Xác định đồng thời hàm lượng vết CdII, PbII VÀ CuII trong trầm tích lưu vực sông Cầu - thành phố Thái Nguyên

Dương Thị Tú Anh và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

86(10): 133 - 137

XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT Cd II, PbII VÀ CuII TRONG TRẦM TÍCH
LƯU VỰC SÔNG CẦU - THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN

Dương Thị Tú Anh1, Cao Văn Hồng2, Trần Thị Khánh Hịa1
1

Trường Đại học Sư phạm- ĐH Thái Nguyên, 2Trường Đại học Quy Nhơn

TÓM TẮT
Cadimi, chì và đồng là những chất gây ơ nhiễm tồn cầu thường có trong các đối tượng nước tự
nhiên, sinh vật học….Chúng sẽ trở nên độc hại khi hàm lượng của chúng trong hệ sinh thái vượt
quá mức cho phép. Chúng có thể gây những ảnh hưởng và nguy hại đối với sức khỏe của lồi
người. Các dạng vơ cơ của chúng có thể là các tác nhân gây ung thư.
Phương pháp Von-ampe hòa tan anot xung vi phân sử dụng điện cực giọt thủy ngân treo đã được
áp dụng để xác định đồng thời Cadimi, chì và đồng trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau.
Phương pháp Von-ampe hịa tan anot xung vi phân có độ chính xác cao và giới hạn phát hiện thấp,
với những điều kiện thích hợp giới hạn phát hiện lần lượt là 0,275 ppb đối với Cadmi; 0,254 ppb
đối với chì và 0,340 ppb đối với đồng. Phương pháp này đã được áp dụng thành cơng trong việc
xác định đồng thời cadmi, chì và đồng trong một số mẫu trầm tích lưu vực sơng Cầu khu vực
thành phố Thái Nguyên cho kết quả có độ lặp lại tốt và sai số nhỏ nằm trong phạm vi cho phép.
Trong các mẫu đã phân tích được cho thấy hàm lượng của chì đều lớn hơn.
Từ khóa: Stripping volammetry, simultaneous, sidement, metal, DPASV


MỞ ĐẦU

Chì (Pb) có trong tự nhiên dưới dạng khoáng
sunfua galen, khoáng cacbonate-cerussite và
sunfat anglessite. Nó có trong đất một lượng
nhỏ, sự hịa tan của chì trong đất tăng lên do
q trình axít hóa trong đất chua. Chì được
tích tụ trong cây trồng và do đó đối với cây
lương thực, thực phẩm có thể dẫn đến sự
độc hại do chì.
Ngày nay hiểm họa mơi trường do sản phẩm
sinh ra từ các động cơ đốt “ xăng chì” và
nguồn nước thải cơng nghiệp địi hỏi phải
kiểm tra hàm lượng chì trong khơng khí,
trong đất và trong nước.
Cadmi (Cd) là một trong rất ít ngun tố
khơng có ích lợi gì cho cơ thể con người.
Nguyên tố này và các dung dịch, các hợp
chất của nó là những chất cực độc thậm chí
chỉ với nồng độ thấp, và chúng sẽ tích lũy
sinh học trong cơ thể cũng như trong các hệ
sinh thái. Một trong những lý do có khả năng
nhất cho độc tính của chúng là chúng can
thiệp vào các phản ứng của các enzime chứa
kẽm. Cadimi cũng có thể can thiệp vào các
q trình sinh học có chứa magiê và canxi
theo cách thức tương tự.


Đồng (Cu) được xem là một nguyên tố dinh
dưỡng đối với cây trồng, nó tham gia một số
men polyphenol oxidaza, có ý nghĩa trong q

trình quang hợp và các q trình đồng hóa của
thực vật. Nhu cầu đồng của cây trồng rất rõ
rệt, đa số cây trồng đều thiếu đồng ( bình
quân trong thực vật khơ chỉ có 10ppm Cu).
Nhiều nước tiên tiến đã bón một lượng
CuSO4 rất lớn, nhưng chưa thấy có hiện
tượng độc hại cho cây. Nhiều tác giả [4,]; [7]
cho rằng sự độc hại của đồng liên quan đến
hàm lượng nhơm hịa tan. Đồng cũng là
ngun tố cần thiết cho sinh vật nhưng chỉ ở
một mức độ nhất định, nếu ít hơn hoặc nhiều
hơn lại có tác dụng ngược lại.
Chính vì vậy việc xác định Cd, Pb và Cu
trong các đối tượng phân tích nói chung và
trong trầm tích nói riêng là rất cần thiết.
Trong bài báo này, chúng tôi sẽ trình bày các
kết quả nghiên cứu, áp dụng phương pháp
von ampe hoà tan anốt xung vi phân
(DPASV) dùng điện cực giọt thuỷ ngân treo (
HDME) để xác định đồng thời hàm lượng vết
CdII, PbII và CuII trong một số mẫu trầm tích
lưu vực Sơng cầu- khu vực Thành phố Thái
Nguyên. Phương pháp von ampe hoà tan anốt
xung vi phân là một trong những phương
pháp có độ chính xác, độ chọn lọc và độ nhạy

Tel: 0988 760319, Email:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

133




Dương Thị Tú Anh và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

cao cho phép xác định đồng thời hàm lượng
vết CdII, PbII và CuII trong nhiều đối tượng
khác nhau [1-10].
THỰC NGHIỆM
Thiết bị và hoá chất
Các phép đo được thực hiện trên hệ thiết bị
phân tích cực phổ VA 797 do hãng Metrohm
(Switzerland) sản xuất, có hệ thống sục khí tự
động với hệ 3 điện cực: Điện cực làm việc là
điện cực giọt thuỷ ngân; điện cực so sánh:
Ag/AgCl, KCl (3M) và điện cực phụ trợ: điện
cực Platin. Các giá trị pH của các dung dịch
được kiểm tra trên máy đo pH Metter Teledo
MP220, Anh.
Tất cả các hoá chất được sử dụng trong q
trình nghiên cứu đều là hố chất tinh khiết
phân tích (PA) của Merck. Các dung dịch
chuẩn CdII, PbII và CuII được pha chế hàng
ngày từ các dung dịch chuẩn gốc nồng độ
1000mg/L của Merck bằng nước cất siêu
sạch. Trước khi tiến hành phân tích điện cực

và bình chứa mẫu được làm sạch bằng dung
dịch HNO3 10% và tráng rửa nhiều lần bằng
nước cất siêu sạch.
Các dụng cụ thuỷ tinh như: bình định mức,
pipét... các chai thuỷ tinh, chai nhựa PE, chai lọ
đựng hoá chất đều được ngâm, rửa sạch và sau
đó tráng bằng nước cất siêu sạch trước khi dùng.
Lấy mẫu và bảo quản mẫu
Mẫu trầm tích được lấy tại hiện trường từ bề
mặt đến độ sâu 20 cm. Lấy khoảng 1kg mẫu
chuyển vào túi polyetylen và được bảo quản
cẩn thận trong khi vận chuyển. Sau đó mẫu
được tiền xử lý bằng cách phơi khô rồi nghiền
nhỏ và sàng qua rây có đường kính lỗ 2mm
để loại bỏ đá, sạn, rễ cây…, mẫu được rải đều
thành lớp mỏng hình trịn trên tấm polyetylen
sạch và chia nhỏ theo phương pháp ¼ hình
nón đến khối lượng cần thiết để thu được mẫu
đại diện cho phân tích.
Quy trình phân hủy mẫu trầm tích
Cân chính xác 1 gam mẫu cho vào bình
Kjeldahl và lần lượt cho vào bình 3ml axit
nitric đậm đặc và 9ml axit clohydric đậm đặc
rồi đun trên bếp điện cho đến khi mẫu bị phân
hủy hết. Thêm nước cất siêu sạch để cơ đuổi
lượng axit cịn dư. Mẫu sau khi được phân
hủy hết để nguội và định mức bằng nước cất
siêu sạch đến 100ml rồi tiến hành định lượng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

86(10): 133 - 137

theo phương pháp Von-Ampe hòa tan anot
xung vi phân.
Quy trình phân tích CdII, PbII và CuII
Quy trình này đã được chúng tôi nghiên cứu,
xây dựng và đã được nêu ở bài báo [3]. Trong
bài báo này chúng tơi áp dụng quy trình đã
xây dựng được để xác định đồng thời hàm
lượng vết CdII, PbII, và CuII trong một số mẫu
trầm tích lưu vực Sơng Cầu khu vực Thành
phố Thái Nguyên.
Các mẫu trầm tích sau khi xử lý được định
mức bằng nước cất siêu sạch tới thể tích nhất
định. Sau đó lấy chính xác một thể tích dung
dịch nghiên cứu và một thể tích nhất định
dung dịch đệm axetat sao cho pH dung dịch
bằng 4,7; nhúng hệ điện cực vào dung dịch
cần đo. Sục khí với thời gian 90s rồi điện
phân làm giàu ở -0,9V trong thời gian 60s, tốc
độ quay cực là 2000 vòng /min. Sau khi kết
thúc giai đoạn điện phân làm giàu, ngừng
quay cực, để dung dịch yên tĩnh 15s, sau đó
quét thế theo chiều dương từ -0,9V đến 0V
bằng kỹ thuật xung vi phân để hoà tan các
kim loại với biên độ xung bằng 50mV; bề
rộng xung 40ms; thời gian bước nhảy thế
bằng 0,2s; bước nhảy thế bằng 5mV; tốc độ
quét thế bằng 25mV/s đồng thời ghi đường

von -ampe hòa tan anot. Để xác định hàm
lượng CdII, PbII, và CuII chúng tôi lựa chọn
phương pháp thêm chuẩn.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Ảnh hưởng của thành phần và nồng độ axít
đến q trình xử lý mẫu
Q trình phân hủy mẫu sinh học và mơi
trường theo phương pháp vơ cơ hóa ướt địi
hỏi sử dụng các axít mạnh làm tác nhân phân
hủy và oxi hóa mẫu. Do vậy phải lựa chọn
thành phần và tỷ lệ các loại axít sao cho q
trình phân hủy mẫu triệt để nhưng khơng làm
mất lượng ion kim loại cần phân tích có trong
mẫu nghiên cứu.
Axít nitric đặc có tính oxi hóa mạnh nhưng có
nhiệt độ sơi thấp 1210C nên nếu chỉ sử dụng
axít này để vơ cơ hóa mẫu thì mẫu sẽ khơng
bị phân hủy triệt để. Khi axít nitric kết hợp
với axít clohydric, nó tạo thành nước cường
toan, do vậy người ta thường sử dụng hỗn hợp
này để phân hủy mẫu [7]. Quá trình và kết
quả khảo sát ảnh hưởng của thành phần và

134




Dương Thị Tú Anh và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ

nồng độ axít đến q trình xử lý mẫu đã được
chúng tơi trình bày trong tài liệu [1].
Các kết quả khảo sát cho thấy khi sử dụng
hỗn hợp hai axít HNO3 và HCl đậm đặc với
tỷ lệ HNO3 : HCl là 3:9 thì hiệu suất thu hồi
tốt nhất, đạt 98,2; 97,6 và 97% đối với Cd;Pb
và Cu với thời gian phân hủy chỉ cần 2h.
Chính vì vậy chúng tơi sử dụng hỗn hợp hai
axít với tỷ lệ và thành phần HNO3 : HCl là 3:9
để phân hủy mẫu trong q trình nghiên cứu.

86(10): 133 - 137

Kết quả phân tích một số mẫu trầm tích
Trên cơ sở các điều kiện tối ưu cũng như quy
trình phân tích chung cho phép xác định đồng
thời CdII, PbII, và CuII đối với các đối tượng
phân tích khác nhau đã được chúng tơi nghiên
cứu, chọn lựa và đã nêu trong bài báo
[1,3].Trong bài báo này chúng tơi tiến hành áp
dụng phân tích với một số mẫu trầm tích lưu
vực sơng Cầu khu vực thành phố Thái Nguyên.

Bảng 1. Vị trí lấy mẫu và thời gian lấy mẫu
Đợt
lấy mẫu

TT

Kí hiệu mẫu

Vị trí lấy mẫu

1

TTSC-1

Phía trên cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ

2

TTSC-2

Phía dưới cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ

3

TTSC-3

Khu Bến Tượng

1

TTSC-1

Phía trên cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ

2

TTSC-2

Phía dưới cổng xả nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ

Thời gian lấy mẫu
29/10/2010
29/10/2010

1

29/10/2010
28/11/2010
28/11/2010

2

3

TTSC-3

Khu Bến Tượng

1

TTSC-1

Phía trên cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ

31/12/2010

2

TTSC-2

Phía dưới cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ

31/12/2010

3

TTSC-3

Khu Bến Tượng

1

TTSC-1

Phía trên cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ

2

TTSC-2

Phía dưới cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ

3

TTSC-3

28/11/2010

3

31/12/2010
04/03/2011
04/03/2011

4

Khu Bến Tượng

04/03/2011

Bảng 2. Hàm lượng CdII, PbII và CuII trong một số mẫu trầm tích lưu vực sơng Cầu
Mẫu

TTSC-1

TTSC-2

TTSC-3

Hàm lượng trung bình (µg/g)

Đợt
Cd

RSD (%)

Pb

RSD (%)

Cu

RSD (%)

1

1,861± 0,03

1,61

68,087±1,514

2,22

10,039±0,26

2,57

2

1,885±0,03

1,59

65,344±0,377

0,58

13,464±0,29

2,12

3

1,784±0,31

7,29

66,437±1,197

1,80

9,112±0,71

7,79

4

1,750±0,12

6,86

60,821±1,064

1,75

8,690±0,50

5,80

1

2,285± 0,10

4,38

102,800±1,160

1,13

14,100±0,22

1,59

2

2,495±0,13

5,21

91,976±2,786

3,03

15,082±0,28

1,87

3

2,467±0,12

4,86

96,803±2,543

2,63

10,651±0,94

8,86

4

1,963±0,15

7,64

90,563±1,886

2,08

8,599±0,49

5,70

1

3,141±0,24

7,64

87,544±1,279

1,46

11,607±0,30

2,62

2

2,937±0,07

2,38

87,159±1,321

1,51

12,147±1,65

3,69

3

3,845±0,29

7,54

102,903±0,839

8,15

13,756±1,85

4,75

4

2,423±0,34

5,77

87,482±0,719

8,21

11,159±0,87

7,81

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

135

Dương Thị Tú Anh và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ

86(10): 133 - 137

Hình 1. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd II, PbII và CuII tại các vị trí lấy mẫu:
A) TTSC-1; B) TTSC-2; C) TTSC-3

Các mẫu phân tích được lấy trên 3 địa điểm
và trong 4 đợt khác nhau. Mẫu, vị trí và thời
gian lấy mẫu được thể hiện ở bảng. Số lần lặp
lại là 3 đến 5 lần đối với mỗi mẫu phân tích.
Sau khi xử lý thống kê các số liệu thực
nghiệm, kết quả phân tích được chỉ ra trên
bảng 2 và hình 1. Qua các kết quả phân tích
được, chúng tơi nhận thấy:
Nhìn chung, trong các mẫu phân tích PbII đều
chiếm tỉ lệ lớn nhất, nằm trong khoảng từ 8693% so với tổng hàm lượng của 3 ion kim
loại trong mẫu. Trong khi đó kim loại CdII lại
chiếm tỉ lệ rất thấp chỉ khoảng 0,3-0,5%, cịn
hàm lượng CuII chiếm khoảng 6,3-13%.
Ở cùng vị trí lấy mẫu, trong những khoảng
thời gian khác nhau thì hàm lượng của CdII,
PbII và CuII dao động không nhiều. Trong cả 3
vị trí tại TTSC-2 và TTSC-3 hàm lượng các

kim loại có sự dao động nhiều hơn so với
TTSC-1. Trong khi hàm lượng PbII trong
TTSC-2 ở lần lấy mẫu thứ nhất là lớn nhất thì
trong TTSC-3 hàm lượng PbII ở lần lấy mẫu
thứ ba lại là lớn nhất. Như vậy, trong những
khoảng thời gian khác nhau, hàm lượng các
kim loại khác nhau khơng đáng kể, có thể do
khoảng cách thời gian giữa các lần lấy mẫu
cách nhau không nhiều, nên sự sa lắng, vận
động địa hóa của các tầng nước và trầm tích
mặt cũng chưa có sự thay đổi lớn.
Ở những vị trí lấy mẫu khác nhau thì sự khác
nhau về hàm lượng kim loại khá rõ rệt, điều
này có thể là do: Tại vị trí TTSC-1, đây là khu
vực phía trên cổng xả của nhà máy giấy
Hồng Văn Thụ, do đó nguồn nước thải tại vị
trí này chủ yếu là nước thải sinh hoạt nên hàm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

lượng các kim loại nhỏ hơn so với vị trí sau
cửa xả. Tại vị trí TTSC-2 vị trí này ở phía
dưới cổng xả của nhà máy giấy Hoàng Văn
Thụ, nơi này tiếp nhận trực tiếp nguồn nước
thải công nghiệp của nhà máy giấy có chứa
nhiều chất ơ nhiễm vơ cơ nên hàm lượng kim
loại nặng là rất lớn. Cịn với vị trí TTSC-3 nơi
này nhận nguồn nước thải sinh hoạt của khu
dân cư đô thị khu Bến Tượng, những nơi này
dân cư đông đúc, lại có sự phát triển của các
hoạt động dịch vụ từ đó lượng nước thải ra

mơi trường lớn vì vậy hàm lượng kim loại là
khá lớn.
KẾT LUẬN
- Áp dụng các điều kiện tối ưu cho phép xác
định đồng thời hàm lượng vết CdII, PbII, và
CuII đã khảo sát và đã được nêu ra ở tài liệu
[1,3], áp dụng quy trình phân tích đã xây
dựng được vào việc phân tích một số mẫu
trầm tích lưu vực sơng Cầu, khu vực thành
phố Thái Nguyên cho kết quả có độ lặp lại tốt
và sai số nhỏ nằm trong phạm vi cho phép.
- Đã áp dụng quy trình phân tích xây dựng
được vào việc xác định đồng thời hàm lượng
của CdII, PbII, và CuII vào phân tích một số
mẫu trầm tích lưu vực sơng Cầu thành phố
Thái Ngun ở các vị trí khác nhau và ở
những thời điểm khác nhau. Kết quả phân tích
được bước đầu góp phần giải thích sự có mặt
của các kim loại nặng trong trầm tích, đồng
thời cũng liên quan tới sự có mặt của chúng
trong nguồn nước sơng Cầu, từ đó có thể có
những biện pháp sử dụng và bảo vệ nguồn
nước một cách hợp lí và có hiệu quả.
136




Dương Thị Tú Anh và Đtg

Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Dương Thị Tú Anh, Mai Xuân Trường, (2010),
“Xác định đồng thời hàm lượng vết Cd (II), Pb (II) và
Cu (II) trong một số mẫu đất khu vực thành phố thái
nguyên bằng phương pháp von -ampe hịa tan anốt”
Tạp chí Khoa học và cơng nghệ - Đại học Thái
nguyên - Tập 65, số 3, năm 2010, trang 105 - 109.
[2]. Lê Huy Bá( 2009), “Nghiên cứu, xây dựng một số
chỉ tiêu độc chất kim loại nặng (Pb, Cd, As, Hg) trong
môi trường đất đối với cây trồng nơng nghiệp”, Tuyển
tập các cơng trình nghiên cứu Khoa học – Trường Đại
học Công nghiệp TP. HCM.
[3]- Trịnh Xuân Giản, Dương Thị Tú Anh (2009),
“Nghiên cứu, xác định đồng thời hàm lượng vết Cd
(II), Pb (II) và Cu (II) trong một số mẫu nước khu
vực Thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp von ampe hịa tan anốt”, Tạp chí Khoa học và công nghệ Đại học Thái nguyên, số1(49)- trang: 42-46.
[4]. Viện Thổ nhưỡng nơng hóa (1998), Sổ tay phân
tích Đất – Nước phân bón và cây trồng, Nhà xuất bản
nông nghiệp.
[5]. Paulo J. S, Melson R. S(1997), Simultaneous
determination of trace amounts of zinc, lead and
copper in rum by anodic stripping volammetry,
Talanta, 44, pp: 185-188.

86(10): 133 - 137

[6]. Eric P. Achterberg, Chalotter Braungardt (1999), “
Stripping voltammetry for the determination of trace metal

distribution in marine water”, Analytical Chimica Acta,vol
400, pp:381-397.
[7]. Rafael Pardo, Enrique Barrado, Lourdes Perez and
Marisol Vega (1990), “Determination and speciation of
heavy metals in sediments of the pisuerga river”, Water
Research, 24(3), pp. 373-379.
[8]. G. Rauret, R. rubio, J. F. Lopez -Sanchez and E.
Casassas (1988), “Determination
and speciation of copper and lead in sediments of a
mediterranean river (river tenes, catalonia, spain),
War Res, 22(4), pp. 449-455.
[9]. Van Staden J. F., Matoetoe M. C, (2000),
“Simultaneous determination of coppre, lead, cadmium
and zinc using differential pulse anodic stripping
volammetry in a flow system”, Analytical Chimica
Acta,vol.411, No 1-2, pp: 201-207.
[10]. Zhifeng Yang, YingWang, Zhenyao Shen,
Junfeng Niu, Zhenwu Tang(2009), Distribution and
speciation of heavy metals in sediments from the
mainstream, tributaries, and lakes of the Yangtze River
catchment ofWuhan, China, Journal of Hazardous
Materials, 166, pp. 1186–1194.

SUMMARY
SIMULTANEOUS DETERMINATION OF TRACE AMOUNTS
OF CADMIUM, LEAD AND COPPER IN SIDEMENT SAMPLES THE CAU RIVER VALLEY
OF THAINGUYEN CITY
Duong Thi Tu Anh1, Cao Van Hoang2, Tran Thi Khanh Hoa1
College of Education- TNU, Quy Nhon University

Cadmium, lead and copper are three global contaminant and in natural water, biology… They become toxic if
excessive quantities and prose potential thread to ecosystem. They can have direct and serious impact on human
health, owing to the carcinogenic properties of its inorganic form.
The differential pulse anodic stripping volammetry (DPASV) using hanging mercury drop electrode was applied
for simultaneous determination of cadmium, lead and copper in various analyzed objects. Under suitable
condition, the differential pulse anodic stripping volammetry has high recovery and low detection limit (0,275
ppb for Cadmium, 0,154 ppb for Lead and 0,240 ppb for copper). The method has been sucessfuly applied for the
simultaneous determination of CdII, PbII and CuII in sidement samples the Cau River valley of Thai Nguyen City
area with have satisfactory repeats results and low error in permitting limit . Almost all samples analyzed had
the concentrations more than of lead.
Key words: Stripping volammetry, simultaneous, sidement, metal, DPASV.



Tel: 0988 760319, Email:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

137