Nghiên cứu phương pháp xác định hàm lượng một số kim loại trong sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em bằng kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------TRẦN KHÁNH CHI

Trần Khánh Chi

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT
SỐ KIM LOẠI TRONG SẢN PHẨM DINH DƯỠNG CÔNG
THỨC DÀNH CHO TRẺ EM BẰNG KỸ THUẬT QUANG PHỔ
HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHỐ: 2014A

Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Trần Khánh Chi

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KIM
LOẠI TRONG SẢN PHẨM DINH DƯỠNG CÔNG THỨC DÀNH CHO
TRẺ EM BẰNG KỸ THUẬT QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Công nghệ thực phẩm

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. Vũ Hồng Sơn

Hà Nội – 2017


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iv
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ viii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................... 2
1.1. Giới thiệu chung về sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em...... 2
1.1.1. Định nghĩa và đặc điểm của sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho
trẻ em 2
1.1.2. Thành phần sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em .................. 2
1.1.3. Vấn đề sử dụng sản phẩm dinh dưỡng dành cho trẻ em hiện nay ............... 3
1.2. Giới thiệu chung về kim loại chì...................................................................... 4
1.2.1. Cơng thức hóa học, tính chất vật lý và một số dạng hợp chất thường tồn
tại của chì (Pb) ........................................................................................................... 4
1.2.2. Ảnh hưởng của chì (Pb) lên sức khỏe con người nói chung trẻ em nói
riêng 5
1.2.3. Quy định về hàm lượng của chì (Pb) trong sản phẩm dinh dưỡng công
thức dành cho trẻ em ................................................................................................. 6
1.2.4. Các vụ ngộ độc liên quan đến chì ................................................................... 7
1.3. Các kỹ thuật xác định hàm lượng kim loại .................................................... 8

1.3.1. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử phổ plasma cặp kết điện tử
kết hợp khối phổ (ICP-MS) ....................................................................................... 8
1.3.2. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử phổ plasma cặp kết điện tử
(ICP-AES) 10
1.4. Sơ lược về kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .......................... 11
1.4.1. Nguyên tắc chung của kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)....... 11
1.4.2. Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử ......................................................... 12
1.4.3. Kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa (F-AAS) ................................................. 13
1.4.4. Kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa dùng lò graphite (GF-AAS) ....... 14

i


1.4.5. Kỹ thuật nguyên tử hóa hơi lạnh Hydride (H-AAS).................................... 15
1.4.6. Một số ứng dụng của phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) ......... 16
1.5. Các phương pháp xử lý mẫu thực phẩm xác định kim loại nặng .............. 17
1.5.1. Kỹ thuật tro hóa khơ (vơ cơ hóa khơ) ........................................................... 18
1.5.2. Kỹ thuật tro hóa ướt (bằng acid đặc oxy hóa mạnh) ................................... 20
1.5.3. Kỹ thuật xử lý ướt mẫu trong lị vi sóng ....................................................... 21
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 23
2.1.1. Kim loại chì (Pb)............................................................................................ 23
2.1.2. Sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em ..................................... 23
2.3. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất, thuốc thử ...................................................... 24
2.3.1. Các thiết bị cơ bản ......................................................................................... 24
2.3.2. Dụng cụ thí nghiệm ....................................................................................... 26
2.3.3. Hóa chất, thuốc thử....................................................................................... 26
2.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 27
2.4.1. Phương pháp thu thập mẫu và xử lý mẫu ban đầu ..................................... 27
2.4.2. Phương pháp xử lý mẫu................................................................................ 27

2.4.3. Nghiên cứu thông số kỹ thuật hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử
(AAS) để xác định hàm lượng chì (Pb) ................................................................... 29
2.5. Thẩm định phương pháp phân tích chì ........................................................ 33
2.5.1. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn ............................................................. 33
2.5.2. Tính đặc hiệu và chọn lọc ............................................................................. 35
2.5.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ................................................. 36
2.5.4. Độ chính xác .................................................................................................. 37
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 40
3.1. Nghiên cứu phương pháp xử lý mẫu .............................................................. 40
3.2. Khảo sát điều kiện phân tích chì trên máy AAS (Analytik jena) hệ GFAAS 41
3.2.1. Lựa chọn kỹ thuật bổ chính nền ................................................................... 41

ii


3.2.2. Lựa chọn một số thơng số kỹ thuật chính ..................................................... 43
3.2.3. Nghiên cứu tối ưu thơng số chu trình nhiệt ................................................. 43
3.3. Khảo sát thông số của phương pháp xử lý mẫu bằng lị vi sóng.................. 47
3.3.1. Khảo sát công suất xử lý mẫu........................................................................ 48
3.3.2. Khảo sát nhiệt độ xử lý mẫu .......................................................................... 49
3.3.3. Khảo sát thời gian xử lý mẫu......................................................................... 49
3.4. Xác định giá trị sử dụng phương pháp phân tích chì ................................... 51
3.4.1. Đánh giá độ chọn lọc của phương pháp ....................................................... 51
3.4.2. Khảo sát khoảng tuyến tính và đường chuẩn ............................................... 52
3.4.3. Giới hạn pháp hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương
pháp 54
3.4.4. Đánh giá độ lặp lại và độ thu hồi của phương pháp .................................... 56
3.4.5. Quy trình phân tích kim loại chì trong sản phẩm dinh dưỡng cơng thức
dành cho trẻ em. ....................................................................................................... 58
3.5. Kết quả phân tích một số mẫu thực ............................................................... 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 60
Kết luận .................................................................................................................. 60
Kiến nghị .................................................................................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 62

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng
mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thơng tin
trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 30 tháng 3 năm 2017
Học viên

Trần Khánh Chi

iv


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, Tơi đã nhận được sự hướng dẫn của TS. Vũ
Hồng Sơn; sự giúp đỡ của các thầy, các cô thuộc Bộ môn Quản lý chất lượng,
Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm (Trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội); Ban Giám đốc và ban chủ nhiệm Khoa Xét nghiệm cùng bạn bè đồng
nghiệp thuộc Khoa Xét nghiệm – Trung tâm Y tế Dự phịng Hà Nội.
Nhân dịp này Tơi xin được bày tỏ sự biết ơn chân thành tới: TS. Vũ Hồng
Sơn, các thầy, cô, bạn bè đồng nghiệp và người thân trong gia đình đã tạo mọi
điều kiện tốt nhất và kịp thời động viên, hỗ trợ Tôi trong những lúc khó khăn để

Tơi hồn thành các nội dung nghiên cứu của luận văn./.
Hà Nội, ngày 30 tháng 3 năm 2017
Học viên

Trần Khánh Chi

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu viết tắt tiếng Anh
Ký hiệu
Tiếng Anh
AAS
Atomic Absorption
Spectrophotometric
AOAC
The association of analytical
communities
CDC
Centers for Disease Control and
Prevention
CODEX
Alimentarius
CODEX
STAN
EC
F-AAS
FAO
FDA

CODEX standard
European Commission
Flame - Atomic Absorption
Spectrophotometric
Food and Argiculture
Organization
Food and Drug Administration

GF-AAS

Graphite - Atomic Absorption
Spectrophotometric
H-AAS
Hydride - Atomic Absorption
Spectrophotometric
ICP-AES
Inductively coupled plasma Atomic emission spectrometry
ICP-MS
Inductively coupled plasma Mass spectrometry
ICP-OES
Inductively coupled plasma Optical Emission Spectrometry
LOD
Limit of Detection
LOQ
Limit of Quantitation
NIST
The National Institute of
Standards and Technology
R

Recovery
RSD
Relative standard deviation
SD
Standard deviation
WHO
World Heath Organization
Ký hiệu viết tắt tiếng Việt
Ký hiệu
Tiếng Việt
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam

vi

Nghĩa tiếng Việt
Quang phổ hấp thụ nguyên tử
Hiệp hội Cộng đồng Phân tích
Trung tâm kiểm sốt dịch bệnh
Hoa Kỳ
Ủy ban Tiêu chuẩn Hóa thực
phẩm Quốc tế (được thành lập
bởi WHO và FAO);
Tiêu chuẩn Quốc tế
Hội đồng châu Âu
Quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa
Tổ chức lương thực thế giới
Cục quản lý Thực phẩm và

Dược phẩm Hoa Kỳ
Quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphite
Quang phổ hấp thụ nguyên tử phản ứng hydryt hóa
Quang phổ phát xạ - quy nạp
điện plasma
Phương pháp cảm ứng cao tần
ghép nối khối phổ
Quang phổ phát xạ tối ưu –
quy nạp điện plasma
Giới hạn phát hiện
Giới hạn định lượng
Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật
quốc gia Hoa Kỳ
Độ thu hồi
Độ lệch chuẩn tương đối
Độ lệch chuẩn
Tổ chức Y tế thế giới


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.2. So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích ............................ 10
Bảng 2.1. Thơng số cài đặt của thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử GF-AAS...... 28
Bảng 2.2. Chu trình nhiệt trong phương pháp phân tích chì bằng kỹ thuật GF AAS ........................................................................................................................... 29
Bảng 2.3. Độ lặp lại tối đa chấp nhận tại các nồng độ khác nhau ............................ 38
Bảng 2.4. Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau ....................................... 39
Bảng 3.2. Kết quả nghiên cứu lựa chọn phương pháp xử lý mẫu ............................. 40
Bảng 3.3. Chu trình sấy mẫu ..................................................................................... 43
Bảng 3.4. Thơng số của chu trình nhiệt cho hệ thống GF-AAS ............................... 47
Bảng 3.5. Kết quả mẫu song song tính LOD, LOQ ................................................. 55
Bảng 3.6. Độ lặp lại và hiệu suất thu hồi tại nồng độ khác nhau ............................. 57

Bảng 3.7. Kết quả phân tích một số mẫu thực .......................................................... 59

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Tỷ trọng giữa nhập khẩu và xuất khẩu sữa thị trường Việt Nam ............... 3
Hình 1.2. Sản lượng nhập khẩu sữa và sản phẩm sữa thị trường Việt Nam ............... 4
Hình 1.3. Tác hại của nhiễm độc chì đến trẻ em ở các nồng độ chì khác nhau
trong máu..................................................................................................................... 5
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy AAS. .......................................... 13
Hình 2.1. Hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) ....................................... 25
Hình 2.2. Lị vi sóng phá mẫu ................................................................................... 25
Hình 2.3. Bộ phá mẫu Kjeldahl ................................................................................. 25
Hình 2.4. Các dạng đường quan hệ giữa nhiệt độ tro hóa và độ hấp thụ quang
theo lý thuyết ............................................................................................................. 32
Hình 3.1. Hiệu ứng từ trường Zeeman ...................................................................... 42
Hình 3.2. Quan hệ giữa nhiệt độ tro hóa và độ hấp thụ quang ................................. 44
Hình 3.3. Quan hệ giữa thời gian tro hóa và độ hấp thụ quang ................................ 45
Hình 3.4. Quan hệ giữa nhiệt độ nguyên tử hóa và độ hấp thụ quang ...................... 46
Hình 3.5. Độ hấp thụ quang ở thời gian giữ nhiệt khác nhau với tốc độ nâng nhiệt
1400oC/s, tối đa khảo sát đối với chất chuẩn (C10), mẫu xử lý ướt (U3) ................. 46
Hình 3.6. Độ thu hồi ở các cơng suất khác nhau....................................................... 48
Hình 3.7. Độ thu hồi với các nhiệt độ khác nhau ..................................................... 49
Hình 3.8. Độ thu hồi với thời gian khác nhau ........................................................... 50
Hình 3.9. .................................................................................................................... 51
Hình 3.10. Dạng phổ của 10 lần nước cất (dung dịch trắng) .................................... 51
Hình 3.11. Dạng phổ của 10 lần mẫu thử thêm chuẩn .............................................. 52
Hình 3.12. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn của chì (Pb) ................................... 53
Hình 3.13. Đường chuẩn của chì (Pb) với mẫu thử .................................................. 54

Hình 3.14. .................................................................................................................. 58

viii


LỜI MỞ ĐẦU
Từ rất lâu, trên thế giới cũng như tại Việt Nam việc khai thác và sử dụng
chì trong tất cả các ngành công nghiệp đã trở nên phổ biến. Chì thường có mặt tại
hầu hết các sản phẩm như: ống dẫn, pin dự phòng, bột màu và sơn, các sản phẩm
gốm sứ tráng men, sản phẩm nhựa vinyl, quả cân, đạn và đạn dược, vỏ bọc cáp,
xăng và tấm chắn bức xạ. Do đó sự ơ nhiễm chì, nhiễm độc chì cũng trở nên phổ
biến đặc biệt tại các nước đang phát triển như Việt Nam. Các nguồn ơ nhiễm chì
thường đến từ mơi trường khu khai khống mỏ, đến từ các sản phẩm thông dụng
hàng ngày và len lỏi vào thực phẩm đầu độc con người.
Sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em hay sữa cơng thức dành
cho trẻ em là nguồn thực phẩm chính có hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết
cho trẻ em, đơi khi đóng vai trị thay thế sữa mẹ trong một số bữa ăn hàng ngày.
Theo Tổng cục Thống kê giá trị nhập khẩu sữa tăng từ 58,7 triệu USD năm 1995
đến 1131,2 triệu USD (gấp 19 lần) vào năm 2014 [9], số liệu cho thấy nhu cầu tiêu
thụ các sản phẩm sữa tăng nhanh chóng, tuy nhiên việc kiểm sốt chất lượng các
sản phẩm sữa nói chung đặc biệt sữa cơng thức nói riêng có phần khơng đáp ứng
kịp. Kiểm soát về nguồn gốc xuất xứ, nhãn mác, chất lượng dinh dưỡng, thành
phần tồn dư chất độc (độc tố vi nấm, hóa chất bảo vệ thực vật, kim loại nặng như
chì,…), cho đến năm 2012 mới có đủ căn cứ pháp lý cho sản phẩm dinh dưỡng
công thức dành cho trẻ em. Để giúp các cơ quan quản lý, chúng tơi phát triển một
số kỹ thuật đo có độ chính xác cao như AAS, ICP-OES, ICP-MS … để phân tích
kim loại nặng vì hàm lượng của chúng khá nhỏ (dạng vết). Trong đó AAS có khả
năng phân tích nhanh chì ở dạng vết với độ chính xác cao, ít bị ảnh hưởng bởi
các nguyên tố khác. Việc xây dựng một quy trình phân tích hồn thiện từ q
trình chuẩn bị mẫu, xử lý mẫu và phép phân tích là hết sức cần thiết. Chính vì

vậy đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định hàm lượng một số kim loại
trong sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em bằng kỹ thuật quang
phổ hấp thụ nguyên tử” được lựa chọn.
Mục tiêu của đề tài:
 Nghiên cứu và tối ưu phương pháp xác định hàm lượng chì trong sản
phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em.
 Áp dụng phân tích một số đối tượng mẫu thực tế.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiệu chung về sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em

1.1.1. Định nghĩa và đặc điểm của sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ
em
Ủy ban Tiêu chuẩn Hóa thực phẩm Quốc tế (CODEX)[21] và Bộ Y tế Việt
Nam[1] định nghĩa sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em là sản phẩm
dạng lỏng và dạng bột có thành phần chủ yếu là sữa bị hoặc sữa động vật khác,
có thể bổ sung thêm một số protein nguồn gốc động vật hay thực vật, nhưng phải
đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng cho sự phát triển bình thường của trẻ giai đoạn từ
6 đến 36 tháng tuổi.
Dựa vào định nghĩa trên mà chúng ta cũng thấy được loại sản phẩm này rất
đặc biệt có thành phần phức tạp và đa dạng dinh dưỡng, được chế biến ở 2 dạng:
dạng bột và dạng lỏng, dạng bột (có cơng thức pha cụ thể) thường phổ biến hơn
mà chúng ta hay gọi tắt là sữa bột dành cho trẻ em.
1.1.2. Thành phần sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em
Trên thị trường Việt Nam cũng như trên thị trường thế giới hiện nay có rất

nhiều hãng sản xuất sản phẩm dinh dưỡng cơng thức dành cho trẻ em, sản phẩm
có thành phần tương đối giống nhau là sữa bột tách béo, có bổ sung protein có
nguồn gốc động vật (bị), đa dạng chất béo, đa dạng vitamin và khoáng chất và
một số chất phụ gia chế biến. Điều này có được do quy định của các nước cũng
như tiêu chuẩn quốc tế đã có nhưng quy định nghiêm ngặt về thành phần nguyên
liệu và thành phần của sản phẩm cuối cùng của dạng sản phẩm này, chúng ta có
thể tham khảo các quy định QCVN 11-3:2012, CODEX STAN 156-1987,
CF/CS/NUT/IF/65 Final 18 May 2003(EC), phần 412(i) của FFDCA và 21 CFR
107.100 (FDA-Mỹ), ….
Do thành phần là sự phối trộn của rất nhiều bán thành phẩm khác nhau và
bao bì kim loại của sản phẩm làm nên nguy cơ tồn dư các kim loại nặng như chì,
asen, cadimi, thủy ngân, thiếc trong sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ
em là cao.

2


1.1.3. Vấn đề sử dụng sản phẩm dinh dưỡng dành cho trẻ em hiện nay
Việt Nam là một đất nước nơng nghiệp nhưng việc ni bị lấy sữa mới
phát triển trong nhưng năm gần đây tuy nhiên chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ
nội địa, vì vậy lượng lớn sữa và các sản phẩm sữa (trong đó bao gồm cả sữa công
thức cho trẻ em) vẫn nhập khẩu. Theo số liệu thống kê của tổng cục thống kê từ
năm 1995-2014 cho thấy trị giá sữa nhập khẩu chiếm khoảng 0,7-0,8% trị giá
nhập khẩu tất cả các mặt hàng nhập khẩu [9] .
2014
2012
2010
2008

2006

2004
2002
2000
0%

20%

40%

60%

80%

100%

Sữa và sản phẩm tiêu thụ trong nước (triệu USD)
Sữa và sản phẩm từ sữa xuất khẩu (triệu USD)

Hình 1.1. Tỷ trọng giữa nhập khẩu và xuất khẩu sữa thị trường Việt Nam
Theo Hình 1.1 ta thấy tỷ trọng sữa tiêu thụ trong nước và xuất khẩu [10] theo
các năm có sự đảo chiều từ chủ yếu để xuất khẩu sang chủ yếu để tiêu thụ trong
nước. Cụ thể từ năm 2000 – 2002, sữa nhập khẩu để tái xuất khẩu, tuy nhiên từ
năm 2003 trở về đây sữa nhập khẩu chủ yếu để tiêu thụ trong nước, nhất là
những năm gần đây (2007 – 2014) tỷ lệ này chiếm hơn 90%.

3


Sữa và sản phẩm từ sữa nhập khẩu (triệu
USD)

1200
1000
800
600
400
200
0
1990

1995

2000

2005

2010

2015

Hình 1.2. Sản lượng nhập khẩu sữa và sản phẩm sữa thị trường Việt Nam
Chúng ta có thể thấy từ sản lượng sữa nhập khẩu tăng nhanh theo các năm,
cho đến 2014 sản lượng nhập khẩu sữa tăng hơn 19 lần so với năm 1995 (Hình
1.2). Năm 2000 là thời điểm đột biến về thị trường sữa và sản phẩm sữa trong đó
có sữa bột cho trẻ em hay sản phẩm dinh dưỡng công thức dành cho trẻ em, trong
khi vấn đề quản lý an tồn thực phẩm trong những năm đó đối với mặt hàng này
có phần lỏng lẻo vì chưa có quy định rõ ràng từ khái niệm, chất lượng đến ghi
nhãn và quảng cáo sản phẩm. Thế nên mới có sự tranh cãi về chất lượng sữa XO
(Hàn Quốc) nhiễm chì [3], vi phạm nhãn mác, vi phạm về quảng cáo mà đến tận
ngày hơm nay vẫn cịn là vấn đề cả xã hội quan tâm.
1.2.

Giới thiệu chung về kim loại chì

1.2.1. Cơng thức hóa học, tính chất vật lý và một số dạng hợp chất thường tồn tại
của chì (Pb)
Cơng thức hóa học của chì là Pb. Ngun tử số 82 và trọng lượng nguyên tử
207,2. Chì là một kim loại màu xanh xám dễ bị xỉn màu trong khơng khí với một
màu xám tối. Tỷ trọng của chì là 11,34 g/cm3. Điểm nóng chảy thấp 327,46°C
(621,43°F).
Chì tự nhiên chiếm 0,002% vỏ trái đất. Bao gồm các loại quặng: galena
(sunfua chì), anglesite (chì sulfat), cerussite (chì cacbonat), mimetit (chì clo
arsenat) và pyromorphite (chì clo phosphate).
Chì vơ cơ là dạng chì tìm thấy trong sơn, đất, bụi và các sản phẩm tiêu dùng
khác nhau. Màu sắc khác nhau phụ thuộc vào dạng hoá học và các dạng phổ biến

4


nhất là chì trắng (hợp chất chì cacbonat), chì vàng (chì cromat, chì monoxide)
hoặc chì đỏ (chì tetraoxit).
Chì hữu cơ rất nguy hiểm vì chúng được hấp thụ qua da và có độc tính cao đối
với não và hệ thống thần kinh trung ương nhiều hơn là chì vơ cơ. Tetra-ethyl chì là
dạng chì sử dụng trong xăng. Sự đốt cháy của chì hữu cơ khi nó được thêm vào
xăng như một chất phụ gia nhiên liệu dẫn đến sự phóng thích chì vào bầu khí quyển.
1.2.2. Ảnh hưởng của chì (Pb) lên sức khỏe con người nói chung trẻ em nói riêng
Dù chì tồn tại ở dạng hữu cơ hay vơ cơ đều được xếp vào nhóm độc tố đối
với cơ thể người. Trong mơi trường nó bị thải ra từ hoạt động của các ngành
công nghiệp, công nghiệp… gây ơ nhiễm. Nó có thể xâm nhập vào cơ thể con
người qua chuỗi thức ăn như: nước uống, không khí, thức ăn (động vật, thực vật),
thực phẩm chế biến nhiễm chì. 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.
Chì trong cơ thể được phân phối đến não, gan, thận và xương. Chì được lưu
trữ trong răng, xương và tích tụ theo thời gian. Tiếp xúc với con người có thể
được đánh giá trực tiếp thơng qua đo lường chì trong máu, qua răng hoặc xương
(xương và răng phản ánh phơi nhiễm tích luỹ) [31].

Hình 1.3. Tác hại của nhiễm độc chì đến trẻ em ở các nồng độ chì khác
nhau trong máu

5


Hàm lượng chì trong máu khoảng 30 µg/dl thì nó ngăn cản q trình sử
dụng oxy để oxy hóa glucoza tạo ra năng lượng cho q trình sống, do đó làm cơ
thể mệt mỏi. Ở nồng độ cao hơn 80 µg/dl có thể gây nên thiếu máu do thiếu
hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu khoảng 50 đến 80 µg/dl gây ra rối loạn
chức năng của thận và phá hủy não [31].
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 cịn 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 cịn 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.
Ở trẻ em, nhiễm độc chì cấp tính khiến các em trở nên cáu kỉnh, kém tập

trung, ói mửa, dáng đi khơng vững, lên cơn kinh phong. Trường hợp mãn tính,
các em có dấu hiệu chậm trí, hay gây gổ, đau bụng, thiếu máu, suy nhược cơ bắp,
suy thận, đơi khi có thể đưa tới tử vong.
1.2.3. 1.2.3. Quy định về hàm lượng của chì (Pb) trong sản phẩm dinh dưỡng cơng
thức dành cho trẻ em
Năm 1987 FAO (CODEX STAN) và WHO đã thiết lập giá trị cho hàm
lượng chì đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu đựng được đối với trẻ sơ sinh và
thiếu nhi là 0,025 mg/kg thể trọng, đến năm 1993 giá trị này được áp dụng cho
tất cả các lứa tuổi, năm 1999 duy trì cho mức đáp ứng này [22].
CODEX STAN 193-1999 (thông qua năm 1995; Sửa đổi năm 1997, 2006,
2008, 2009; Sửa đổi năm 2009) đã quy định mức tối đa cho hàm lượng chì chấp
nhận trong sản phẩm sữa công thức cho trẻ em là dưới 0,02 mg/kg sữa pha theo
công thức.

6


Năm 2014 trong báo cáo hội thảo lần thứ 8 của Ủy ban CODEX (tổ chức
thuộc các chương trình tiêu chuẩn thực phẩm của FAO và WHO) về các chất gây
ô nhiễm trong thực phẩm, đã đưa ra dự thảo mức tối đa của chì trong sữa bột
cơng thức và sản phẩm dinh dưỡng cơng thức cho các mục đích y tế đặc biệt
dành cho trẻ em, giảm mức giới hạn tối đa từ 0,02 mg/kg(L) xuống cịn 0,01
mg/kg(L) tính trên sữa pha chuẩn theo công thức nhà sản xuất [23].
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 82:2011 BYT) [2], hàm lượng cho phép đối với chì là dưới 0,02 mg tính trên 1000
mL sữa pha chuẩn theo cơng thức của nhà sản xuất phù hợp với quy định quốc tế.
1.2.4. 1.2.4. Các vụ ngộ độc liên quan đến chì
Bắt đầu từ tháng 5 năm 2004, sau khi tái định cư 242 trẻ em tị nạn, chủ yếu
là từ châu Phi, người ta phát hiện ra rằng một số lượng đáng kể trẻ em từ 6 tháng

đến 15 tuổi đã có lượng chì trong máu tăng sau khi đến Mỹ. Hầu hết trẻ em được
tái định cư đến một tiểu bang có chính sách kiểm tra sức khoẻ ban đầu có lượng
chì trong máu ban đầu <10 microgram/dl. Việc kiểm tra máu đầu tiên được thực
hiện trong vòng 90 ngày kể từ khi trẻ đến; Lần thứ hai được thực hiện từ 3 đến 6
tháng sau khi được định cư tại nơi thường trú. Và theo điều tra thống kê của CDC
thì tỷ lệ trẻ em nhiễm chì có giảm nhưng vẫn cịn tiếp diễn tại Mỹ, và nguy cơ thì
vẫn cịn đó khi tỷ lệ trẻ em có hàm lượng chì trong máu ở mức 5-9 µg/dL chiếm
tỷ lệ cao.
Ngộ độc chì vẫn tiếp tục là vấn đề tái phát cho trẻ em tị nạn tái định cư tại
Mỹ. Mặc dù ít được biết về việc tiếp xúc chì ở đất nước này, dữ liệu thu thập
được và nghiên cứu hỗ trợ rằng phần lớn trẻ em bị ngộ độc sau khi tái định cư
đến Mỹ [19].
Ở Việt Nam chưa có chương trình giám sát trên diện rộng về vấn đề này,
tuy nhiên theo các cuộc điều tra của Viện Nghiên cứu Khoa học và Bảo hộ Lao
động Việt Nam thuộc tổng Liên đoàn Lao Động Việt Nam tại các làng nghề tái
chế chì, trên 235 trẻ em từ 0-18 tuổi. Kết quả cho thấy 31,1% trẻ có chì máu ở
mức ≤10µg/dL và 68,9% trẻ có chì máu ở mức >10µg/dL (từ 10 – 44,9µg/dL),

7


nhóm trẻ ≤6 tuổi có chì máu là 18,2 ± 9,3 µg/dL, cao hơn so với chì máu ở nhóm
>6 tuổi (14,3 ± 7,0 µg/dL) [5].
Đâu đó hàng năm trên các mặt báo chúng ta cũng thấy xuất hiện các vụ
ngộ độc chì trên trẻ em, hay các vụ bê bối về thực phẩm bẩn liên quan đến nhiễm
chì vẫn xảy ra. Vào tháng 5/2016 tại Việt Nam, nước uống C2 và Rồng Đỏ
nhiễm chì, nhưng sau gần 3 tháng chỉ thu hồi được 3% [12]; Tháng 6/2015, tập
đoàn Nestle ở Ấn Độ đã phải rút toàn bộ sản phẩm mì Maggi ra khỏi thị trường
nước này, sau khi các báo cáo về lượng chì dư thừa trong sản phẩm làm lan rộng
lo ngại trong người tiêu dùng. Tại Ấn Độ, giới hạn tối đa cho phép đối với chì

trong một sản phẩm là 2,5 phần triệu. Tuy nhiên, theo kết quả kiểm tra phần lớn
gói mì đều vượt trên ngưỡng này [4].
Vậy sản phẩm dinh dưỡng công thức (sữa cơng thức) dành cho trẻ em có
thực sự an tồn, khi sự phơi nhiễm chì rất phổ biến khắp nơi trên thế giới từ nước
phát triển đến nước đang phát triển. Và vấn đề sữa XO của năm 2006 [3] là vấn
đề tranh cãi có thể đưa ra kết luận như thế nào ta có thể dựa vào kết quả của
nghiên cứu này.
1.3.

Các kỹ thuật xác định hàm lượng kim loại

1.3.1. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử phổ plasma cặp kết điện tử kết
hợp khối phổ (ICP-MS)
Nguyên tắc của phương pháp: Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled
Plasma) dùng để chỉ ngọn lửa plasma tạo thành bằng dịng điện có tần số cao (cỡ
MHz) được cung cấp bằng một máy phát Radio Frequency Power (RFP). Ngọn
lửa plasma có nhiệt độ rất cao có tác dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu cần
phân tích thành dạng ion. MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối
hay chính xác hơn là theo tỷ số giữa số khối và điện tích (m/Z). Phương pháp
phân tích này dựa trên các nguyên tắc của sự bay hơi, phân tách, ion hóa của các
nguyên tố hóa học khi chúng được đưa vào mơi trường plasma có nhiệt độ cao.
Sau đó các ion này được phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số khối lượng/điện tích
(m/z) của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lượng có từ tính và độ phân giải cao
phát hiện, khuyếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kỹ thuật số [27].

8


Đối tượng của phương pháp: Xác định hàm lượng các kim loại trong các
các đối tương mẫu khác nhau như địa chất, hóa học, nơng nghiệp, thực phẩm, y

dược,…thuộc các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột, mẫu quặng, mẫu khí.
Ưu điểm của phương pháp: Từ khi xuất hiện plasma cảm ứng với các tính
năng và ưu điểm về vận hành hơn hẳn các nguồn hồ quang và tia điện thì một
cơng cụ mới đã dần dần được phát triển thành một tổ hợp ICP ghép với một khối
phổ kế. Hai ưu điểm nổi bật của ICP-MS là có độ phân giải cao và dễ tách các
nhiễu ảnh hưởng lẫn nhau do đó có thể phát hiện được hầu hết các nguyên tố
trong bảng tuần hoàn.
Phương pháp ICP – MS ra đời vào đầu những năm 80 của thế kỉ trước và
ngày càng chứng tỏ là kỹ thuật phân tích có ưu điểm vượt trội so với các kỹ thuật
phân tích khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ
plasma cảm ứng (ICP-AES hay ICP-OES)….
Nhược điểm của phương pháp: Giá thành đầu tư rất đắt và cũng có một số
ảnh hưởng nhất định như ảnh hưởng của tốc độ bơm mẫu không đồng đều dẫn tới
kết quả phân tích cũng có lệch tương đối CV khoảng 5% đối với mẫu có hàm
lượng thấp thì CV có thể lên tới 10-20%, một ảnh hưởng nữa của ICP-MS là sự
trùng số khối của một số đồng vị, với mẫu nền phức tạp thì sự trùng số khối có
thể xảy ra.
Một số cơng trình nghiên cứu xác định kim loại nặng bằng phương pháp
ICP-MS: Các tác giả Vũ Văn Tú, Phạm Hải Long, Nguyễn Thị Huệ đã xây dựng
được phương pháp định lượng vết của 4 kim loại nặng: Cd, Cu, Pb và Zn bằng
ID-ICP-MS trong sữa bột. Kết quả đạt được cho thấy Các đồng vị
Pb207 và

68

110

Cd,

65

Cu,

Zn đã được sử dụng trong đồng vị pha lỗng. Tìm thấy một phương

pháp xử lý mẫu sữa thích hợp trong lị vi sóng với 0,2 g sữa bột. Giới hạn phát
hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) tương ứng là 2,0 đến 16 μg.kg-1 và 6,0
đến 48 μg.kg-1. Độ thu hồi từ 88 đến 104%. Độ lệch chuẩn tương đối nhỏ hơn 2%
[14].

9


Bảng 1.2. So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích
ICP-MS
(ppb)
As
< 0,050
Al
< 0,010
Ba
< 0,005
Be
< 0,050
Bi
< 0,005
Cd
< 0.010
Ce
< 0.005

Co
< 0,005
Cr
< 0,005
Cu
< 0,010
Gd
< 0,005
Ho
< 0,005
In
< 0,010
La
< 0,005
Li
< 0,020
Mn
< 0,005
Ni
< 0,005
Pb
< 0,005
Se
< 0,10
Tl
< 0,010
U
< 0,010
Y
< 0,005

Zn
< 0,02
(KPH : không phát hiện được)

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

Nguyên tố

ICP-AES
(ppb)
< 20
< 3,0
< 0,2
< 0,5
< 20
< 3,0
< 15
< 10
< 10
< 5,0
< 5,0
< 1,0
< 30
< 0,05
<1
< 0,5
< 10
< 20
< 50
< 30
< 30
< 0,5
< 1,0

F-AAS
(ppb)
< 500

< 50
< 50
<5
< 100
<5
< 200000
< 10
< 10
<5
< 4000
< 80
< 80
< 4000
<5
<5
< 20
< 20
< 1000
< 40
< 100000
< 500
<2

GFA-AAS
(ppb)
<1
< 0,5
< 1,5
< 0,05
<1

< 0,03
KPH
< 0,5
< 0,15
< 0,5
KPH
KPH
< 0,5
KPH
< 0,5
< 0,06
< 0,5
< 0,5
<1
< 1,5
KPH
KPH
< 0,01

1.3.2. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử phổ plasma cặp kết điện tử (ICPAES)
Nguyên tắc của phương pháp: Mẫu phân tích được chuyển thành hơi của
nguyên tử hay ion tự do trong môi trường kích thích bằng cách dùng nguồn năng
lượng phù hợp. Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ phát xạ của nguyên tố cần phân
tích nhờ máy quang phổ. Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng
theo những yêu cầu đã đặt ra [27].
Đối tượng của phương pháp: Xác định hàm lượng các kim loại trong các
đối tương mẫu khác nhau như địa chất, hóa học, nông nghiệp, thực phẩm, y
dược,…thuộc các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột, mẫu quặng, mẫu khí.
Ưu điểm của phương pháp: Có độ nhạy rất cao (10-5-10-8 M) và độ chính
xác cao (sai số dưới 10%). Phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong một mẫu

10


mà khơng cần tách riêng, tiêu tốn ít mẫu, có thể kiểm tra được độ đồng nhất về
thành phần của vật mẫu ở những vị trí khác nhau. Kết quả phổ thu được ghi trên
phim ảnh có thể lưu trữ, khi cần thiết có thể đánh giá hay xem xét lại mà khơng
cần phải có mẫu phân tích.
1.4.

Sơ lược về kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

1.4.1. Nguyên tắc chung của kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu ta chiếu một chùm tia sáng có
những bước sóng (tần số xác định) vào đám hơi nguyên tử đó, thì các ngun tử
tự do đó sẽ hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với những tia
bức xạ mà nó có thể phát ra được trong q trình phát xạ của nó. Lúc này ngun
tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và nó chuyển lên trạng
thía kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Đó là tính chất đặc trưng
của nguyên tử ở trạng thái hơi. Q trình đó được gọi là q trình hấp thụ năng
lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử của nguyên tố
đó. Phổ sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thụ nguyên tử [6].
Nếu gọi năng lượng của tia sáng đã bị nguyên tử hấp thụ là XE thì chúng ta
∆E = (Cm - Eo) = hv hay là ∆E = h.c / λ

có:
Trong đó

Eo và Cm là năng lượng của nguyên tử ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích
thích m;
h là hằng số Plank;

c là tốc độ của ánh sáng trong chân không;
λ là độ dài sóng của vạch phổ hấp thụ.
Như vậy, ứng với mỗi giá trị năng lượng ∆E; mà nguyên tử đã hấp thụ ta sẽ
có một vạch phổ hấp thụ với độ dài sóng đi đặc trưng cho q trình đó, nghĩa là
phổ hấp thụ của nguyên tử cũng là phổ vạch.
Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất cả các bức xạ mà nó có thể phát ra
được trong q trình phát xạ. Quá trình hấp thụ chỉ xảy ra đối với các vạch phổ
nhạy, các vạch phổ đặc trưng và các vạch cuối cùng của các nguyên tố. Cho nên
đối với các vạch phổ đó q trình hấp thụ và phát xạ là hai quá trình ngược nhau.
Theo phương trình nếu giá trị năng lượng ∆E là dương ta có quá trình phát xạ;

11


ngược lại khi giá trị ∆E là nm ta có q trình hấp thụ. Chính vì thế, tùy theo từng
điều kiện cụ thể của nguồn năng lượng dùng để nguyên tử hóa mẫu và kích thích
ngun tử mà q trình nào xảy ra là chính, nghĩa là nếu kích thích nguyên tử:
+ Bằng năng lượng Cm ta có phổ phát xạ nguyên tử,
+ Bằng chùm tia đơn sắc ta có phổ hấp thụ nguyên tử.
Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử 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). Phần tử hấp thụ năng lượng của tia bức xạ hv là các
nguyên tử tự do trong đám hơi đó. Do đó, muốn có phổ hấp thụ nguyên tử trước
hết phải tạo ra được đám hơi nguyên tử tự do, và 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. Khi đó các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của
chùm tia đó và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó.
1.4.2. Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử
Hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử phải bao gồm các phần cơ bản sau
đây:

Phần 1. Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố phân tích (vạch
phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp
thụ chứa các nguyên tử tự do của nguyên tố. Đó là các đèn canh rỗng (HCL), các
đèn phóng điện khơng điện cực (EDL), hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được
biến điệu.
Phần 2. Hệ thống ngun tử hóa mẫu phân tích. Hệ thống này được chế tạo
theo hai loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu. Đó là kỹ thuật nguyên tử hóa bằng
ngọn lửa đèn khí (lúc này ta có phép đo F-AAS) và kỹ thuật ngun tử hóa
khơng ngọn lửa (lúc này ta có phép đo ETA-AAS).
Phần 3. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ, nó là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ
thu, phân li và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để
phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ.
Phần 4. Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cường độ của
vạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố phân tích). Hệ thống có thể là các trang
bị:

12


+ Đơn giản nhất là một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ,
+ Một máy tự ghi lực của vạch phổ,
+ Hoặc bộ hiện số digital,
+ Hay bộ máy tính và máy in (printer).
+ Hoặc máy phân tích (lntergrator).
Với các máy hiện đại cịn có thêm một microcomputer hay microprocessor,
và hệ thống phần mềm. Loại trang bị này có nhiệm vụ điều khiển q trình đo và
xử lí các kết quả đo đạc, vẽ đồ thị, tính nồng độ của mẫu phân tích, v.v... Một
cách tóm tắt, chúng ta có thể minh hoạ một hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên
tử như sơ đồ trong Hình 1.5.

Hình 1.5. Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy AAS.
a) Hệ 1 chùm tia; b) Hệ 2 chùm tia;
1- Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc; 2- Hệ thống nguyên tử hóa mẫu; 3- Hệ
thống đơn sắc và detetctor; 4- Bộ khuếch đại và chỉ thị kết quả đo; 5Microcomputer.
1.4.3. Kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa (F-AAS)
Theo kỹ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để
hóa hơi và ngun tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi q trình xảy ra trong khi
nguyên tử hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn
13


khí, nhưng chủ yếu là nhiệt độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất
nguyên tử hóa mẫu phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa
đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả.
Để tạo ra ngọn lửa, người ta có thể đốt cháy nhiều hỗn hợp khí khác nhau,
bao gồm một khí oxy hóa và một khí cháy, trong các đèn khí thích hợp. Nhưng
với những u cầu đã nói trên thì chỉ có một vài loại đèn khí là tạo ra được ngọn
lửa tương đối phù hợp cho phép đo phổ hấp thụ ngun tử. Đó là những mơi
trường ngun tử hóa mẫu tương đối bền vững và kinh tế. Đặc biệt được ứng
dụng nhiều nhất trong phép đo AAS là ngọn lửa của đèn khí được đốt bằng hỗn
hợp khí: (axetylen và khơng khí nén) hay ngọn lửa của đèn khí (N2O và
axetylen), hay (hydro và axetylen).
1.4.4. Kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa dùng lị graphite (GF-AAS)
Ngun tắc: kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa là q trình ngun tử
hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dịng điện cơng suất
lớn và trong mơi trường khí trơ. Q trình ngun tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn
kế tiếp nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ và
cuối cùng là làm sạch cuvet. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn
nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính
quyết định mọi sự diễn biến của q trình ngun tử hóa mẫu.

Kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa ra đời sau kỹ thuật nguyên tử hóa
trong ngọn lửa. Nhưng kỹ thuật này được phát triển rất nhanh và hiện nay đang
được ứng dụng rất phổ biến, vì kỹ thuật này cung cấp cho phép đo AAS có độ
nhạy rất cao (mức nanogam ppb); có khi gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần phép
đo trong ngọn lửa. Đây là ưu điểm chính của kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn
lửa. Do đó, khi phân tích lượng vết các kim loại trong nhiều trường hợp không
cần thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần xác định. Đặc biệt là khi xác định
các nguyên tố vi lượng trong các loại mẫu của y học, sinh học, dược phẩm, thực
phẩm, nước giải khát, máu, huyết tương.
Tuy có độ nhạy cao nhưng trong một số trường hợp, độ ổn định của phép
đo không ngọn lửa thường kém phép đo trong ngọn lửa, ảnh hưởng của phổ nền
thường rất lớn. Đó là đặc điểm và cũng là nhược điểm của phép đo này. Song với

14


sự phát triển của vật lý và của kỹ thuật đo hiện đại, ngày nay người ta có thể khắc
phục được nhược điểm này khơng khó khăn lắm. Vì thế các hệ thống máy đo phổ
hấp thụ theo kỹ thuật khơng ngọn lửa của những năm 1980 ln ln có kèm
theo hệ thống bổ chính nền và độ ổn định của nó cũng khơng kém các hệ thống
của phép đo trong ngọn lửa và đảm bảo độ nhạy cao cỡ ppb đối với nhiều nguyên
tố.
Đặc điểm nữa của phép đo khơng ngọn lửa là địi hỏi một lượng mẫu tương
đối nhỏ. Thông thường mỗi lần đo chỉ cần lượng mẫu từ 20 đến 50 µL. Do đó
khơng cần nhiều lượng mẫu phân tích, việc chuẩn bị mẫu cũng dễ dàng và khơng
tốn nhiều hóa chất cũng như các dung mơi tinh khiết cao đắt tiền.
1.4.5. Kỹ thuật nguyên tử hóa hơi lạnh Hydride (H-AAS)
Đây là phản ứng của một số Anion của một số nguyên tố với nguyên tử
hydro mới sinh tạo ra hợp chất khí hydrua dạng MeHn (với n = 3,4,5,và 6). Ví
dụ: HgH2, AsH3, AsH5, SbH3, SbH5, SeH4, SeH8, TeH4, TeH3, v.v... Phản ứng

này rất định lượng, trong những điều kiện phù hợp cho mỗi chất. Vì thế nó cũng
được sử dụng để xác định các nguyên tố Hg, As, Se, Te.. trong các đối tượng
khác nhau, như trong quặng, trong nước, trong thực phẩm,.. bằng phép đo phổ
phát xạ và hấp thụ nguyên tử. Song trước hết là mẫu phân tích cẩn được xử lí để
đưa các nguyên tố này về dạng muối của Ion tan trong dung dịch nước mơi
trường axit, ví dụ HgCl2, SbCl5, SnCl4, Na3AsO4, Na2SeO4, Na2TeO4. Sau đó
thực hiện theo các phản ứng sau:
+ Với Hg: HgCl2 + Na2BH4 + HCl → HgH2
+ Với As: AsO43- + Na2BH4 + HCl → AsH3
AsO43- + Na2BH4 + HCl → AsH5
+ Với Se: SeO43- + Na2BH4 + HCl → SeH4
SeO43+Na2BH4+HCl→SeH6
+ Với Te: TeO43- + Na2BH4 + HCl → TeH4
TeO43- + Na2BH4 + HCl → TeH4
Các khí hydrua sinh ra trong các phản ứng trên được khí argon dẫn vào hệ
thống ngun tử hóa mẫu của máy và đo phổ của các nguyên tố theo các điều
kiện thích hợp cho mỗi nguyên tố.

15