Xác định hàm lượng kim loại nặng cu, pb, cd trong rau xanh ở một số vùng của nghệ an

Trờng đại học vinh
Khoa hóa học
---------------------------

Hồ văn thực

xác định hàm lợng kim loại nặng Cu,
Pb, Cd trong rau xanh ở mét sè vïng
nghÖ an

Khãa luËn tèt nghiÖp

Vinh- 2009

1


Trờng đại học vinh
Khoa hóa học
---------------------------

xác định hàm lợng kim loại nặng Cu,
Pb, Cd trong rau xanh ở một số vùng
nghệ an

Khóa luận tốt nghiệp

Giáo viên hớng dẫn: Ths. Nguyễn Xuân Dũng
Sinh viên thực hiện : Hồ Văn Thực.
Lớp

: 46B - Hãa häc

Vinh- 2009

2


Lời cảm ơn

Luận văn này đợc thực hiện tại phòng thí nghiệm Chuyên đề Hoá vô cơ,
Trờng Đại học Vinh, phòng máy- Khoa Hoá-Đại học Vinh, Phòng Vật liệu vô
cơ - ViƯn khoa häc vËt liƯu -ViƯn Khoa häc vµ Công nghệ Việt Nam.
Để hoàn thành đề tài này, tôi xin chân thành biết ơn Thầy giáo Th.s
Nguyễn Xuân Dũng ®· tin tëng giao ®Ị tµi, trùc tiÕp híng dÉn và tận tình giúp
đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Th.s Võ Thị Hoà đà có những đóng góp quý báu giúp tôi hoàn thành luận
văn này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy giáo, Cô giáo, các kĩ thuật viên
phòng thí nghiệm Hoá lý, Hoá thực phẩm, Hoá vô cơ của Trờng Đại học Vinh
đà tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo của Phòng vật
liệu vô cơ- Viện Khoa học Vật liệu- 18- Hoàng Quốc Việt- Hà Nội đà trực tiếp
xử lý và đo kết quả cho tôi, và giúp tôi có những kiến thức cần thiết để hoàn
thành luận văn này.
Nhân dịp này, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thày giáo, cô giáo tổ
Hoá thực phẩm-Khoa Hoá-Đại học Vinh, các bạn trong nhóm thực phẩm 46BHoá đà động viên và tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình làm thí nghiệm.
Em xin chân thành cảm ơn!

Mục lục
Nội dung

Mở đầu
Chơng 1: Tổng quan
1.1. ảnh hởng của kim loại nặng trong rau
1.1.1. Cơ chế sinh hóa của kim loại nặng [13]
3

Trang
1
2
2
2


1.1.2. ảnh hởng của chì.
1.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo của nguyên tố
1.1.2.2. Độc tố của chì
1.1.2. Tác dụng sinh hóa của cadmi
1.1.2.1. Đặc điểm nguyên tố cadmi
1.1.2.2. Độc tính của cadimi
1.1.2.3. Nguồn nhiễm cadimi trong tự nhiên
1.1.3. ảnh hởng của ®ång.
1.1.3.1. T¸c dơng sinh hãa cđa ®ång
1.1.3.2. TÝnh ®éc cđa đồng
1.2. Nguyên nhân làm tăng hàm lợng kim loại nặng trong rau và đất.
1.2.1. Nguồn gốc từ nớc thải
1.2.2. Nguồn gốc từ phân bón
1.2.3. Nguồn gốc từ thuốc trừ sâu
Chơng 2: Các phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm

2.1. Phơng pháp kháo sát thu thập mẫu ngoài thực địa

2.1.1. Đặc điểm của khu vực lấy mẫu.
2.1.2. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu.
2.2. Phơng pháp phân hủy mẫu đất.
2.2.1. Phân hủy mẫu đất bằng phơng pháp ớt.
2.2.2. Phân hủy mẫu đất bằng phơng pháp khô
2.2.3. Kỹ thuật vô cơ hóa khô-ớt kết hợp.
2.3. Phơng pháp phân hủy mẫu rau
2.3.2. Phân hủy rau bằng phơng pháp ớt.
2.3.2. Phân hủy rau bằng phơng pháp xử lý khô
2.3.4. Kỹ thuật vô cơ hóa khô - ớt kết hợp
2.3.3. Kỹ thuật vô cơ hóa khô - ớt kết hợp
2.4. Các kỹ thuật do xác định hàm lợng kim loại nặng
2.4.1. Các phơng pháp phân tích vi lợng.
2.4.2. Kỹ thuật do hấp thụ nguyên tử ( AAS)
2.4.3. Phng pháp Von- Ampe hoà tan:
Chơng 3: Thực nghệm và kết quả
3.1. Địa điểm lấy mẫu
3.2. Chuẩn bị dụng cụ,hoá chất và thiết bị do.
3.2.1. Dụng cụ
3.2.2. Hóa chất
3.2.3. Pha chÕ hãa chÊt
3.2.3.1. Dung dÞch Mg(NO3)2: 5 %
3.2.3.2. Dung dÞch HCl : 20%
3.2.3.3. Dung dÞch cêng thđy (HNO3 : HCl = 1:3)
3.2.4. thiết bị đo:
3.2.4.1 Phơng pháp Von Ampe hòa tan xung vi phân.
4

3
3

3
5
5
5
7
7
7
9
9
10
10
11
12
12
12
12
14
14
15
16
16
16
17
17
17
17
17
18
19
23

23
24
24
24
24
24
25
25
25
25


3.2.4.2. Phơng pháp hấp thụ nguyên tử.
3.3. Chuẩn bị dung dịch đo mẫu rau
3.4. Chuẩn bị dung dịch đo cho mẫu đất
3.5 Kết quả và thảo luận
3.5.1. Sự phân bố Cu, Pb, Cd trong đất trồng rau
3.5.1.1. Sự phân bố Cu trong đất trồng rau

26
29
29
29
29
29

3.5.1.2. Sự phân bố của Pb trong đất trồng rau của các vùng phân tích
3.5.1.3. Sự phân bố của Cd trong đất trồng rau
3.5.2. Xác định hàm lợng Cu, Pb, Cd trong các mẫu rau
3.5.2.1. Hàm lợng Cu trong rau

31
32
33
33
34

3.5.2.2. Hàm lợng của Pb trong rau.
3.5.2.3. Hàm lợng Cd trong rau
3.6. Xác định kim loại bằng phơng pháp AAS
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

36
38
39
41
42

Mở đầu
Nớc ta là một nớc có khí hậu nhiệt đới gió mùa đợc thiên nhiên u đÃi nên
có nguồn rau dồi dào quanh năm. Rau đợc trồng nhiều để đáp ứng nhu cầu dùng
hàng ngày.
Rau là nguồn thức ăn bổ dỡng, cung cấp chủ yếu khoáng chất vitamin cho
cơ thể. Rau không thể thiếu đợc trong mỗi bữa ăn hàng ngày. Tuy nhiên, hiện
nay ở Việt Nam tình trạng ngộ độc do ăn rau ngày càng tăng. Để tăng năng
suất, ngời ta đà sử dụng các hóa chất chất bảo vệ thực vật, phân bón hóa học.
Một số nơi còn sử dụng nớc tới từ các con kênh rạch có chứa nớc thải công
nghiệp. Chính vì vậy, các chất độc hại nh kim loại nặng (Pb, Cu, Cd) đà đợc tích

lũy trong rau xanh làm ảnh hởng đến sức khỏe của ngời tiêu dùng.
Có nhiều phơng pháp xác định các kim loại Pb, Cu, Cd nh phơng pháp trắc
quang, chuẩn độ oxy hóa khử, phơng pháp chuẩn độ tạo phức, phơng pháp
quang phổ hấp thụ nguyên tử. Trong đó phơng pháp Von- Ampe hòa tan là ph5


ơng pháp có độ nhạy, độ chính xác cao và độ lặp lại cao rất thích hợp để xác
định hàm lợng bé, trung bình và hàm lợng lớn các nguyên tố. Đặc biệt đối với
các nguyên tố vi lợng phép đo vẫn cho kết quả chính xác. So với các phơng
pháp khác thì phơng pháp này thực hiện nhanh và dễ dàng, phù hợp với yêu cầu
của phép đo phân tích hàm lợng kim loại nặng trong rau.
Trên cơ sở đó chúng tôi đà chọn đề tài Xác định hàm lợng kim loại
nặng Cu, Pb, Cd trong rau xanh ở một số vùng của Nghệ An, từ đó góp
phần đánh giá mức độ an toàn về hàm lợng các kim loại nặng trong một số loại
rau xanh tại Nghệ An.

6


Chơng 1

Tổng quan

1.1. ảnh hởng của kim loại nặng trong rau
1.1.1. Cơ chế sinh hóa của kim loại nặng[13]
Ngoài các nguyên tố đa lợng nh: O, H, N, C cơ thể con ngời và sinh vật
còn rất nhiều các nguyên tố vi lợng khác. Các nguyên tố vi lợng tồn tại trong cơ
thể con ngời và sinh vật, trong các khoảng nồng độ xác định. Sự thiếu hay thừa
các nguyên tố vi lợng đều gây ra bệnh lý cho con ngời và các sinh vật. Để đánh
giá độc tính, ngời ta dựa vào nồng độ các nguyên tố có tính ®éc cao nh: As, Hg,

Pb, Cd. Nhng ë lỵng vÕt nó lại rất cần cho sự phát triển của động vật.
Các chất độc hóa học do công nghiệp thải vào không khí, nớc, đất, từ môi
trờng thâm nhập vào cơ thể con ngời qua quá trình chuyển hóa thức ăn, nớc
uống. Khi chất độc đi vào cơ thể con ngời chóng sÏ ph¸ hđy chu kú sinh hãa,
trong mét sè trờng hợp có thể gây các triệu chứng bệnh hoặc tử vong.
Hầu hết các chất độc hóa học thờng tấn công vào các nhóm hoạt động của
enzym, gây rối loạn sự hoạt động của cơ thể sống dẫn tới các bệnh tật mạnh hơn
là tử vong. Các kim loại nặng và đặc biệt là Pb 2+ , Hg 2+ , Cd 2+ là những kim
loại kìm hÃm mạnh sự hoạt ®éng cđa enzym trong c¬ thĨ nh sau:
s

SH
[enzym]

+ Pb2+ + [enzym]

Pb + 2H +
s

SH

Hoặc các kim loại là những enzym cã chøa ion kim lo¹i trong cÊu tróc cđa
chóng. NÕu có kim loại mà cùng kích thớc và diện tích víi ion trong enzym, th×

7


chúng có thể thế chỗ cho nhau, kết quả các enzym này sẽ bị kìm hÃm sự hoạt
động.
1.1.2. ảnh hởng của chì.

1.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo của nguyên tố
Chì là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất, chì nằm ở phân nhóm chính
nhóm IV, chu kỳ 6 trong bảng hệ thống tuần hoàn. Chì tồn tại ở các trạng thái
oxy hóa 0, +2, +4. Trong đó muối chì có hóa trị II là hay gặp nhất và có độ bền
cao nhất. Trong tự nhiên Pb tồn tại các loại qng galenit (PbS), xesurit
(PbCO 3 ), anglesit (PbSO 4 ) [1]. Hàm lợng chì có trong mẫu đất trung bình
khoảng 16 mg/kg và dao động từ 3- 200 mg/kg đất.
Trong môi trờng nớc, tính năng của hợp chất chì đợc xác định chủ yếu
thông qua độ tan của nó. Độ tan của chì phụ thuộc vào pH, pH tăng thì độ tan
giảm và phụ thộc vào các yếu tố khác nh độ muối (hàm lợng ion khác nhau) của
nớc, điều kiện oxy hóa khử. Chì có trong nớc này có ngn gèc tù nhiªn chiÕm
tØ lƯ khiªm tèn chđ u là từ đờng ống dẫn đến các thiết bị tiếp xúc có chứa chì.
Trong khí quyển, chì tơng đối giàu hơn so với kim loại nặng khác. Nguồn
chính của chì phân tán trong không khí là do sự đốt cháy các nhiên liệu dùng
hợp chất của chì làm tăng tỉ số octan thêm vào dới dạng

Pb(CH 3 ) 4 và

Pb(C 2 H 5 ) 4 cùng với các chất gây ô nhiễm khác. Chì đợc loại khỏi khí quyển
bằng qua trình sa lắng khô và ớt. Kết quả là bụi thành phố và bên đờng ngày
càng giàu chì với nồng độ điển hình cỡ vào khoảng

1000 ữ 4000 mg/kg.

1.1.2.2. Độc tố của chì
Khi hàm lợng chì vợt quá ngỡng cho phÐp, nã cã t¸c dơng øc chÕ mét sè
enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo đợc hồng
cầu. Chì ức chế một số sản phẩm trung gian trong quá trình hình thành hồng cầu
nh: delta- aminoclunic axit là một hợp chất trung gian quan trọng ®Ĩ tỉng hỵp
porphobilinogen. HOOC - (CH) NH 2 - CO- CH (NH 2 ) - COOH

aminolevu linic axit) hay cßn gäi lµ ( ALA- dehidraza enzym I).

8

(delta-


HOOC - CH 2 - CH 2 - C - C - CH 2 - CH 2 - COOH
H2N - CH2- C C - H
N
Porphobilinogen II
Chì gây ức chế ALA- dehidraza enzym I, do đó ở giai đoạn tiếp theo hình
thành porphobilinogen II không xảy ra đợc. Tổng quát chung thì chì phá hủy
quá trình tổng hợp hemoglobin và các sắc tố cần thiết cho máu nh cytochromes
khi hàm lợng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng
oxy. Để oxy hóa glucoza tạo năng lợng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ
thể mệt mỏi. Nồng độ cao hơn 0,8 ppm có thể gây thiếu hemoglobin gây ra rối
loạn chức năng thận và phá hủy nÃo.
Nhiễm độc chì có thể gây ra các bệnh ngoài da, chì tích đọng ở xơng. Trẻ
em từ 6 tuổi trở xuống và phụ nữ có thai là những đối tợng mẫn cảm với những
ảnh hởng nguy hại đến sức khỏe do chì gây ra.
Chì còn kìm hÃm chuyển hóa canxi bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp
thông qua kìm hÃm chuyển hóa vitamin D. Chì gây độc cả hệ thống thần kinh
trung ơng lẫn hệ thần kinh ngoại biên.
Uỷ ban phối hợp chuyên gia của FAO và WHO vỊ chÊt phơ gia thùc phÈm
(JECFA-Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) đà thiết lập
giá trị tạm thời cho lợng chì đa vào hàng tuần có thể chịu đựng đối với trẻ sơ
sinh và thiếu nhi là 25àg/ kg thể trọng [15]. Mức giới hạn tối đa cho phép hàm
lợng chì trong rau tơi là 0,5 - 1,0 mg/kg rau tơi (theo QĐ số 1867/ 1998 QĐ - BYT).
Do vậy việc xác định và đánh giá hàm lợng chì trong rau tơi là hết sức

quan trọng và cần thiết ngăn ngừa những trờng hợp đáng tiếc xảy ra và có biện
pháp bảo vệ chất lợng rau ở mức độ sạch cần thiết.
1.1.2. Tác dụng sinh hóa của cadimi
1.1.2.1. Đặc điểm nguyên tố cadimi

9


48
112

Cd là nguyên tố thuộc chu kỳ 6, nhóm II B có AO- d đà điền đủ 10e

nên cấu hình (n-1)d10 tơng đối bền, do đó không có khả năng mất một hoặc hai
electron- d, tạo ra những trạng thái oxi hóa +2 hoặc +3, nghĩa là e hóa trị của
chúng là electron -s. Năng lợng ion hóa thứ ba rất cao của Cd đà làm cho năng
lợng sonvat hóa hay năng lợng tạo thành mạng lới tinh thể, không đủ để làm
bền nó đợc cho trạng thái oxi hóa +3. Trạng thái oxi hóa cao nhất của cadimi
chỉ là +2. Tổng năng lợng ion hóa thứ nhất và thứ hai của cadimi lớn hơn nhiều
so với nguyên tố ở nhãm II A ë trong cïng mét chu kú. Nguyªn nhân là do lớp
vỏ 18e của nó chắn các e -s với hạt nhân, kém hiệu quả hơn so với 8e bền của
khí hiếm.
1.1.2.2. Độc tính của Cadimi
Cadimi là một kim loại rất quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau,
đặc biệt là cadimi sử dụng trong mạ điện. Vì nó có đặc tính không ăn mòn.
Ngoài ra cadimi còn đợc sử dụng làm chất màu cho công nghệ sơn và công
nghệ chất dẻo và làm catốt cho các nguồn pin niken- cadimi, sản phẩm phụ của
công nghệ luyện chì và kẽm.
Cadimi là một nguyên tố độc đối với môi trờng sống cũng nh đối với con
ngời.

Cadimi có thể xâm nhập vào cơ thể con ngời bằng nhiều con đờng khác
nhau nh tiếp xúc với bụi cadimi, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm cadimi.
Nhiễm độc cadimi gây nên triệu chứng giòn xơng, ở nhiệt độ cao gây đau thận,
thiếu máu và hủy tủy xơng. Khi ngời nhiễm độc cadimi, tùy theo mức độ nhiễm
sẽ bị ung th phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là tổn thơng thận dẫn đến
protêin niệu. Ngoài ra còn ảnh hởng đến nội tiết, máu và tim mạch. ĐÃ có
chứng cứ cho biết cadimi là chất gây ung th qua đờng hô hấp.
- Độc tính của Cadimi thể hiện rõ trong căn bệnh về xơng. Bệnh này lần
đầu tiên đợc mô tả ở Pháp dới dạng chứng loÃng xơng. Khi chiếu tia X, ngời ta
nhìn thấy những vết nứt cân đối thờng nằm ở cổ xơng đùi. Dạng độc tính xơng
này dờng nh có liên quan đến sự rối loạn của quá trình chun hãa canxi, v× nã

10


thờng xảy ra ở phụ nữ sau khi mÃn kinh, gây đau dữ dội ở xơng chậu và hai
chân.
- Độc tính cấp là do hậu quả của những tác dụng cục bộ: sau khi ăn vào,
những biểu thị lâm sàng là buồn nôn, nôn mửa và đau bụng, còn sau khi hít phải
cadimi thì hoạt tính của 1- antitrypsin bị giảm. Các enzym đợc giải phóng sẽ
làm phá hủy không thể phục hồi đợc màng tế bào cơ sở của phế nang, kể cả làm
gÃy các vách và xơ hóa các khe, kẽ. Những tổn thơng mà ngời ta nhận thấy là
phù phổi và các bệnh về phổi.
Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con ngời đợc giữ lại ở thận và đào
thải. Có khoảng 1% cadimi đợc giữ lại trong thận do đó nó kết hợp với protêin
tạo thành các metallotionein có ở thận. Phần còn lại đợc giữ lại trong cơ thể và
tích lũy dần cùng tuổi tác. Khối lợng Cadimi đợc tích lũy đủ lớn, nó có thể
chiếm chỗ ion Zn2+ trong các enzym quan trọng gây rối loạn tiêu hóa, các chứng
bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu,... Cadimi cũng có thể can thiệp vào
quá trình sinh học có chứa magiê và canxi theo cách thức tơng tự đối với Zn2+.

Cơ quan nghiên cứu ung th quèc tÕ (IARC-International Agency for
Research on Cancer) ®· xếp cadimi vào hợp chất của nó vào nhóm 2A. Lợng đa
vào cơ thể hàng tuần có thể chịu đựng đợc ấn định là 7 à g/ kg thể trọng. Mức
giới hạn tối đa cho phép hàm lợng cadimi trong rau tơi là 0,02 mg/kg rau tơi
(theo QĐ số 867/1998- QĐ- BYT).
Việc xác định hàm lợng cadimi có trong đất và rau là một việc hết sức cần
thiết để từ đó có thể sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất và có biện pháp ngăn
chặn nguồn gây ô nhiễm bảo vệ sức khỏe con ngời và vật nuôi.
1.1.2.3. Nguồn nhiễm cadimi trong tự nhiên
Hàm lợng cadimi trong đất ít hơn 1ppm, xê dịch trong khoảng
0,15 ữ 0,2 ppm.
Cadimi tồn tại chủ yếu dới dạng liên kết trong các quặng, của chì kẽm và
dới dạng các muối kết gần các mỏ và lò đúc các kim loại này. Không nh các
kim loại khác, ngoài sự ô nhiễm đến từ không khí, sự ô nhiễm cadimi trong đất
ngày càng rộng. Chẳng hạn khi ở gần một xởng đúc kim loại hoặc gần các nhà
11


máy sản xuất bình ắcquy, sự ô nhiễm cadimi đến từ nhiều nguồn khác nhau, rồi
từ đó đợc nớc làm tác nhân khuyếch tán vào trong đất.
Kobayashi và cộng sự (1970) [15], chứng minh đợc rằng các ngũ cốc đợc
trồng trên đất đà gây nhiễm bằng thực nghiệm với cadimi oxy đều bị nhiễm
cadimi, riêng lúa mì và ngô thì lại cho năng suất cao hơn. Trong số các loại rau
thì rau diếp cá và củ cải dễ bị tích tụ cadimi. Nhiều tác giả đà chứng minh đợc
sự giảm pH của đất tạo thuận lợi cho sự vận chuyển cadimi trong thực vật, chắc
chắn là do tăng các phần có khả năng trao đổi.
1.1.3. ảnh hởng của đồng.
1.1.3.1. Tác dụng sinh hóa của đồng
Hàm lợng đồng trung bình trong vỏ Trái đất là 0,01% tính theo trọng lợng.
Trong tự nhiên có khoảng 155 hợp chất chứa nguyên tố đồng. Đồng tồn tại với

hàm lợng nhỏ trong tất cả các loại đất, nớc sông, hồ và đại dơng. Theo những số
liệu đà công bố, hàm lợng đồng trong đất phân bố khá rộng từ 1 đến 100 mg/kg
đất là lớn hơn. Đồng trong đất tự nhiên có liên quan chặt chẽ với lợng đồng có
trong các nham thạch tạo thành đất.
Khi hàm lợng đồng nhỏ có ý nghĩa rất quan trọng và đặc biệt trong đời
sống thực vật, không một nguyên tố nào có thể thay thế đợc đồng, khi thiếu
đồng trong môi trờng dinh dỡng cây không thể phát triển đợc. Những triệu
chứng bên ngoài của hiện tợng đói đồng ở cây biểu hiện nh: phát triển và sinh
trởng chậm, giảm năng suất, với các loại rau thì lá trở nên úa vàng, phát triển
yếu.
Đồng có vai trò liên quan chặt chẽ vơi quá trình oxy hóa xảy ra trong cơ
thể động và thực vật. Đồng là thành phần cđa nhiỊu men oxy hãa quan träng
nh: Polyphenoloxydoza, laccaza, dehydrogenaza và butyrye co- fecmen A. Tất
cả những men có chứa đồng này đều oxy hóa khử bằng cách chuyển điện tử từ
nền đến oxy phân tử là chất nhận điện tử. Do chức năng chuyển điện tử nền đến
oxy khí quyển trong các phản ứng oxy hóa khử xảy ra, hóa trị của đồng thay đổi
từ trạng thái hóa trị 2 sang trạng thái hóa trị 1 và ngợc lại.

12


- Tất cả các phản ứng oxy hóa do men có chứa kim loại thực hiện bằng
cách chuyển điện tử từ nền đến phân tử oxy, đều xảy ra theo một trong những
phơng trình sau:
OH
[nền] H2 + O2 = [ nÒn]

(1)
OH
OH

[nÒn] H2 + O2 + 2e + 2H+ = [ nÒn]

+ H2O

(2)

OH
[nÒn] H2 + O2 = [ nÒn] + H2O2

(3)

Khi thiếu đồng, hoạt động của các men oxy hóa bị yếu đi rất nhiều, tuy
nhiên, khi hàm lợng muối đồng cao sẽ gây tổn thơng cho đờng tiêu hóa, gan,
thận, niêm mạc. Đối với ngời lớn tỉ lệ hấp thụ và lu trữ đồng tùy thuộc vào lợng
đa vào cơ thể hàng ngày. Sự kích thích đa cấp tính có thể xảy ra ở ngời lớn vì sự
thoái hóa gan nhân đậu, cơ chế điều chỉnh đồng hóa suy giảm hiệu quả và do ăn
uống lâu ngày nớc có nồng độ cao sẽ bị gây nguy cơ suy gan. Mức giới hạn tối
đa cho phép hàm lợng đồng trong rau tơi là 5mg/ kg rau tơi ( theo quuyết
định số 867/1998QĐ- BYT). Năm 1982, JACFA đà đề nghị giá trị tạm thời cho
lợng tiếp cận tơng đối hàng ngày đối với đồng có thể chứa đựng đợc là 0,5
mg/kg thể trọng.
Do vậy, việc đánh giá xác định hàm lợng đồng trong đất là rất cần thiết,
nhất là đối với các khu đất thờng xuyên sử dụng cho việc sản xuất rau xanh ở
cạnh các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp mà chất thải có hàm lợng đồng tơng đối.
1.1.3.2. Tính độc của đồng
Đối với cây trồng: theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho thấy
đồng có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của c©y trång. C©y trång thiÕu
Cu thêng cã tØ lƯ quang hợp bất thờng. Điều này cho thấy Cu có liên quan ®Õn
13

mức phản ứng oxy hóa của cây, lý do chính là trong cây thiếu chất Cu thì phản
ứng oxy hóa axit ascorbic bị chậm lại, Cu hình thành một số chất hữu cơ tổng
hợp với protein, acid amin và một số chất khác mà chúng ta thờng gặp trong trái
cây. Ngoài những ảnh hởng do thiếu Cu thì việc thừa Cu có thể dẫn tới tình
trạng chết cây. Lý do cđa viƯc nµy lµ dïng nhiỊu thc diƯt nÊm, thc trừ sâu,
đà khiến cho chất liệu Cu bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả
bón phân đồng sunphat cũng gây tác hại tơng tự.
Đối với con ngời: nguyên liệu dẫn đến ngộ độc Cu của con ngời có thể là
do: uống nớc thông qua ống dẫn nớc bằng Cu, ăn thực phẩm có chứa lợng Cu
cao nh nho, nấm, tôm bởi trong các hồ bơi cã sư dơng thc diƯt t¶o
( Algaecides) cã chøa Cu để làm vệ sinh hồ.... Đây là một chất độc ®èi víi ®éng
vËt: ®èi víi ngêi 1g/kg thĨ träng ®· gây tử vong, từ 60 - 100mg/kg gây buồn
nôn. Đồng ảnh hởng nghiêm trọng đến sức khỏe do sự thiếu hụt cũng nh d thừa.
1.2. Nguyên nhân làm tăng hàm lợng kim loại nặng trong rau và đất.
Các nhà khoa học môi trờng trên thế giới đà cảnh báo về vấn đề ô nhiễm
đất hiện nay, đặc biệt là trong việc sử dụng nông dợc và phân hoá học. ở Việt
Nam, ô nhiễm đất còn do ngời dân sử dụng nguồn nớc tới tiêu cha đạt tiêu
chuẩn, và tập quán canh tác lạc hậu sử dụng nguồn dinh dỡng từ các bùn thải ở
các sông, mơng máng, ao hồ để bãn cho c©y trång. Tríc kia khi khoa häc kÜ
tht cha phát triển thì nguồn bùn thải này chủ yếu là các chất hữu cơ ít độc đối
với cây trồng mà hơn nữa còn tăng độ phì nhiêu và dinh dỡng cho môi trờng
đất. Ngày nay khi khoa học phát triển các nhà máy xí nghiệp đợc xây dựng ở
khắp nơi đặc biệt là các thành phố, lợng nớc thải và bùn thải mang nhiều yếu tố
gây độc đối với hệ sinh thái của môi trờng đất. Ô nhiễm đất không những ảnh hởng xấu tới sản xuất nông nghiệp và chất lợng nông sản, mà còn thông qua rau
quả ảnh hởng trực tiếp đến sức khoẻ con ngời và động vật.
Từ các kết quả nghiên cứu cho thấy sự khác nhau về hàm lợng kim loại
nặng có trong rau giữa các khu vực phân tích. Nguyên nhân chủ yếu tạo nên sự
khác nhau này là do nguồn nớc tới tiêu và thành phần cấu tạo của đất trồng. Bên

14


cạnh đó còn có các yếu tố khác, nh tập quán canh tác, chế độ bón phân, sử dụng
thuốc bảo vƯ thùc vËt.
1.2.1. Ngn gèc tõ níc th¶i
ViƯc sư dơng nớc thải để tới cho nông nghiệp là một giải pháp thích hợp để
tận dụng nguồn dinh dỡng có trong nớc nh nitơ, phôtpho, kali và một số
nguyên tố khác có lợi cho cây trồng. Tuy nhiên việc sử dụng nớc thải cha qua
xử lí sẽ gây hiện tợng tích lũy kim loại nặng trong đất canh tác, gây ảnh hëng
xÊu tíi c©y trång.
1.2.2. Ngn gèc tõ ph©n bãn
Cïng víi sử gia tăng dân số nhu cầu về lơng thực thực phẩm ngày càng
nhiều do đó phải đẩy mạnh khai thác độ phì nhiêu của đất bằng nhiều biện pháp
khác nhau. Một trong những biện pháp đợc ngời dân áp dụng rộng rÃi đó là sử
dụng phân bón hoá học để nâng cao chất lợng cây trồng. Hạn chế về hiểu biết
khoa học cùng với tập quán canh tác lạc hậu lâu đời, ngời dân đà sử dụng phân
bón hoá học không hợp lý và chất lợng phân bón bán trên thị trờng cũng không
đợc quản lý một cách chặt chẽ. Do vậy mà nhiều khu đất đang đứng trớc tình
trạng ô nhiễm trong đó có ô nhiễm kim loại nặng.
Trong phân bón hoá học thông thờng đợc dùng những loại phân nh đạm,
kali, lân, luôn chứa một hàm lợng kim loại nặng đáng kể.
Bảng 1.1: Hàm lợng kim loại nặng trong một số loại phân bón hoá học [4]
Loại phân
Đạm
Ka li

Cu (mg/kg)
1- 1,5

1- 300

Pb (mg/kg)
2- 2,7
7- 225

Cd( mg/kg)
0,05- 8,5
0,1- 170

Bên cạnh phân bón hoá học, nông dân Việt Nam còn sử dụng nhiều loại
phân bón hữu cơ khác nhau nh: Phân xanh, phân chuồng, phân hữu cơ tổng hợp.
Phân hữu cơ đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng sản lợng rau quả và độ
phì nhiêu của đất. Tuy nhiên phân hữu cơ ở Việt Nam thờng chứa hàm lợng kim
loại nặng rất cao. Cũng nh theo nghiên cứu của Lê Văn Khoa [3], hàm lợng kim
loại nặng đợc đa ra ở dới bảng sau đây
15


Bảng 1.2: Hàm lợng kim loại nặng trong một số loại phân hữu cơ
Loại phân
Phân chuồng
Phân tổng hợp
Phân xanh

Cu (mg/kg)
5- 53
2- 60
2- 125

Pb(mg/kg)
3- 50
6,6- 15
1,25- 50

Cd(mg/kg)
1,5- 2
0,3- 0,8
0,04- 1

Do vËy, việc bón phân hữu cơ không phù hợp cũng là một nguyên nhân
gây tích luỹ hàm lợng kim loại nặng trong đất, ảnh hởng tới chất lợng của rau
quả.
1.2.3. Nguồn gốc từ thuốc trừ sâu
Để bảo vệ cây trồng khỏi các loại sâu bệnh gây hại ngời dân đà sử dụng
một lợng lớn thuốc bảo vệ thực vật nh: thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt
nấm, thuốc diệt động vật gặm nhấm... Phần lớn là các loại thuốc trừ sâu bán
trên thị trờng Việt Nam không rõ nguồn gốc và không đợc thông qua kiểm tra
chất lợng. Lợng thuốc bảo thực vệ còn d lại trong đất sẽ ảnh hởng tới chất lợng
nông sản, ảnh hởng tới sức khoẻ con ngời và còn tích luỹ lại trong đất một hàm
lợng đáng kể các kim loại nặng.

Chơng 2

các Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm.

2.1. Phơng pháp kháo sát thu thập mẫu ngoài thực địa
2.1.1. Đặc điểm của khu vực lấy mÉu.
- Khu vùc thø nhÊt lµ khu trång rau xãm 3 - Quỳnh Lơng - Quỳnh Lu
-Nghệ An. Đây là khu trồng rau gần biển, loại đất pha cát. Hệ thống tới tiêu do

dân tự tạo nh: giếng khoan. Hàm lợng các kim loại nặng ở đây chủ yếu do phun
thuốc bảo vệ thực vật và sử dụng phân bón hóa học. Là khu đất chịu áp lực canh
tác cao.
- Khu vùc thø 2 lµ khu trång rau xãm 10 Nghi Kim- Nghi Lộc - Nghệ An.
Là khu đất trồng rau an toàn đợc triển khai của khoa Nông Lâm Ng (Đại Học
16


Vinh). Ngn níc tíi tiªu lÊy tõ hƯ thèng thđy lợi của cây lúa nớc. Khu vực này
có loại đất pha cát và khu vực chịu áp lực thâm canh cao. Nguồn nhiễm kim loại
chủ yếu là do phun thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hoá học.
- Khu vực th 3 là khu đất trồng rau của phờng Đông Vĩnh - Thành phố
Vinh gần nhà máy chế biến gỗ và Công ty cổ phần bao bì Nghệ An. Đất canh
tác ở dạng đất pha sét. ở đây ngời dân thờng sử dụng đất bùn ao để trồng rau.
Nhng về cây trồng thì khu vực này thâm canh chủ yếu là rau muống nớc, ở
những thửa ruộng cao thì trồng thêm rau dền, rau cải nhng sản lợng không
nhiều...
2.1.2. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu.
Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu là khâu cơ bản quyết định sự đúng đắn của kết
quả phân tích mẫu đất, những yêu cầu cơ bản của công việc lấy mẫu và chuẩn bị
mẫu là:
- Mẫu phải đại diện cho đối tợng nghiên cứu.
-

Mẫu phải ®ỵc xư lÝ tèt, nghiỊn nhá, ®ång nhÊt, xư lý bảo quản để dữ

nguyên đợc tính chất của mẫu.
-

Tùy theo hình dạng và địa hình mảnh đất cần lấy ít nhất 5 địa điểm

theo
quy tắc đờng chéo trên diện tích.Tránh các vị trí đặc thù nh nơi đổ phân, vôi hay
vị trí gần bờ hay vị trí trung hoặc quá cao.

Hình 2.1. Quy tắc lấy mẫu đờng chéo
Các mẫu ban đầu đợc gom lại thành hỗn hợp chung có khối lợng khoảng
2 kg. Từ hỗn hợp chung, chọn hỗn hợp trung bình bằng cách băm nhỏ đất, trộn

17


đều và loại bỏ bớt mẫu theo nguyên tắc đờng chéo góc. Hỗn hợp trung bình có
khối lợng khoảng 1kg.
2
1

3
4

Hình 2.2. Cách lấy theo đờng chéo hình vuông
Các mẫu đợc đa vào túi vải, ghi ký hiệu mẫu, độ sâu, đặc điểm, ngày và
ngời lấy mẫu. Đất khi chuyển về phòng thí nghiệm đợc hong khô bằng khay
nhựa, mẹt tre đan sạch trong không khí, nơi thoáng.
Mẫu sau khi khô đợc trộn đều toàn bộ, đập nhỏ và dải đều thành lớp
mỏng hình vuông trên một tờ giấy rộng, vạch hai đờng chéo của hình vuông
chia thành 4 tam giác ®Ịu b»ng nhau. LÊy mÉu ë hai tam gi¸c ®èi đỉnh và vứt bỏ
mẫu ở hai tam giác bên kia. Trộn đều phần mẫu còn lại và đợc lấy bằng cách
lặp lại quy trình trên cho tới khi lấy đợc khối lợng mẫu khoảng 250g.
Đất đà hong khô trong không khí sau khi nhặt lại sỏi, đá, và xác hữu cơ sau đó

lấy khoảng 5g nghiền mịn bằng cối. Mẫu sau khi nghiền đợc trộn đều và đựng
trong túi nilông, có ghi rõ các thông tin của mẫu nh: Ký hiệu ngoài đồng, ký
hiệu trong phòng thí nghiệm, nơi lấy mẫu, loại đất và các yêu cầu cần phân tích.
2.2. Phơng pháp phân hủy mẫu đất.
2.2.1. Phân hủy mẫu đất bằng phơng pháp ớt.
Phạm vi ứng dụng: Quy trình này sử dụng axít để phân hủy mẫu xác định
các kim loại trong đất và trầm tích.
Các hỗn hợp chất phân hủy nh: Hỗn hợp nớc cờng thủy,

HNO3+

H2O2, HCL + HF và HNO3 + HClO4. Đây là các tác nhân oxi hóa đủ mạnh để
phân hủy cacbonat, photphat và các thành phần khác. Khối lợng mẫu cần từ
0.5g đến 2g tùy thuộc vào hàm lợng chất phân tích có trong mẫu. AxÝt ph©n hđy
18


đợc đa vào bình mẫu và lựa chọn nhiệt độ thích hợp trong thời gian từ 30 phút
tới vài giờ. Nếu thêm HClO4 hoặc H2O2 vào, mẫu sẽ phân hủy dễ dàng hơn. Mẫu
sau khi phân hủy, đợc định mức bằng nớc cất, đối với kim loại có nồng độ thấp,
sử dụng kỹ thuật chiết kết hợp với quá trình phân hủy axít.
Cơ chế của sự phân hủy: gồm có tác dụng phá hủy các hạt (phân tử ) mẫu
của axít đặc, tác nhân phá hủy các hạt năng lợng nhiệt khi đun sôi mẫu. Các tác
nhân này bào mòn các hạt mẫu từ bên ngoài, làm cho các hạt bào mòn dần dần
rồi tan hết, khi đun mẫu trong bình Kendan hay trong cốc trong một thời gian
nhất định.
Các quá trình xảy ra khi phân hủy mẫu: Dới tác dụng của axít đặc và
năng lợng nhiệt của quá trình vật lý và hóa học có thể xảy ra nh sau:
Sự phá vỡ mạng lới cấu trúc của chất mẫu, để giải phóng các chất cần
phân tích, đa vào dung dịch dới dạng các muối tan.

- Quá trình ôxy hóa khử làm thay đổi hóa trị, chuyển đổi dạng làm vỡ các
hạt vật chất mẫu, để giải phóng các chất phân tích dạng muối tan.
- Sự đốt cháy phá hủy các chất hữu cơ có trong mùn tạo ra khí CO 2 và nớc,
để giải phóng các kim loại trong chất mẫu hữu cơ về dạng muối vô cơ tan trong
dung dịch.
Tạo ra hợp chất dễ bay hơi, làm mất đi các ion trong phân tử chất mẫu
làm mẫu bị phân hủy tạo ra các hợp chất khác tan trong dung dịch
Nh vậy trong quá trình xử lý mẫu ở đây có thể xảy ra các phản ứng hóa
học nh ôxy hóa khử, phản ứng thủy phân, phản ứng tạo phức, phản ứng kết tủa...
của các phân tử chất mẫu. Nhng quy trình nào là chính, quy trình nào là phụ thì
đợc quyết định bởi thành phần, bản chất của chất mẫu và loại axít dùng để hòa
tan mẫu.
Ưu và nhợc điểm của phơng pháp.
+ Không mất các chất phân tích.
+ Thời gian phân hủy mẫu rất dài nên không dùng lò vi sóng.
+ Tốn nhiều axít đặc tinh khiết, cao nhất là trong các loại dụng cụ hở.

19


+ DƠ bÞ nhiƠm bÈn khi xư lý trong hƯ thống hở, do môi trờng hay axít
dùng nhiều.
+ Phải đuổi axít d lâu (nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi, mất một số chất..).
2.2.2. Phân hủy mẫu đất bằng phơng pháp khô


Nguyên tắc: nung trong lò nung ở nhiệt độ thích hợp, khi nung các

chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và nớc.
Nhiệt độ nung từ 450 đến 700oC, yêu cầu phải có chất phụ trợ (các chất

chảy và chất bảo vệ) nh các muối KNO3, Mg(NO3)2, LiBO2 là các chất chảy, các
hỗn hợp kiềm và muối,peroxit,pyrosunfat


Các quá trình xảy ra :
- Bay hơi mất nớc hấp thụ và nớc kết dính trong mẫu.
- Sự tro hoá đốt cháy hết chất mùn và các chất hữu cơ có trong mẫu.
- Phá vỡ cấu trúc ban đầu của mẫu.
- Chuyển các hợp chất phức tạp thành hợp chất đơn giản.
- Quá trình oxi hoá khử làm thay đổi hoá trị các nguyên tố trong mẫu.
- Giải phóng ra một số chất khí CO,CO2,SO2
- Cần một số tơng tác hoá học của các chất khác nhau, tơng tác các chất

phụ trợ, chất thêm vào tạo ra các chất ban đầu không có.


u điểm của phơng pháp:
- Thao tác đơn giản
- Không phải dùng nhiều axit đặc.
- Xử lí triệt để, nhất là các mẫu nền hữu cơ.

2.2.3. Kỹ thuật vô cơ hóa khô-ớt kết hợp.
Nguyên tắc chung: mẫu đợc xử lý sơ bộ bằng lợng nhỏ axít và chất phụ gia
để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của các hợp chất mẫu và tạo điều kiện giữ một
số nguyên tố có thể bay hơi khi nung, sau đó mới đem nung ở nhiệt độ thích
hợp.
Vì thế lợng axít dùng để xử lý chỉ bằng 1/5 lợng cần dïng khi xư lý ít. Sau
®ã ®em nung sÏ nhanh hơn và quá trình xử lý sẽ triệt để hơn xử lý ớt và hạn chế
20

mất một số kim loại trong khi nung. Do đó tận dụng đợc cả u điểm của cả hai
kỹ thuật ớt và khô đà nêu ở trên, giảm bớt đợc các axít tinh khiết khi tro hóa ớt,
dung dịch thu đợc là trong vì không còn chất hữu cơ và sạch hơn tro hóa ớt bình
thờng.
Các quy trình vật lý và hóa học xảy ra là tơng tự khi xử lý ớt và khô đà nêu
ở trên, song ở đây là sự kết hợp của hai quy trình kế tiếp nhau. Trong đó xử lý ớt
ban đầu là bảo vệ một số nguyên tố cho xử lý khô tiếp theo không bị mất.
Kết hợp các u điểm của từng phơng pháp phân hủy mẫu đất, trong bản luận
văn này đà lựa chọn phơng pháp phân hủy mẫu đất bằng phơng pháp
khô- ớt kết hợp.
2.3. Phơng pháp phân hủy mẫu rau
Toàn bộ mẫu phân tích đều phái sấy khô ở 600C trong tủ sấy có quạt
thông gió và nghiền nhỏ qua sàng cỡ 1 mm. Trộn đều, gói bằng giấy chống ẩm,
bao quản trong bình hút ẩm, ghi đầy đủ các thông tin cần thiêt của mẫu.
2.3.1. Phân hủy rau bằng phơng pháp ớt.
Xử lý rau bằng hỗn hợp hai axít ( HNO3 + H2SO4) trong bình Kendan để
xác định các kim loại độc hại nh Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb lấy 5.00g mẫu đÃ
nghiền mịn và trộn đều vào binh Kendan thêm 60,0ml HNO3 65%, 5ml H2SO4
98%, cắm phễu nhỏ vào bình Kendan, lắc đều và đun sôi nhẹ, cho mẫu phân
hủy, đến khi dung dịch không màu (6-8 giờ tùy loại mẫu) chuyển mẫu sang cốc
đựng 250 ml, làm bay hơi hết axít đến còn muối ẩm để nguội định mức bằng
dung dịch HCl 2% thành 25ml. Trong quá trình xử lý này các nguyên tố kim
loại ở dạng hợp chất cơ kim của mẫu rau, sẽ bị axít oxy hóa, đốt cháy các chất
hữu cơ, đa các kim loại về các muối vô cơ tan trong dung dịch nớc.
Quá trình hóa học chính:
(Chất mẫu) + HNO3 + H 2 SO 4 → M x (NO 3 ) y + M n (SO 4 ) + H2O + CO2
(các muối của kim loại)
2.3.2. Phân hủy rau bằng phơng pháp xử lý khô

21


- Cân lấy 2 g vào trong chen thạch anh thêm 1g KNO3 5 ml axít HNO3
65% trộn đều đun nhẹ cho mẫu sôi đều và đến khô đen, đem nung 3 giờ đầu ở
nhiệt độ 450oC, sau đó ở nhiƯt ®é 500 - 580o C ®Ịn khi hÕt than đen, đợc tro
mầu trắng. Sau đó hòa tan tro thu đợc trong 15 ml dung dịch HCl 18%, dun nhẹ
cho tan hết. Định mức thành 25ml bằng nớc cất.
2.3.3. Kỹ thuật vô cơ hóa khô - ớt kết hợp
- Lấy 2g mẫu vào chén nung, thêm 10 ml HNO3 65% và 5ml Mg(NO3)2
5%, trộn đều rồi sấy và đun trên bếp điện cho mẫu sôi nhẹ và đến khô thành
than ®en. Sau ®ã ®em nung ë nhiƯt ®é lóc ®Çu 400 - 450 OC trong 3 giê, råi sau
®ã ë 500 - 530OC đến khi hết than đen, đợc tro màu trắng. Sau đó hòa tan tro
trong 20ml dung dịch HCl 1/1 đun nóng hòa tan, làm bay hơi hết axít d, đến
còn muối ẩm, định mức bằng dung dịch HCl 2% thành 25ml. Đây là dung dịch
để xác định các nguyên tố kim loại.
Trong các kỷ thuật phân huỷ rau thì chúng tôi đà chọn kỷ thuật vô cơ hoá
khô ơt kết hợp để phá huỷ mẫu trong luận văn này.
2.4. Các kỹ thuật do xác định hàm lợng kim loại nặng
2.4.1. Các phơng pháp phân tích vi lợng.
Phân tích vi lợng là một phơng pháp phân tích có độ chính xác cao, độ
nhạy cao. Độ nhạy của phơng pháp phụ thuộc rất nhiều yếu tố.
Ví dụ: thiết bị phân tích, phơng pháp xử lý mẫu và một yêú tố không kém
phần quan trọng là yếu tố con ngời. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chúng
tôi nghiên cứu phơng pháp phân tích và phơng pháp xử lý mẫu.
Các phơng pháp của hóa phân tích có thể chia thành 2 nhóm chính: các phơng pháp hóa học và phơng pháp công cụ. Các phơng pháp hoá học chỉ sử dụng
các dụng cụ đơn giản nh cân, buret, pipet, bình chuẩn độ... Trên quan điểm lịch
sử phát triển các phơng pháp hóa học là phơng pháp cổ điển. Phơng pháp công
cụ là phơng pháp vật lý và hóa lý. Đa số các phơng pháp thuộc nhóm này là các
phơng pháp đợc ra đời trong quá trình phát triển mạnh mẽ của hóa phân tích

trong các thập niên gần đây. Sự hoàn thiện và phát triển các phơng pháp phân
tích công cụ liên quan mật thiết với các thành tựu míi cđa vËt lý thùc nghiƯm vµ
22


hóa lý, với sự ra đời và phát triển nhanh chóng của các công nghệ chế tạo các
thiết bị ghi đo chính xác, có độ nhạy cao của các máy tính điện tử... Các phơng
pháp phân tích công cụ có thể chia thành 3 nhóm chính sau:
- Các phơng pháp tách (chủ yếu là phân tích sắc ký)
- Các phơng pháp quang học
- Các phơng pháp điện hóa
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi trình bày phuơng pháp phổ
hấp thụ nguyên tử và phơng pháp phân tích cực phổ để xác định các kim loại
nặng trong rau.
2.4.2. Kü tht do hÊp thơ nguyªn tư ( AAS)
NÕu ta chiếu một chùm tia sáng có bớc sóng xác định vào đám hơi nguyên
tử thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bớc sóng ứng đúng với
những tia bức xạ mà nó có thể phát ra đợc trong quá trình phát xạ. Phổ sinh ra
trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.
Nghiên cứu sự phụ thuộc cờng độ một vạch phổ hấp thụ của một nồng độ
nguyên tố là C của nguyên tố đó trong mẫu phân tích ngời ta rút ra ®ỵc kÕt ln
sau: trong mét vïng nång ®é C nhá mối quan hệ giữa cờng độ vạch phổ hấp thụ
và số nguyên tử của nguyên tố đó trong đám hơi tuân theo định luật LambeBeer:
Io

A = lg I = k.Cd
t
Trong đó:
- A: mật độ quang chính là độ tắt nguyên tử của chùm sáng cờng độ Io sau
khi qua môi trờng hấp thụ còn lại là I t .

- K lµ hƯ sè thùc nghiƯm, nã phơ thc vµo tÊt cả các điều kiện thực
nghiệm để nguyên tử hoá mẫu.
D là hằng số bản chất nó phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên
tố:

d 1.
d = 1 C nhỏ và ứng với mỗi vạch phổ đều có giá trị C = Co để d bắt

đầu nhỏ hơn 1, tức là ứng với các nồng độ C > Co thì d nhỏ hơn 1.
23


Phơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phơng pháp hiện đại có độ
chính xác cao, có thể xác định lợng vết các kim loại trong các hợp chất vô cơ và
hữu cơ với các đối tợng khác nhau. Ngời ta có thể định lợng hầu hết các kim
loại và một số phi kim đến hàm lợng cỡ ppb với sai số không quá 15%.
2.4.3. Phng pháp Von- Ampe hoà tan:
Nguyên tc:
tin hnh phân tích bng phng pháp Von- Ampe hßa tan người ta
dïng bộ thiết bị gồm mt máy cc ph t ghi v mt bình in ph©n gồm 3 hệ
cực: cực làm việc là cực giọt thy ngân tnh hoc cc rn a, cc so sánh có
th không i thng l cc calomen hoc cc bạc clorua cã bề mặt lớn và cực
phï trợ Pt. Nắp bình in phân còn mt l dn mt lung khÝ trơ (N2, Ar…)
vào dung dịch ph©n tÝch để loại oxi hòa tan trong dung dch.
Quá trình chung ca phng pháp Von- Ampe hòa tan gm hai giai on:
- Giai đoạn điện ph©n để làm giàu chất cần ph©n tÝch lªn bề mặt cực đo
dưới dạng một kết tủa (kim loi, hp cht khó tan): trong quá trình in phân
thì phải chọn thế thÝch hợp và giữ kh«ng đổi trong sut quá trình. Dung dch
c khuy sut trong quá trình in phân. Nu dùng cc rn a quay thì cho
cc quay vi tc không i (t 1000 ữ 4000 vßng/phót để đảm bảo chuyển

động của chất lỏng là sự chy tng ch không phi l chuyn ng xoáy). Nu
dùng cc rn tnh hoc cc thy ngân tnh thì dùng máy khuy t v gi tc
khuy không i trong sut quá trình in phân. Thi gian in phân c chọn
tïy thuộc vào nồng độ của chất cần x¸c định trong dung dịch ph©n tÝch và kÝch
thước của cực làm vic.
- Hòa tan kt ta lm giu trên in cc bng cách phân cc ngc lm
vic v ghi ng Von- Ampe hòa tan. Nu in phân l quá trình kh catot
th không i Ep thì khi hòa tan cho thế quÐt với tốc độ kh«ng đổi và đủ lớn về
phÝa c¸c gi¸ trị dương hơn. Như vậy trong trường hp ny quá trình hòa tan l
quá trình anot v phng pháp phân tích c gi l Von- Ampe hòa tan anot.
Trng hp ngc li, nu in phân l quá trình oxi hóa anot cht phân tích
24


kt ta nó lên b mt cc, thì quá trình phân cc hòa tan l quá trình catot v
s xác nh có tên gi l Von- Ampe hòa tan catot.
Trên đường Von- Ampe hßa tan xuất hiện pic của chất cần x¸c định. Cũng
gần tương tự như sãng cực phổ dòng mt chiu hoc các ng cc ph sóng
vuông, cc ph xung trong phng pháp Von- Ampe hòa tan, th ứng với cực
đại của pic Ec® và chiều cao của pic Ic® tuy phụ thuộc vào nhiều yếu tố rất phức
tạp, nhưng trong c¸c điều kiện tối ưu và giữ không i mt s yu t, thì Ecđ
c trng cho bn cht cht phân tích v Icđ t l thun với nồng độ của nã trong
dung dịch. V× vậy là cơ sở cho phÐp ph©n tÝch định tÝnh và định lng nh
các phng pháp phân tích cc ph.
iện cực giọt thủy ng©n treo (HMDE):
Điện cực HMDE là một điện cực được sử dụng phổ biến nhất trong
phương ph¸p Von- Ampe hßa tan. Điện cực HMDE là một giọt Hg hình cu có
kích thc c treo trên u cui ca một mao quản thủy tinh đường kÝnh
trong khoảng 0,15 ®Õn 0,5 mm. Sau mỗi phÐp ghi đo, giọt Hg bị cưỡng bức rơi
ra khỏi mao quản, để được thay thế bằng một giọt mới tương tự.

Ưu điểm của điện cực HMDE là cã qu¸ thế hidro cao khoảng - 1,5V trong
m«i trường kiềm và trung tÝnh; - 1,2V trong m«i trng axit nên có khong th
phân cc rng có th sử dụng để x¸c định nhiều kim loại, ¸ kim cũng như c¸c
hợp chất hữu cơ kh¸c nhau. Mặt kh¸c in cc HMDE cho các kt qu phân
tích có lặp lại cao. Điểm hạn chế của điện cực HMDE l khó ch to và rt
khó to ra các git Hg cã kÝch thước lặp lại và kh«ng cho phÐp xác nh các
kim loi có th hòa tan dng hn Hg nh: Ag, Au
Các kỹ thuật ghi đo đơng Von- Ampe hßa tan:
- Kü thuËt Von- Ampe hßa tan xung vi phân (Differential Pulse Stripping
Voltammetry-DPSV).
- K thut Von- Ampe hòa tan sóng vuông.
.

* Phng pháp phân tích nh lng:

25