. Khi hết còn hơi nhưng vẫn ấm thì lấy nước đó ngâm và rửa
các chỗ bị chàm lở.
- Thuốc chữa nhiệt miệng: Lấy khoảng 15 – 20 ngọn lá nghể bụi tươi, giã
nát sau đó gạn lấy nước để uống còn bã đắp trực tiếp vào vết nhiệt miệng.


5

- Bài thuốc chữa rắn cắn: cây nghể bụi 25 ngọn, lá phèn đen 25 lá, thuốc
lào một điếu (viên tròn bằng hạt ngô), hồng hoàng một cục bằng hạt đậu xanh.
Cả 4 vị giã nhỏ. Thêm một bát nước đun sôi để nguội lọc lấy nước, cho vài hạt
muối và rồi uống. Chia làm 3 lần trong ngày. Bã đắp vào nơi rắn cắn. thời gian
điều trị chừng 3 ngày. [1]
1.2. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CHÌ, CADIMI VÀ ASEN
1.2.1. Chì
1.2.1.1. Trạng thái tự nhiên của chì .
Trong vỏ Trái đất, chì chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng và tồn tại trong
170 khoáng vật khác nhau. Khoáng vật quan trọng nhất là cerussite (PbCO 3),
galena (PbS) và anglesite (PbSO4) với % hàm lượng chì trong đó lần lượt là
77%, 88 %, 68%.[2]
1.2.1.2. Tính chất vật lí của chì .
Chì là kim loại nặng, có ánh kim. Chì kim loại có màu xanh xám, mềm,
bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa. [2]
Bảng 1.1 . Một số hằng số vật lí của chì.
Cấu hình electron

[Xe]4f145d106s26p2

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)

7,42

Bán kính nguyên tử (A0)

1,75

Thế điện cực chuẩn (V)

-0,126

Khối lượng nguyên tử (đvC)

207,21

Nhiệt độ nóng chảy (oC)

327

Nhiệt độ sôi (oC)

1737

Cấu trúc tinh thể

Lập phương tâm diện


6

1.2.1.3. Tính chất hóa học của chì.
Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều
kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên
mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa.
2Pb + O2 → 2PbO
Khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác
dụng.
Chì tác dụng với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:
Pb + X2 → PbX2
Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit.
Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng
và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2; PbSO4).
Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của
lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan.
PbCl2 + 2HCl → H2PbCl4
PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2
Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tác dụng như một kim loại:
3Pb + 8HNO3loãng → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Khi có mặt oxi, chì có thể tác dụng với nước:
2Pb + 2H2O + O2 → 2Pb(OH)2
Chì có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:
2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O
Với dung dịch kiềm, chì có tác dụng khi đun nóng, giải phóng hiđro:
Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2

[2]


7

1.2.1.4. Tác dụng sinh hóa của chì.
Chì được con người phát hiện từ trước công nguyên và được sử dụng vào
nhiều mục đích khác nhau. Ngày nay, chì chủ yếu được sử dụng trong công
nghiệp năng lượng, luyện kim như sản xuất acquy ướt, pin, các loại cầu chì,
mạch điện, phụ gia cho sản xuất xăng, dầu bôi trơn, chế tạo hợp kim. Nguồn
nước thải từ các nhà máy công nghiệp này cùng với các nguồn nước thải của
công nghiệp khai thác khoáng sản, và nước có tiếp xúc với các thiết bị chì, rác
thải công nghiệp, … đã đưa một lượng chì đáng kể vào môi trường nước và đất.
Chì thâm nhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hít thở và
cả thông qua da. Triệu chứng thể hiện khi nhiễm độc chì của cơ thể là sự mệt
mỏi, chán ăn, đau đầu, chóng mặt, sưng khớp…. Các dấu hiệu trên có thể xuất
hiện khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 ppm. Ở các nồng độ cao hơn 0,3ppm
thì chì có thể gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin. Ở các nồng độ
0,5 ppm đến 0,8 ppm thì chì có thể gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá
hủy não.
Xương là nơi tàng trữ, tích lũy chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với
photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể rồi thể hiện độc
tính của nó.. Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hưởng tới quá trình tổng
hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu, ức chế mọi hoạt động của các enzym. Chì
cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản xuất năng lượng cho quá trình sống.
Dấu hiệu của ngộ độc chì thường thường xuất hiện rất âm thầm, khó sớm
phát hiện chỉ khi nào chì tích tụ tới mức độ cao, bệnh mới rõ rệt nhưng các triệu
chứng cũng không có gì đặc biệt. Ở trẻ em, nhiễm độc cấp tính khiến cho 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.

8

Thường thường, trẻ em bị tác hại của chì trầm trọng hơn ở người trưởng
thành, đặc biệt là dưới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc
chất của cơ thể chưa hoàn chỉnh. Một số em có thể bị nhiễm ngay từ khi còn ở
trong lòng mẹ hoặc bú sữa mẹ có hàm lượng chì cao. Tới khi lớn, các em tiêu
thụ thực phẩm có chì, nuốt chì lẫn trong đất, bụi khi bò chơi trên mặt đất hoặc
ăn các mảnh vụn sơn tường nhà cũ.
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, sẩy thai, kém sản xuất tinh trùng…Lâu ngày, bệnh trở thành
mãn tính, đưa tới suy thận, tổn thương thần kinh ngoại vi, giảm chức năng não
bộ. [3]
1.2.2. Cadimi
1.2.2.1. Trạng thái tự nhiên của cadimi.
Cadimi được phát hiện vào năm 1817 bởi nhà khoa học người Đức
F.Stromeyer ( 1778 – 1835). Trong thiên nhiên, cadimi tồn tại ở dạng bền vững
là Cd(II). Trữ lượng của cadimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên
tử tương ứng. Khoáng vật chính của cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này
hiếm khi tồn tại riêng mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm và thủy ngân là
xinaba hay thần sa (HgS). [4]
1.2.2.2. Tính chất vật lí của cađimi.
Cađimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, ở trong không khí
ẩm cadimi dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim. [4]


9

Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí của cadimi
Cấu hình electron

[Kr]4d105s2
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)

8,99

Bán kính nguyên tử (A0)

1,56

Thế điện cực chuẩn (V)

-0,402

Khối lượng nguyên tử (đvC)

112,411

Nhiệt độ nóng chảy (oC)

321,07

Nhiệt độ sôi (oC)

767

Cấu trúc tinh thể

Lục giác bó chặt

1.2.2.3. Tính chất hóa học của cadimi.

Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động hóa học. Trong không khí ẩm,
cadimi bền ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao
cadimi cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm.
2Cd + O2 → 2CdO
Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và
các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen….
Cd + S → CdS
Ở nhiệt độ thường cadimi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở
nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit.
Cd + H2O → CdO + H2↑
Cadimi tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng
khí hiđro [3].
Ví dụ với axit HCl
Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑
Trong dung dịch thì:
Cd + H3O+ + H2O → [Cd(H2O)2]]2+ + 1/2H2↑

[4]


10

1.2.2.4. Độc tính của cadimi.
Cadimi là nguyên tố rất độc. Cadimi thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều
cách khác nhau và được tích tụ lại chủ yếu trong thận và có thời gian bán huỷ
sinh học rất dài từ 20 - 30 năm. Nhiễm độc cadimi gây nên chứng bệnh giòn
xương. Ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương.
Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được
đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadimi liên
kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại được giữ lại

trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. [23]
Cadimi thường gắn liền với kẽm nên có khả năng thay thế kẽm. Trong cơ
thể, kẽm là thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nên khi bị cadimi
thay thế sẽ gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận,
thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư. [22]
1.2.3. Asen
1.2.3.1.Trạng thái tự nhiên của Asen.
Asen chiếm khoảng 10-4 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất là các
nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố khác, nhưng ít tồn tại ở dạng nguyên
chất trong tự nhiên. Người ta tìm thấy Asen tồn tại ở dạng hợp chất với một hay
một số nguyên tố khác. Thường thì các các dạng hợp chất hữu cơ của Asen ít
độc hơn hợp chất Asen vô cơ.
Asen phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất với nồng độ trung bình khoảng
2mg/kg. Nó có mặt trong đá đất nước không khí, và một số sinh vật. Asen có thể
tồn tại với 4 trạng thái oxi hóa: -3, 0, +3, +5.
Asen là nguyên tố cancofil dễ tạo sunfua với lưu huỳnh, tạo hợp chất với
selen, telua và đặc biệt với đồng, niken, sắt, bạc,... Có khoảng gần 140 khoáng
vật độc lập của Asen, trong đó 60% là Asenat và 35% là Sunfua. Các khoáng
vật quan trọng nhất của Asen là: Asenopirit (FeAsS), Ocpirmen(As 2S3), Rialga


11

(AsS)... Asen còn kết hợp các nguyên tố khác, thay thế lưu huỳnh trong các hợp
chất như: Lơlingit ( FeAs2), Smartina (As2Co), các loại hợp chất này thường tạo
thành ở nhiệt độ thấp. [2], [25]
1.2.3.2. Tính chất vật lí.
Asen hay còn gọi là thạch tín, là một á kim có màu xám kim loại, rất giòn,
kết tinh dạng tinh thể. Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (Đức) viết về nó
vào năm 1250. Asen là một á kim gây ngộ độc mạnh.

Asen có một vài dạng thù hình, dạng kim loại và dạng không kim loại. Ở
dạng không kim loại Asen được tạo nên khi ngưng tụ hơi của nó. Đó là chất rắn
mầu vàng, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh thành
bột. Ở dạng kim loại: Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành
bột, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, hơi Asen có mùi tỏi rất độc. [25]
Dưới đây là một số hằng số vật lí của Asen: [2]
Bảng 1.3. Một số hằng số vật lí của Asen
[Ar]3d104s24p3

Cấu hình electron
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)

10,5

Bán kính nguyên tử (A0)

1,25

Khối lượng nguyên tử (đvC)

74,92

Nhiệt độ nóng chảy (oC)

817

Nhiệt độ sôi (oC)

610

1.2.3.3. Tính chất hóa học.
Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lí tính nó
có tính chất giống kim loại nhưng hóa tính lại giống các phi kim. Khi đun nóng
trong không khí nó cháy tạo thành As2O3 màu trắng.
As + 3O2 → As2O3


12

Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua.
2As + 3Cl2 → 2AsCl3
Khi đun nóng As tương tác với Br, S, kim loại kiềm, kiềm thổ và một số
kim loại khác tạo nên Asenua.
2As + 3M → M3As2 (đun nóng, M = Mg, Ca, Cu)
2As + M → MAs2 (đun nóng, M = Zn, Ca, Fe)
As + M → MAs ( đun nóng, M = Al, Ga, In, La)
Asen không phản ứng với nước, axit loãng nhưng tan trong HNO3 đặc,
cường thủy, kiềm, chất ôxi hóa điển hình.
As + 3HClđ + HNO3đ → AsCl3 + NO↑ + H2O
As + 5 HNO3 + 2 H2O → 3 H3AsO4 + 5 NO↑
As + 6 NaOH → 2NaAsO3 + 2H2

[2]

1.2.3.4. Độc tính của Asen.
Về mặt hoá học As là một á kim, về mặt sinh học As nằm trong danh mục
các hoá chất độc hại cần được kiểm soát. As được xếp cùng hàng với các kim
loại nặng, As là chất độc có thể gây nên 19 bệnh khác nhau trong đó có ung thư
da và phổi, bàng quang, ruột. Các triệu chứng cổ điển của nhiễm độc As là sậm
màu da, tăng sừng hóa và ung thư, tác động đến hệ thần kinh ngoại biên và ảnh

hưởng xấu đến sức khỏe như chứng to chướng gan, bệnh đái tháo đường, cao
huyết áp, bệnh tim, viêm cuống phổi, các bệnh về đường hô hấp…. As ở dạng
vô cơ có độc tính cao gấp nhiều lần As ở dạng hữu cơ, trong đó các hợp chất có
chứa As thì hợp chất chứa As (III) độc tính cao hơn As (V), tuy nhiên trong cơ
thể As (V) có thể bị khử về As (III); As(III) tác động vào nhóm - SH của các
enzim do vậy ức chế hoạt động của men. [24], [25]


13

1.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI VÀ ASEN
Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định asen, chì và
cadimi như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ
phân tử UV – VIS, phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES), phổ hấp thụ nguyên tử
ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS),.… Dưới đây là một số phương
pháp xác định cadimi và asen.
1.3.1. Phương pháp phân tích khối lượng.
Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính xác
có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất
phân tích với một thuốc thử thích hợp.
Cadimi thường được kết tủa dưới dạng CdS, CdSO4, CdNH4PO4 sau đó
kết tủa được lọc, rửa, sấy (hoặc nung) rồi đem cân từ đó xác định hàm lượng
chất phân tích.[5]
Asen thường được kết tủa dưới dạng Ag3AsO4, As2S3, Mg(NH4)AsO4 hay
Ag2HAsO4, sau đó kết tủa được lọc, rửa, sấy rồi đem cân từ đó xác định hàm
lượng chất phân tích.[6]
Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân
tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì
vậy phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng
vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn.

1.3.2. Phương pháp phân tích thể tích
Phương pháp phân tích thể tích dựa vào sự đo thể tích dung dịch thuốc
thử của dung dịch chuẩn đã biết nồng độ chính xác được thêm vào dung dịch
chất cần phân tích để tác dụng vừa đủ toàn bộ lượng chất định phân đó.


14

Điểm tương đương là thời điểm lượng thuốc thử tác dụng vừa hết với toàn
bộ chất định phân. Để nhận biết điểm này, ta dùng các chất chỉ thị gây ra hiện
tượng có thể quan sát bằng mắt.
Có thể dùng phương pháp chuẩn độ iot, phương pháp chuẩn độ brom hay
chuẩn độ bicromat để xác định asen.
Nếu dùng chuẩn độ iot, ta chuyển asen về dạng AsO33- bằng H2SO4 loãng
và K2CO3, NaHCO3, sau đó chuẩn độ bằng iot dùng chỉ thị hồ tinh bột tới khi
dung dịch có màu xanh. Cách này xác định được hàm lượng As nằm trong
khoảng từ 0,1% đến vài chục %.
Với chì và cadimi, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ oxi
hoá - khử với các chất chỉ thị khác nhau hay chuẩn độ phức chất.
Đối với chì ta chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ thay thế với
ZnY2- với chất chỉ thị ET-OO hoặc chuẩn độ ngược bằng Zn2+.
Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8
- 12) với chỉ thị ET-OO bằng EDTA,.
Pb2+ + H2Y2- → PbY2- + 2H+
Tuy nhiên, phải cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietanolamin
trước khi tăng pH do chì rất dễ thuỷ phân.
Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: lấy một lượng dư chính xác
EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10 cho tác dụng với Pb2+. Sau đó chuẩn độ EDTA
dư với chỉ thị là ET-OO bằng Zn2+.
Pb2+ + H2Y2-→ PbY2- + 2H+

Zn2+ + H2Y2- (dư) → ZnY2- + 2H+
ZnInd + H2Y2- → Hind + ZnY2(đỏ nho)

(xanh)


15

Cách 3: Chuẩn độ thay thế với chỉ thị ET-OO khi dùng ZnY2-.
Do phức ZnY2- kém bền hơn PbY2- ở pH = 10 nên Zn2+ sẽ bị Pb2+ đẩy ra
khỏi phức ZnY2-. Sau đó, xác định được Pb2+ bằng chuẩn Zn2+:
Pb2- + ZnY2- → PbY2- + Zn2+
ZnInd + H2Y2- → Hind + ZnY2(đỏ nho)

(xanh)

1.3.3. Phương pháp phân tích công cụ.
1.3.3.1. Phương pháp điện hoá
1. Phương pháp cực phổ
Nguyên tắc: để khử các ion kim loại, người ta thay đổi tuyến tính và liên
tục điện áp đặt vào 2 cực làm từ hai kim loại có thế khử khác nhau. Ta có thể
định lượng được ion kim loại dựa vào chiều cao của đường cong Von-Ampe
trong dung dịch ghi cực phổ. Ở các điều kiện xác định, phương trình biểu diễn
dòng giới hạn Igh tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ là:
I = k.C
Cực làm việc mà phương pháp này sử dụng là điện cực giọt thuỷ ngân rơi,
trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm (thường 1 – 5 mV/s) theo thời gian,
đồng thời hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi là ghi dòng. Có thể định lượng
được chất phân tích dựa vào chiều cao của sóng cực phổ thu được và nó có dạng
bậc thang,.

Ưu điểm của phương pháp này là xác định cả chất hữu cơ và vô cơ với
nồng độ 10-5 ÷ 10-6M tuỳ thuộc vào độ lặp lại và cường độ của dòng dư. Với
nồng độ 10-3 ÷ 104M, sai số của phương pháp thường là 2 ÷ 3% và với nồng độ
10-5 M là 5% nếu ở điều kiện nhiệt độ không đổi. Nhược điểm của phương pháp
này là bị ảnh hưởng rất lớn của lượng oxi hoà tan, bề mặt điện cực, dòng tụ điện,
dòng cực đại, nên giới hạn phát hiện kém khoảng 10-5 – 10-6 M.


16

Nhằm tăng độ nhạy đồng thời loại trừ ảnh hưởng trên, các phương pháp
cực phổ hiện đại như: cực phổ sóng vuông (SQWP), cực phổ xung vi phân
(DPP), … cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố cũng đang được đưa
vào để sử dụng.
2. Phương pháp Von-Ampe hoà tan
Giống như phương pháp cực phổ, để xác định nồng độ các chất trong dung
dịch phương pháp Von-Ampe hoà tan dựa vào việc đo cường độ dòng theo hai
bước:
Bước 1: tại thế điện cực xác định, trong khoảng thời gian xác định, trên
bề mặt điện cực làm việc, dùng điện hoá làm giàu chất cần phân tích.
Bước 2: bằng cách phân cực ngược cực làm việc, hoà tan kết tủa đã được
làm giàu, đo và ghi dòng hoà tan. Pic của nguyên tố cần phân tích xuất hiện trên
đường Von-Ampe hoà tan, chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ.
1.3.3.2. Các phương pháp quang phổ.
Cùng với GS-TS Hồ Viết Quý thì năm 2006 nhà giáo ưu tú PGS-TS Phạm
Luận cũng viết cuốn “Phương pháp phân tích phổ nguyên tử”, NXB Đại học Quốc
Gia Hà Nội để giới thiệu một số các phương pháp quang phổ như sau:
1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV – VIS
Đây là phương pháp phổ hấp thụ phân tử xảy ra trong vùng UV- VIS. Ở
điều kiện thường (trạng thái cơ bản), các nhóm phân tử, phân tử của chất bền

vững và nghèo năng lượng. Trong các liên kết (л, ∂ , n) các điện tử hoá trị sẽ
chuyển lên mức năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích) khi có chùm sáng
với năng lượng thích hợp chiếu vào (hấp thụ năng lượng chùm sáng). Hiệu số
giữa hai mức năng lượng (kích thích Em và cơ bản Eo) chính là năng lượng từ
nguồn sáng mà phân tử hấp thụ để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất.