(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu qui trình chiết phân đoạn và xác định dạng chì trong đất nông nghiệp tỉnh phú thọ bằng phương pháp ICP OES

Chì và các hợp chất của chì được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y học, quân sự, năng lượng nguyên tử, kĩ thuật hạt nhân… Như vậy, chì đóng vai trò rất quan trọng và kh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÙI MINH TUÂN

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG CHÌ TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH PHÚ THỌ BẰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÙI MINH TUÂN

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG CHÌ TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH PHÚ THỌ BẰNG

PHƯƠNG PHÁP ICP_OES Chuyên nghành: Hóa phân tích

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Trường Giang

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Lê Trường Giang – Thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình, nghiên cứu và thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh chị phòng Hoá phân tích - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Thí nghiệm – Thực hành, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì , cùng các thầy cô giáo , bạn bè đồng nghiệp, đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này

Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2015

Tác giả

Bùi Minh Tuân

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU …1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN …3

1.1.Một số quy trình phân tích va sự phân chia các kim loại 3

1.1.1 Một số quy trình phân tích dạng kim loại 3

1.1.2 Sự phân chia các dạng kim loại 11

1.2 Tổng quan về chì 12

1.2.1 Lịch sử phát triển về việc sử dụng kim loại chì của con người 12

1.2.2 Cấu tạo và tính chất 14

1.2.3 Các hợp chất quan trọng của chì 19

1.2.4 Vai trò của chì 20

1.2.5 Tình hình sản xuất và sử dụng chì hiện nay 22

1.2.5.1 Trên thế giới 22

1.2.5.2 Ở Việt Nam 23

1.3 Nhiễm độc chì – ảnh hưởng của nó đối với môi trường và sức khỏe … 23

1.3.1 Nhiễm độc chì và những ảnh hưởng đến môi trường 23

1.3.2 Nhiễm độc chì và những ảnh hưởng đối với con người 26

1.3.2.1 Nguồn tiếp xúc 26

1.3.2.2 Ảnh hưởng đối với cơ thể con người 28

1.4 Các phương pháp xác định chì 30

1.4.1 Phương pháp phân tích hóa học 30

1.4.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng 30

1.4.1.2 Phương pháp phân tích thể tích 30

1.4.2 Phương pháp phân tích công cụ 31

1.4.2.1 Phương pháp điện hoá 31

1.4.2.2 Phương pháp quang phổ 32

1.4.2.3 Phương pháp ICP-OES 34

CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM 45

2.1 Đối tượng nghiên cứu: 45

2.2 Nội dung nghiên cứu 49

2.3 Lấy mẫu và xử lý mẫu 49

2.3.1 Lấy mẫu 49

2.3.2 Xử lý mẫu 49

2.4 Trang thiết bị và hóa chất 49

2.4.1.Trang thiết bị 49

2.4.2 Hóa chất và dụng cụ 50

2.4.3 Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn 50

2.5 Quy trình chiết dạng kim loại chì …51

2.6 Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại 52

2.6.1.Quy trình chiết hàm lượng tổng kim loại bằng dung dịch cường thủy 52

2.6.2.Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại bằng lò vi sóng 52

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 53

3.1.Khảo sát các thông số đo trên máy ICP_OES 6000 53

3.1.1 Khảo sát công xuất RF: 53

3.1.2 Khảo sát lưu lượng khí nebulizer 54

3.2 Khảo sát cản nhiễu 55

3.3 Khảo sát tỷ lệ các axit 60

3.4 Khảo sát chương trình nhiệt cho microwave 63

3.5 Khảo sát giới hạn phát hiện của phương pháp 64

3.6 Xây dựng đường chuẩn sử dụng trong quá trình phân tích 65

3.7 Đánh giá độ chính xác của phương pháp 67

3.8 Kết quả phân tích hàm lượng các dạng chì có trong mẫu đất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Phú Thọ 68

KẾT LUẬN 81

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier và

các cộng sự 9

Hình 1.2 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier sau khi đã cải tiến 10

Hình 1.3 Quặng Chì 12

Hình 1.4 Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học 14

Hình 1.5 Số electron trên vỏ điện tích của nguyên tử chì 15

Hình 1.6 Các quá trình hấp thu và phát xạ trong nguyên tử và ion 36

Hình 1.7 Quá trình hình thành ngọn plasma 37

Hình 1.8 Các quá trình diễn ra khi mẫu được đưa vào plasma 38

Hình 1.9 Cấu tạo torch dùng trong ICP-OES 39

Hình 1.10 Chế độ lấy tín hiệu của ICP-OES: a dọc trục (axial viewing) 41

Hình 3.1 Ảnh hưởng công suất RF đến tín hiệu nguyên tố Pb 53

Hình 3.2 Ảnh hưởng của lưu lượng khí nebulizer đến tín hiệu các nguyên tố 54

Hình 3.2 Hiệu suất chiết các kim loại khỏi nền mẫu đất đối với các acid khác nhau 62

Hình 3.3 So sánh hàm lượng các kim loại thu được với các chương trình nhiệt khác nhau 63 Hình 3.4 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,05 mg/L đến 1,00 mg/L 66

Hình 3.5 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,05 mg/L đến 0.5 mg/L 66

Hình 3.6 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,004 mg/L đến 0.1 mg/L 67

Hình 3.7 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,005mg/L đến 1.0 mg/L 67

Hình 3.8.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Lâm Thao 70

Hình 3.9 Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Phù Ninh 72

Hình 3.10 Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực TP.Việt Trì 78

Hình 3.11 Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực TX Phú Thọ 78

Hình 3.12.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Huyện Cẩm Khê 78 Hình 3.13.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Huyện Thanh Ba 79

Hình 3.14.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Huyện Hạ Hòa 79

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Quy trình chiết liên tục của A Tessier 4

Bảng 1 2 Quy trình chiết liên tục của BCR 5

Bảng 1.3 Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000) 6

Bảng 1.4 Quy trình chiết của Galan 6

Bảng 1.5 Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten và Forstner 7

Bảng 1.6 Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson 7

Bảng 1.7 Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin 8

Bảng 1.8 Đồng vị ổn định nhất của Chì 15

Bảng 1.9 Hằng số cân bằng của các dung dịch phức chì clorua ở 25 0 C 19

Bảng 1.10 Hàm lượng Pb trong đất bị ô nhiễm ở một số nước 24

Bảng 2.1 Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Huyện Lâm - Phú Thọ 45

Bảng 2.2 Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Huyện Phù Ninh - Phú Thọ 46

Bảng 2.3 Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn TP Việt Trì - Phú Thọ 47

Bảng 2.4 Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Thị xã Phú Thọ - Phú Thọ 47

Bảng 2.5 Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Huyện Cẩm Khê - Phú Thọ 47

Bảng 2.6 Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Thanh Ba - Phú Thọ 48

Bảng 2.7 Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Hạ Hòa - Phú Thọ 48

Bảng 3.1 Bảng tóm tắt cản nhiễu quang phổ 55

Bảng 3.2 Khảo sát cản nhiễu vật lý 57

Bảng 3.3 Khảo sát loại trừ cản nhiễu vật lý với nội chuẩn Sc 360.073 58

Bảng 3.4 Khảo sát loại trừ cản nhiễu vật lý với nội chuẩn Y 371.029 58

Bảng 3.5 Cản nhiễu đối với Pb 59

Hình 3.1 So sánh hàm lượng các kim loại trong mẫu đất thu được đối với các loại acid khác nhau 61

Bảng 3.6 Chương trình nhiệt cho lò vi sóng 63

Bảng 3.7 Các thông số tối ưu của máy đo 64

Bảng 3.8 Kết quả phân tích mẫu Pb 2+ 0,0025 mg/l 65

Bảng 3.9 Kết quả phân tích mẫu chuẩn theo quy trình nghiên cứu 68

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Bảng 3.10 Kết quả mẫu khu vực huyện Lâm Thao- Phú Thọ (mg/kg) 69

Bảng 3.11 Kết quả mẫu khu vực huyện Phù Ninh- Phú Thọ (mg/kg) 71

Bảng 3.12 Kết quả mẫu khu vực TP Việt Trì - Phú Thọ (mg/kg) 73

Bảng 1.1 Kết quả mẫu khu vực TX Phú Thọ - Phú Thọ (mg/kg) 74

Bảng 3.13 Kết quả mẫu khu vực huyện Cẩm Khê - Phú Thọ (mg/kg) 75

Bảng 3.14 Kết quả mẫu khu vực huyện Thanh Ba - Phú Thọ (mg/kg) 76

Bảng 3.15 Kết quả mẫu khu vực huyện Hạ Hòa - Phú Thọ (mg/kg) 77

1

MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp phát triển đem lại cuộc sống tiện nghi hơn, song cũng khiến con người phải đối mặt với nhiều tác nhân gây bệnh mới do tình trạng ô nhiễm môi trường, đáng ngại nhất hiện nay là nhiễm độc kim loại và các hóa chất Ngộ độc kim loại nặng là một vấn đề không còn mới, xong đây luôn là một vấn đề nhức nhối của thời đại

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng nguyên tử lớn, khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 như vàng, platin (bạch kim), chì, thủy ngân, thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích lũy trong cơ thể chúng Nhìn chung kim loại nặng là các chất vi lượng rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể như Đồng (Cu), Sắt (Fe), Selen (Se) , tuy nhiên với sự hiện diện hàm lượng quá lớn kim loại nặng thì nó sẽ gây độc tính nghiêm trọng con người và môi trường như Chì (Pb), Thủy ngân (Hg),

Trong những chất thải độc hại thì Chì, Thủy ngân, Asen và Cadimi đứng vị trí thứ nhất, nhì, ba và sáu theo xếp loại dược tính của Hoa Kì Những kim loại này gây độc trong tất cả các trạng thái tồn tại của chúng Tuy nhiên với tốc độ phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhu cầu ngày càng phong phú , đa dạng của con người thì các loại kim loại này vẫn được sử dụng để tạo ra các sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu sử dụng trước mắt của mình Chì là một trong những mối nguy hại hàng đầu

Chì được loài người biết đến từ lâu Chì và các hợp chất của chì được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y học, quân sự, năng lượng nguyên

tử, kĩ thuật hạt nhân… Như vậy, chì đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân và đời sống của con người Tuy nhiên, song song với những lợi ích mà chì mang lại thì nó luôn là một mối đe dọa môi trường nghiêm trọng nhất đến sức khỏe con người, đặc biệt ở các đô thị lớn Và ảnh hưởng đáng lo ngại nhất là sự tác động của chì đến sự phát triển trí tuệ và sự phát triển của thế hệ trẻ – tương lai của xã hội

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Chì và các hợp chất của nó là loại độc chất đa tác dụng, tác động lên toàn bộ các cơ quan và hệ cơ quan, những tổn thương đặc biệt nặng xuất hiện trong hệ thống tạo máu, hệ tim mạch, hệ thần kinh và hệ tiêu hóa Đối với trẻ em, ngay cả với hàm lượng chì nhỏ cũng đã ảnh hưởng đến sức khỏe, dẫn đến những rối loạn phát triển trí tuệ và thể lực, các rối loạn thần kinh tâm lý, giảm tổng hợp heme và thiếu máu, giảm vitamin D trong máu và tăng ngưỡng tiếp nhận âm thanh

Hiện nay, nhiễm độc chì đến môi trường là một vấn đề đáng lo ngại Việc sử dụng xăng pha chì đã thải ra một lượng khí độc hại có chứa hơi chì, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người Ngoài ra, tại các nhà máy mạ điện, nhà máy

cơ khí, nhà máy sản xuát pin, ắc quy, gốm sứ cũng thải ra một lượng lớn nước thải

có nhiễm chì, nước thải này thải thẳng ra các kênh rạch, đồng ruộng…gây ô nhiễm nguồn nước, tích lũy trong đất, thực vật ở khu vực xung quanh và đặc biệt là ảnh hưởng đến sức khỏe con người ở khu vực đó

Không chỉ dừng lại ở đó, chì còn len lỏi và có mặt khắp mọi nơi quanh chúng ta, trong chính ngôi nhà và những vật dụng, thức ăn, mỹ phẩm mà chúng ta

sử dụng hằng ngày đều tích tụ một lượng chì nhất định mà chúng ta không hề biết Chính những thói quen, nhận thức, hiểu biết còn yếu kém về chì là nguyên nhân khiến chì trở thành một kẻ thù thầm lặng nguy hiểm khôn lường

Vì vậy việc tìm hiểu về nguồn gốc, các dạng tồn tại của chì, độc tính, cơ chế lan truyền, gây độc của chì và những ảnh hưởng của chì đối với sức khỏe con người

và môi trường là vấn đề cấp thiết Đề tài này sẽ giúp các bạn hiểu rõ về các vấn đề này đồng thời đưa ra các biện pháp phòng ngừa ô nhiễm chì và các nguy cơ nhiễm độc từ chì một cách hiệu quả

3

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1.Một số quy trình phân tích va sự phân chia các kim loại

1.1.1 Một số quy trình phân tích dạng kim loại

Như đã nói ở trên, phân tích các dạng kim loại nặng có thể cung cấp nhiều thông tin hữu ích liên quan đến tính chất hóa học hoặc khả năng linh động và đáp ứng sinh học của một nguyên tố cụ thể, do đó có thể đưa ra một ước tính thực tế hơn về tác động của kim loại đến môi trường đồng thời từ quá trình nghiên cứu phân tích kiểm tra hàm lượng kim loại ở từng dạng chúng ta có thể hạn chế sự tích lũy dưới các dạng tồn tại của nó

Trong đất và trầm tích có chứa nhiều thành phần, nguyên tố có hại, trong số

đó có các kim loại nặng Tổng hàm lượng kim loại trong đất và trầm tích có ích với những ứng dụng về địa hóa học Tuy nhiên các dạng tồn tại của kim loại, đặc biệt là các dạng có khả năng tích lũy sinh học được quan tâm nhiều hơn Thuật ngữ “dạng” được định nghĩa bởi Fillip M Tack và Marc G Verloo là: sự nhận dạng và định lượng các dạng, các hình thức hay các pha khác nhau mà trong đó kim loại tồn tại Định lượng các yếu tố ô nhiễm trong đất, trầm tích là việc sử dụng các dung dịch hóa học khác nhau, nhưng đặc trưng và dễ phản ứng để giải phóng kim loại từ các dạng khác nhau của mẫu đất và trầm tích Nếu các kim loại tồn tại trong các dạng linh động và có khả năng tích lũy sinh học được giải phóng từ đất và trầm tích sẽ làm tăng hàm lượng các kim loại có độc tính trong nước, dẫn đến nguy cơ gia tăng

sự hấp thu các kim loại này đối với thực vật, động vật và con người (Amanda Jo Zimmerman, 2010 và Fillip M Tack, 1995

Việc xác định các dạng kim loại trong đất và trầm tích được thực hiện theo các phương pháp: chiết một giai đoạn (single extraction)), chiết lên tục (sequential extraction procedure, SEP) và sử dụng nhựa trao đổi ion Nhiều quy trình chiết liên tục đã được ứng dụng để phân tích dạng kim loại trong nhiều loại mẫu đất, trầm tích

và đã cung cấp những thông tin hữu ích về nguồn gốc, cách thức tồn tại, khả năng tích lũy sinh học và địa hóa, tiềm năng di động, và sự chuyển hóa của kim loại trong

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

trầm tích Do đó, các quy trình này là một công cụ hữu dụng trong phân tích và đánh giá sự ô nhiễm (Amanda Jo Zimmerman, 2010 )

Quy trình chiết các dạng liên kết của kim loại trong trầm tích của A Tessier và các cộng sự (hình 1.1) được coi là cơ sở của các quy trình sau này Quy trình này đã chia kim loại trong trầm tích thành năm dạng chính: Dạng trao đổi (F1), dạng liên kết với cacbonat (F2), dạng liên kết trong cấu trúc oxit sắt- mangan (F3), dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ (F4), và dạng bền nằm trong cấu trúc tinh thể của trầm tích (gọi là dạng cặn dư) (F5)

Bảng 1.1 Quy trình chiết liên tục của A Tessier

Dạng trao đổi(F1) 8ml MgCl2 1M (pH= 7), khuấy lien tục trong 1h hoặc

8ml NaCHCOO 1M (pH=8,2), khuấy liên tục trong 1h Liên kết với cacbonat

(F2) 8ml NaCHCOO 1M pH = 5, khuấy liên tục trong 5h

Liên kết với Fe – Mn

oxit (F3)

20ml Na2S2O40,3M + Na-Citrate 0,175M + H – Citrate 0,025M hoặc

20ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25% 960C khuất trong 6h

Liên kết với hữu cơ

(F4)

1 3ml HNO3 0,02M +5ml H2O2 30% (pH = 2),850C khuấy 2h

2 Thêm 3ml 5ml H2O2 30% (pH = 2), 850C khuấy 3h

3 Sau khi làm nguội, thêm 5ml NH4OAC 3,2M trong HNO3 20% và pha loãng thành 20ml, khuấy liên tục 30 phút

Cặn dư (F5)

5

Quy trình của BCR gần giống với quy trình của Tessier, chỉ có một điểm khác là dạng trao đổi và dạng cacbonat trong quy trình của Tessier được gộp chung lại thành một dạng Do đó quy trình này chỉ có bốn dạng

Bảng 1 2 Quy trình chiết liên tục của BCR

Tác giả Maiz đã so sánh quy trình chiết ngắn và quy trình của Tessier với cùng một mẫu trầm tích và nhận thấy rằng quy trình chiết ngắn đã đưa ra những kết quả có tính tương quan tốt với nhiều kim loại được kiểm tra và cũng tương quan với quy trình của Tessier Quy trình này chỉ có ba dạng, sử dụng các thuốc thử rất khác

so với hai quy trình trên và ở dạng cặn dư không có thời gian cụ thể

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Bảng 1.3 Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000)

(1): Pentetic acid hoặc Diethylene triamine pentaacetic acid

(2): Triethanolamine

Quy trình chiết của Galan

Bảng 1.4 Quy trình chiết của Galan

Kersten và Forstner (1986) đã đưa ra quy trình sau :

7

Bảng 1.5 Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten và Forstner

Dạng kim loại Hóa chất được sử dụng

Trao đổi 10 ml NH4OAc 1M pH=7, ở t0 phòng, trong 15 phút Cacbonat 20 ml NaOAc 1M pH =5, ở t0 phòng, trong 5 giờ

Dễ khử

20 ml NaOAc 1M /NH4OH.HCl 0.25M, pH= 5,

0 Khử trung bình 20 ml NH4OH.HCl 0.25M trong HOAc 25% , pH= 2, ở 900C, Hữu cơ \

sunphua

3 ml HNO3 0.01M, 5 ml 30% H2O2, 850C, 2 giờ Hoặc 2 ml HNO3 0.01M, 3 ml 30% H2O2, 850C, 3 giờ

- Davidson và các cộng sự (1994) đưa ra quy trình :

Bảng 1.6 Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson

Dạng kim loại Hóa chất được sử dụng

Trao đổi 20 ml axit HOAc 0,11M, ở t0 phòng, trong 16 giờ

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Bảng 1.7 Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin

Dạng kim loại Hóa chất được sử dụng

Trao đổi 25ml NH4NO3 1M (điều chỉnh pH = 7,0 với NH4OH), lắc 30

phút ở 250C

Cacbonat 25 ml (CH3COOH + CH3COONa) 1M ở pH =5, lắc 6 giờ

Oxit dễ khử 25 ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25%, lắc, 30 phút

Liên kết với các

chất hữu cơ

3 ml HNO3 0,01M và 5ml H2O2 30%, ở 80◦C trong 2 giờ

thêm 2ml của H2O2, đun nóng trong 1 giờ Thêm 15 ml HNO3 Liên kết với các

Hình 1.2 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier sau

11

1.1.2 Sự phân chia các dạng kim loại

Kim loại trong đất và trầm tích được chia thành 5 dạng chính: Dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng hấp phụ trên bề mặt ôxit sắt - mangan, dạng lien kết với các hợp chất hữu cơ và dạng bền nằm trong cấu trúc của trầm tích , Định lượng các yếu tố ô nhiễm trong đất, trầm tích là việc sử dụng các dung dịch hóa học khác nhau, nhưng đặc trưng và dễ phản ứng để giải phóng kim loại từ các dạng khác nhau của mẫu đất

- Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với đất bằng lực hấp

phụ yếu trên các hạt Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hoặc giải hấp các kim loại này dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại bề mặt tiếp xúc của đất

- Dạng liên kết với cacbonat: các kim loại liên kết với carbonat rất

nhạy cảm với sự thay đổi của pH, khi pH giảm thì kim loại tồn tại ở dạng này

sẽ được giải phóng

- Dạng liên kết với Fe-Mn oxit: Ở dạng liên kết này kim loại được hấp

phụ trên bề mặt của Fe-Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử, bởi

vì trong điều kiện khử trạng thái oxi hóa khử của sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến các kim loại trong đất sẽ được giải phóng vào pha nước

- Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại ở dạng liên kết với hữu

cơ sẽ không bền trong điều kiện oxi hóa, khi bị oxi hóa các chất hữu cơ sẽ phân hủy và các kim loại sẽ được giải phóng vào pha nước

- Dạng cặn dư: Phần này chứa các muối khoáng tồn tại trong tự nhiên có

thể giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng, do vậy khi kim loại tồn tại trong phân đoạn này sẽ không thể hòa tan vào nước trong các điều kiện như trên

Trong năm dạng trên, mức độ dễ hòa tan vào cột nước xếp theo thứ tự các dạng sau: Trao đổi < Liên kết với carbonat < Liên kết với Fe - Mn oxit < Liên kết với hữu cơ < Cặn dư

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

1.2 Tổng quan về chì

1.2.1 Lịch sử phát triển về việc sử dụng kim loại chì của con người

v Khái niệm chung về chì

Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, viết tắt là Pb (Latin: Plumbum) và có số nguyên tử là 82

Chì có 2 trạng thái oxy hóa bền là Pb(II) và Pb(IV) và có 4 đồng vị là 204Pb, 206Pb,

207Pb và 208Pb Trong môi trường nó tồn tại dưới dạng ion Pb2+ trong hợp chất hữu

cơ và vô cơ Chì có số nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền Chì được con người phát hiện và sử dụng cách đây 6000 năm, do đó có nhiều ứng dụng trong đời sống sinh hoạt

Chì là kim loại nặng (M=207, d=11,3g/cm3) có tính mềm dễ dát mỏng nên chì được

sử dụng nhiều trong công nghiệp và cuộc sống ngay từ xa xưa

Hình 1.3 Quặng Chì

13

v Lịch sử phát triển của chì

Chì từng được sử dụng phổ biến hàng ngàn năm trước do sự phân bố rộng rãi của nó, dễ chiết tách, dễ gia công, dễ dát mỏng, dễ uốn cũng như dễ nung chảy Các hạt chì kim loại có tuổi 6400 TCN đã được tìm thấy ở Catalhoyuk, Thổ Nhĩ Kì Vào đầu thời kì đồ đồng, chì được sử dụng cùng với Antimon và Asen

Nhà sản xuất chì lớn nhất trước thời kì công nghiệp là nền kinh tế La Mã, với sản lượng hằng năm 80.000 tấn Đặc biệt chúng là phụ phẩm của quá trình nung chảy bạc Hoạt động khai thác mỏ của La Mã diễn ra ở Trung Âu, Anh thuộc La

Mã, Balkan, Hy Lạp, Tiểu Á; riêng ở Hispania chiếm 40% sản lượng toàn cầu

Trong giả kim thuật, chì từng được cho là kim loại cổ nhất và liên quan đến Sao Thổ Các nhà giả kim thuật sử dụng biểu tượng của Sao Thổ để ám chỉ chì Họ từng

có tham vọng biến chì thành vàng, và Nicholas Flamel là một trong số những người

đó Ông đã tạo ra “hòn đá triết gia” một vật có thể biến chì thành vàng Trải qua nhiều thế kỉ, chì thu được từ gallen (PbS), qua sự nấu chảy để loại bỏ sunfua và lấy được oxit chì, những đặc tính hữu dụng của chì đã được khai thác để sản xuất phục

vụ cho con người

Hiện nay, chì vẫn còn là một trong những kim loại được sử dụng rộng rãi và linh động trong cuộc sống

Từ khi sáng chế ra súng ống, chì bắt đầu được đúc đạn giết người cho súng lục, súng trường, chì đã trở thành “lý lẽ vững chắc” nhất trong các cuộc tranh giành giữa các phe đối địch Chì đã nhiều lần quyết định cục diện của những trận đánh lớn cũng như của những trận ẩu đả côn đồ lặt vặt

Khi tiếp xúc ở mức độ nhất định, chì là chất độc đối với động vật cũng như con người Nó gây tổn thương cho hệ thần kinh và gây ra rối loạn não Tiếp xúc ở mức độ cao cũng gây ra rối loạn máu ở động vật Giống với thủy ngân, chì là chất độc thần kinh tích tụ trong mô mềm và trong xương Nhiễm độc chì đã được ghi nhận từ thời La Mã cổ đại, Hy Lạp cổ đại và Trung Quốc cổ đại

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

1.2.2 Cấu tạo và tính chất

v Cấu tạo

Hình 1.4 Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố

hóa học, viết tắt là Pb (Latin: Plumbum)

Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Chì(Pb) ở ô số 82, thuộc nhóm 14, chu kì 6

* Tính chất nguyên tử:

· Cấu hình electron nguyên tử: [Xe] 4f145d106s26p2

· e- trên mức năng lượng: 2,8,18,32,18,4

· Khối lượng nguyên tử: 207,19 đ.v.C

· Bán kính nguyên tử(calc): 180pm

· Bán kính cộng hóa trị: 147pm

· Bán kính Van der Waals: 202pm

· Trạng thái oxi hóa (Ôxít): 4,2 (lưỡng tính)

15

· Cấu trúc tinh thể: Lập phương tâm mặt

· Độ âm điện: 2,33(thang Pauling)

Hình 1.5 Số electron trên vỏ điện tích của nguyên tử chì

Chì có số nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền, có 2 trạng thái oxy hóa bền là Pb(II), Pb(IV) và có 4 đồng vị là 204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb Một đồng vị phân

rã từ phóng xạ phổ biến là 202Pb, có chu kỳ bán rã là 53.000 năm Tất cả các đồng vị của chì, trừ chì 204Pb, có thể được tìm thấy ở dạng các sản phẩm cuối của quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng hơn như urani và thori

Bảng 1.8 Đồng vị ổn định nhất của Chì

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

v Tính chất vật lý và hóa học

a Tính chất vật lí

Chì là kim loại màu xám nhạt, không mùi, không vị, không tan trong nước, không cháy, dẫn điện kém so với các kim loại khác Chì rất mềm, dễ uốn, dễ gia công, dùng dao cắt được và dễ nghiền thành bột Chì được coi là mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thường

Chì có khối lượng nguyên tử M=207,19; nóng chảy ở nhiệt độ 327,4oC; sôi

ở 1725oC; khối lượng riêng bằng 11,34g/cm3 Chì bay hơi ở khoảng 550-600oC, và hơi chì rất độc, có vị ngọt Chì kim loại có thể được làm cứng bằng cách thêm vào một lượng nhỏ antimony, hoặc một lượng nhỏ các kim loại khác như canxi

Chì có ánh kim nhìn thấy rõ khi mới cắt, nhưng ánh kim nhanh chóng mờ dần khi để trong không khí ẩm Chì dạng bột cháy cho ngọn lửa màu trắng xanh Giống như nhiều kim loại, bột chì rất mịn có khả năng tự bốc cháy trong không khí

và phát ra khói độc Chì là kim loại rất độc, có ảnh hưởng quan trọng đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái

Trữ lượng trong thiên nhiên của chì là 1.10-4 % tổng số nguyên tử của vỏ trái đất, tức là nguyên tố ít phổ biến

b Tính chất hóa học

Ở nhiệt độ thường, Pb tác dụng với oxi của không khí tạo ra màng oxi bảo vệ cho kim loại không bị oxy hóa Khi đun nóng trong không khí, Pb bị oxy hóa dần đến hết, tạo ra PbO :

2Pb + O2 → 2PbO Tương tác được với các nguyên tố halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác

Với axit nitric ở bất kì nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại

3Pb + 8HNO3 (l) → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Khi có mặt của oxi có thể tương tác với nước

2Pb + 2H2O + O2 → 2Pb(OH)2

Có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác

2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2+ 2H2O

* Tính chất hoá học của ion Pb 2+

Số oxi hoá +2 là phổ biến hơn cả

¶ Đối với ion clorua (Chloride): Trong dung dịch có ion clorua, như axit clorhidric hoặc muối clorua tan, tạo khi dung dịch không quá loãng

Pb2+ + Cl - → PbCl2

Muối chì clorua ít tan, độ tan của PbCl2 là 10g/l và tăng rất nhanh khi nhiệt độ tăng Tại 1000C, độ tan của nó là 33,5g/l Tuy nhiên, tốc độ kết tủa PbCl2 rất chậm, đặc biệt là khi không có mặt các ion khác tạo kết tủa với ion clorua, kết tủa không thể hình thành trong 3-5 phút sau khi trộn các ion Lượng kết tủa có thể được tăng nhanh bằng cách dùng que khuấy chà sát mạnh bên trong ống nghiệm PbCl2 tan trong ion clorua dư do có sự hình thành của ion phức tạp tetrachloroplumbate (II):

PbCl2 + 2Cl - → [PbCl4]

2-* Với ion Sunfat (Sulfate): Ion Chì tạo kết tủa với ion sunfat hoà tan, bao gồm

cả axit sunfuaric loãng Chì sunfat có độ tan kém hơn chì clorua

Pb2+ + SO42- → PbSO4

PbSO4 tan trong dung dịch bazơ mạnh hoặc muối axetat

PbSO4 + 4OH - → [Pb(OH)4]2 + SO4PbSO4+ 2CH3COO- → Pb(CH3COO)2 + SO42-

2-Chì axetat tan nhưng là chất điện li yếu

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Với dung dịch ammoniac:

Ion Pb2+ phản ứng với dung dịch ammoniac tạo muối đơn kết tủa (VD:

Pb2O(NO)2 xuất hiện nhiều hơn so với Pb(OH)2:

Pb2+ + 2NH3 + 3H2O (l) + 2NO3- → Pb2O(NO)2 + H2O (l) + 2NH4+

Kết tủa không tan ra trong NH3dư

Với Natri hidroxit:

Khi phản ứng với dung dịch kiềm mạnh, Pb2+ tạo kết tủa màu đen Kết tủa này tan dần trong dung dịch kiềm dư

Pb2+ + 2OH- → Pb(OH)2

Pb(OH)2 + 2OH- → [Pb(OH)4]2- Các dạng oxy hóa khác nhau của chì dễ dàng bị khử thành kim loại Ví dụ như khi nung PbO với các chất khử hữu cơ như glucose Một hỗn hợp ôxít và sulfua chì nung cùng nhau cũng tạo thành kim loại

2PbO + PbS → 3Pb + SO2 Chì kim loại chỉ bị oxy hóa ở bề ngoài trong không khí tạo thành một lớp chì ôxít mỏng, chính lớp ôxít này lại là lớp bảo vệ chì không bị oxy hóa tiếp Chì kim loại không phản ứng với các axit sulfuric hoặc clohydric Nó hòa tan trong axit nitric giải phóng khí oxy và tạo thành dung dịch chứa Pb(NO3)2

3Pb + 8H+ + 8NO3- → 3Pb2+ + 6NO3- + 2NO + 4H2O Khi nung với các nitrat của kim loại kiềm, chì bị oxy hóa thành PbO và kim loại kiềm nitrat PbO đặc trưng cho mức ôxi hóa +2, nó hòa tan trong axit nitric và axit acetic tạo thành các dung dịch có khả năng kết tủa như các muối của chì sulfat, cromat, cacbonat (PbCO3) và Pb3(OH)2(CO3)2 Chì sulfua cũng có thể được kết tủa từ các dung dịch acetat, các muối này đều rất ít tan trong nước Trong

số các muối halua, iodua là ít hòa tan hơn bromua, và bromua ít hòa tan hơn clorua Chì (II) oxi cũng hòa tan trong các dung dịch hydroxi kiềm để tạo thành muối plumbit tương ứng PbO +2OH− + H2O → Pb(OH)42-

Clo hóa các dung dịch muối trên sẽ tạo ra chì có trạng thái oxy hóa +4

Pb(OH)42- + Cl2 → PbO2 + 2Cl− + 2H2O

19

Chì dioxi là một chất oxy hóa mạnh Muối clo ở trạng thái oxy hóa này khó được tạo ra và dễ bị phân hủy thành chì(II) clorua và khí clo Muối iodua và bromua của chì(IV) không tồn tại Chì dioxit hòa tan trong các dung dịch hydroxit kim loại kiềm để tạo ra các muối plumbat tương ứng

PbO2 + 2 OH− + 2 H2O → Pb(OH)6

2-Chì cũng có trạng thái ôxi hóa trộn lẫn giữa +2 và +4, đó là chì đỏ (Pb3O4) Chì dễ dàng tạo thành hợp kim đồng mol với kim loại natri, hợp kim này phản ứng với các alkyl halua tạo thành các hợp chất hữu cơ kim loại của chì như tetraethyl chì

* Các phức chất với clo:

Các hợp chất chì(II) tạo một loạt các phức chất với ion clorua, với sự hình thành của chúng làm thay đổi sự ăn mòn hóa học của chì Quá trình này sẽ hạn chế khả năng hòa tan của chì trong môi trường mặn

Bảng 1.9 Hằng số cân bằng của các dung dịch phức chì clorua ở 25 0 C

Pb2+ + Cl− → PbCl+ K 1 = 12,59 PbCl+ + Cl− → PbCl2 K 2 = 14,45 PbCl2 + Cl− → PbCl3− K 3 = 3,98 ×10−1PbCl3− + Cl− → PbCl42− K 4 = 8,92 × 10−2

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

(PbO2), PbO và oxi Hợp chất này được dùng làm chất màu pha sơn, giấy bọc, trong

kĩ nghệ thủy tinh pha lê, men sứ

Chì bioxit (PbO2): dạng bột màu nâu, được dùng làm chất oxi hóa mạnh

Chì sunphua (PbS): Hợp chất này trong thiên nhiên gọi là gallen, được sử dụng để chế tạo kim loại, sơn, vecni…

Chì clorua (PbCl2): Có dạng bột màu trắng, ít tan trong nước lạnh, nóng chảy

ở 500oC, sẽ mất bớt clo, thêm oxi thành oxitclorua màu vàng, được dùng làm bột màu

Chì sunphat (PbSO4): Có dạng bột màu trắng

Chì cacbonat (PbCO3): Có dạng bột màu trắng, không tan trong nước, được sử dụng để làm chất pha sơn

Chì cromat (PbCrO3): Có dạng bột màu vàng, được dùng làm sơn

v Hợp chất hữu cơ

Chì axetat [Pb(CH3COO)2.3H2O]: Được sử dụng trong y dược

Chì tetraetyl [Pb(C2H5)4]: Được sử dụng làm chất chống nổ cho xăng

Chì tetrametyl [Pb(CH3)4]: Có công dụng tương tự chì tetraetyl

Chì stearat [Pb(C17H35COO)2]: Được sử dụng trong công nghệ chất dẻo

1.2.4 Vai trò của chì

v Trong công nghiệp

Chì được sử dụng rất phổ biến, người ta đã thống kê thấy có tới 150 nghề và hơn 400 quá trình công nghệ khác nhau sử dụng đến chì và các hợp chất của chúng

a Công nghiệp kĩ thuật điện

Chì được dùng để làm bình ăcquy, pin, làm vỏ bọc dây cáp rất bền chắc và dẻo dai Một lượng chì khá lớn được dùng làm que hàn…

Ngay từ năm 1859, nhà vật lý học Gaxton Plante (Gaston Plante) người Pháp đã phát minh ra một nguồn điện hóa học - đó là ăcquy chì, khoảng một phần ba tổng sản lượng chì trên thế giới được dùng vào việc sản xuất ăcquy

b Công nghiệp hóa chất

21

Để bảo vệ thiết bị khỏi sự ăn mòn, người ta mạ chì lên bề mặt bên trong các buồng và các tháp sản xuất axit sunfuric, các ống dẫn, các bể tẩy rửa và các bể điện phân,…

c Công nghiệp nhiên liệu

Công nghiệp nhiên liệu là một ngành tiêu thụ rất nhiều chì Trong các động

cơ xăng, phải nén hỗn hợp nhiên liệu trước khi đốt cháy và nén càng mạnh thì động

cơ làm việc càng kinh tế Nhưng ở mức độ nén khá cao, hỗn hợp nhiên liệu sẽ nổ

chứ không chờ đến lúc được đốt cháy Chì tetraetyl đã giúp trừ khử căn bệnh này Chỉ cần pha thêm Chì tetraetyl vào xăng với một lượng nhỏ (chưa đến 1gam/lít) là

đủ để ngăn chặn hiện tượng nổ, buộc nhiên liệu phải cháy đều, mà chủ yếu là cháy đúng thời điểm cần thiết

Trong ngành in cùng với stibi và thiếc, chì đã có mặt trong hợp kim chữ in

để làm ra những con chữ và những yếu tố khác của bộ chữ in sách báo

e Trong kĩ thuật quân sự

Chì được sử dụng để đúc đầu đạn, tăng thêm khả nang bay xa của viên đạn nhằm nâng cao khả năng chiến đấu trong quân sự

g Trong ngành năng lượng học nguyên tử và kĩ thuật hạt nhân

Người ta sử dụng các lá chắn bằng chì Với thủy tinh mà trong đó có chứa chì oxit cũng ngăn ngừa được bức xạ phóng xạ Qua loại kính như vậy, ta có thể theo dõi việc xử lý các vật liệu phóng xạ bằng những “tay đảo liệu”, tức là những thứ máy tự động đảo liệu Chì để ngăn cản tia rơngen, do đó người ta đã pha thêm chì vào trong các bao tay hay áo choàng của các bác sĩ điện quang Trong các khẩu

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

“đại bác coban” dùng để điều trị các khối u ác tính, viên coban phóng xạ được giữ kín trong vỏ bọc bằng chì

h Trong nghệ thuật

* Pha lê:

Từ vài trăm năm nay, thế giới đã biết đến pha lê - một thứ thủy tinh trong suốt Khi pha thêm chì vào “cao” thủy tinh để hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của nó đã tạo thành thủy tinh chì rất đẹp, tương tự như những tinh thể thạch anh và được gọi là pha lê Nhờ có chì mà người ta tạo ra được một vật liệu tuyệt đẹp để làm nên những sản phẩm thật đáng kinh ngạc

1.2.5 Tình hình sản xuất và sử dụng chì hiện nay

1.2.5.1 Trên thế giới

Kim loại chì được mô tả ở cả hai dạng: dạng nguyên thủy( chiếm đa số) và dạng chuyển hóa ( một phần nhỏ)

1.2.5.2 Ở Việt Nam

Theo Tổng cục Thống kê, số liệu về tình hình sản xuất và sử dụng chì tại Việt Nam không thống kê cụ thể được do việc sản xuất hầu như mang tính cá thể với quy mô sản xuất nhỏ, hoặc mang tính gia đình như làng nghề nấu kim loại phế liệu, vì thế nên cơ quan quản lí cũng không thể biết chắc chắn con số sản xuất hay tiêu thụ chính xác Tuy nhiên, qua niên giám thống kê năm 2001 của Nhà xuất bản Thống kê Hà Nội cho biết được một số sản phẩm được sản xuất có sử dụng chì như: Pin acquy (1,5V) 130.000.000cái/năm, sơn hóa học: 57.000 tấn/năm, tivi: 1.158.000 cái/năm, thép thỏi: 1.700.000 tấn/năm, radio: 1.500.000 cái/năm, thép cán: 1.905.500 tấn/năm Chính việc sản xuất này đã ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và gây ô nhiễm môi trường

1.3 Nhiễm độc chì – ảnh hưởng của nó đối với môi trường và sức khỏe

1.3.1 Nhiễm độc chì và những ảnh hưởng đến môi trường

v Môi trường đất

Chì được sử dụng rộng rãi làm nảy sinh những vấn đề lớn về môi trường, đó

là ô nhiễm độc chất chì trong môi trường sinh thái, đặc biệt là môi trường đất

Khi được phát thải vào môi trường đất, chì có thời gian tồn tại lâu dài và khó phân hủy Những hợp chất chì có khuynh hướng tích lũy trong đất và trầm tích, làm ô nhiễm chuỗi thức ăn và ảnh hưởng đến trao đổi chất của con người lâu dài trong tương lai Chì trong đất được hấp thụ và tích lũy trong các bộ rễ của cây, hàm lượng của chúng phụ thuộc vào loại cây trồng của đất Các loại cây trồng khác nhau trồng trên cùng 1 loại đất có khả năng tích lũy kim loại trong cây khác nhau do khả năng cung cấp và các tính chất của đất Hàm lượng các nguyên tố kim loại trong cây phụ thuộc rất nhiều vào thời kì sinh trưởng của cây Hấp thụ do rễ thực vật là 1 trong

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

quá trình quan trọng làm cho chì đi vào chuỗi thức ăn Kim loại chì đi vào chuỗi thức ăn dưới dạng các ion đơn giản hoặc dưới dạng hợp chất hữu cơ kim loại hoặc

đi từ con đường trầm tích

Bảng 1.10 Hàm lượng Pb trong đất bị ô nhiễm ở một số nước

Phần lớn những nước có nền công ngiệp phát triển thì việc gây ô nhiễm môi trường có xu hướng cao hơn và hàm lượng Pb trong đất ở những nước này cũng nhiều hơn

Trong tự nhiên, quá trình phong hóa đá cũng gây nên lượng Pb nhỏ xâm nhập vào đất, đặc biệt là các loại đá trầm tích có chứa lưu huỳnh, đá phiến sét Do vậy, đất hình thành trên các loại đá này thường có hàm lượng Pb giàu hơn đất khác Tuy nhiên, nguồn tự nhiên gây ô nhiễm Pb trong đất không đáng kể so với nguồn nhân tạo

Việt Nam là một đất nước đang trong thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa

đã khuyến khích các thành phần kinh tế, các ngành nghề truyền truyền thống mở rộng phát triển Trong đó quan tâm đến 1 số ngành nghề thủ công ở các vùng nông thôn như nghề tái chế và tái sử dụng các phế liệu: đồng, chì,… Chính các hoạt động này gây ô nhiễm môi trường đất do các kim loại như Pb, Cu,…

Hàm lượng các kim loại này nếu ở mức cao tồn đọng trong đất rất dễ theo chu trình đất – cây trồng – động vật – con người gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người

và động vật Khi chì tích tụ trong môi trường đất thì việc làm giảm lượng chì này

25

trở nên rất khó khăn bởi lẽ Pb là nguyên tố kim loại nặng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau và được các hạt đất giữ chặt Để giảm lượng chì này có thể dựa vào tính chất của 1 số dung dịch có khả năng rửa được chì ra khỏi đất, tuy nhiên đây cũng là 1 biện pháp khó khăn và tốn kém Chính vì thế trên thế giới việc áp dụng phương pháp hóa lý để giảm Pb trong đất chưa được mở rộng, cách thông dụng nhất là hạn chế hàm lượng Pb ngay từ khâu đầu vào để tránh khả năng xâm nhập của Pb vào đất

v Môi trường nước

Kinh tế ngày càng phát triển, đồng hành với sự ô nhiễm của đất là tình trạng nước bị nhiễm các kim loại nặng ngày càng tăng, đặc biệt là chì (Pb)

* Hàm lượng trong nước tự nhiên và nước thải:

Trong nước tự nhiên hàm lượng chì thường rất nhỏ, nằm trong khoảng 0,001 – 0,023 mg/l Trong nước sinh hoạt cũng thường có vết chì (vì nước chảy qua ống dẫn

có chì) Trong nước thải của các nhà máy hoá chất và khu luyện kim thường chứa lượng chì đáng kể

· Nhà máy sản xuất Pb-Zn : 5,0 – 7,0 mg/l

· Nhà máy sản xuất Mo-W : 0 - 16,0 mg/l

* Tính độc của chì:

Khi nồng độ chì trong nước uống là 0,042 – 1,0 mg/l sẽ xuất hiện triệu chứng

bị ngộ độc kinh niên ở người; nồng độ 0,18 mg/l động vật máu nóng bị ngộ độc Trong nước khi nồng độ chì lớn hơn 5 mg/l thì thực vật bị ngộ độc

* Nồng độ giới hạn cho phép của chì:

· Nước uống : 0 – 0,1 mg/l tuỳ tiêu chuẩn từng nước

· Nước tới nông nghiệp: 0,1 mg/l

· Nước cho chăn nuôi : 0,05 mg/l

Nước ngầm chứa ít chì hơn(0,01mg/l), nước biển chứa 0,03mg/l Trong nước cấp chảy qua các đường ống dẫn bằng chì có thể thấy lượng chì trong nước lên tới

100 mg/l Các hợp chất Pb ở dạng hòa tan hay huyền phù sẽ theo dòng chảy ra biển Một phần đáng kể hợp chất chì đi vào cơ thể sống theo dây chuyền thực phẩm hoặc

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

được giữ lại ở lớp trầm tích Nước ngọt chứa chì chủ yếu ở dạng các phức cacbonat, nuớc biển chứa hợp chất chì chủ yếu ở dạng phức clorua, trong khi trong nước của đất, chì lại ở dạng phức của các axit humic hoặc fulvic

Môi trường không khí

Khi nhiên liệu bị đốt cháy trong động cơ ở nhiệt độ cao thì TEL sẽ phân ly, đốt cháy tác dụng với oxi tạo ra oxit chì (PbO):

PbO + 2OH- + H2O → Pb(OH)43Pb + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

1.3.2 Nhiễm độc chì và những ảnh hưởng đối với con người

27

a Tiếp xúc qua môi trường sống

* Qua môi trường không khí: các nhà máy, xí nghiệp thải ra hơi khói bụi chì ảnh hưởng đến dân cư sống chung quanh khu vực đó

* Qua nguồn nước:

Nước chảy tràn ở khu vực sản xuất nông nghiệp có chứa dư lượng thuốc trừ sâu và thuốc trừ cỏ chứa chì làm nước bị ô nhiễm chì

Nhiều ngành công nghiệp như luyện kim, xi mạ, sản xuất đồ điện tử thải ra lượng nước thải có chứa hàn lượng chì cao

Chì trong nguồn nước có khả năng tích tụ và khuếch đại trong chuỗi thức ăn, gây ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến sức khỏe con người

Do sơn, các vật dụng trong gia đình có lẫn chì, đồ chơi trẻ em nhiễm chì cao: gây nhiễm độc chì khi trẻ em ngậm, nhai, tiếp xúc với những chỗ, đồ vật đó

b Tiếp xúc qua môi trường làm việc

Có rất nhiều ngành nghề sử dụng chì hoặc các hợp chất chì vô cơ Người làm việc phải tiếp xúc với chì ở mật độ cao, dễ dàng dẫn đến nguy cơ nhiễm độc chì, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe

Một số ngành nghề phổ biến tiếp xúc với chì:

ü Chế tạo và tái chế acquy chì

ü Khai thác và chế biến quặng chì và phế liệu có chì

Sử dụng chì và các hợp kim chì để thi công hoặc chế tạo các dụng cụ khác nhau: Hàn các ống chì trong công nghiệp hóa chất, các ống chì dân dụng, ống chì nối các linh kiện điện tử trong các bảng mạch điện tử, chế tạo công cụ

ü Đúc chữ in và sắp chữ in

ü Pha chế, sử dụng sơn, vecni, mực in, mattit có gốc là các hợp chất chì

ü Sử dụng trong luyện kim: đúc, mạ, giát mỏng chì và hợp kim chì, chế tạo, cắt xén, đánh bóng các vật liệu chì và hợp kim chì

ü Tráng men, in hoa đồ gốm bằng hợp chất chì, trong công nghệ cao su, chất dẻo, công nghệ lọc, thu hồi chì cũ,…

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

c Tiếp xúc qua thực phẩm

Trong các bữa ăn hàng ngày, những thực phẩm ngoài việc cung cấp chất dinh dưỡng cao như gạo, thịt lợn, thịt bò, rau muống, tôm, cam, quýt, còn có nguy cơ nhiễm chì cao

Trái cây khô cũng là thực phẩm dễ nhiễm chì Theo quyết định 46 của Bộ Y tế

về quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm, hàm lượng chì trong trái cây là 0,1mg/kg, với quả loại nhỏ là 0,2mg/kg, nhưng giới hạn này áp dụng cho trái cây tươi Do lượng nước mất đi trong trái cây khô nên so với giới đó thì hàm lượng chì trong 1kg trái cây khô chắc chắn sẽ cao hơn đáng kể

Ngoài ra, một số loại thuốc nam không rõ nguồn gốc như mẫu đơn, chu sa là các loại trong thành phần có kim loại nặng hàm lượng cao

Năm 2012, Việt Nam đã phát hiện một số trẻ em bị nhiễm chì do dùng thuốc cam , một loại thuốc được xem là thuốc gia truyền bổ tì và có rất nhiều lợi ích cho trẻ nhỏ, từ tưa lưỡi, tiêu chảy, táo bón đến khả năng kích thích ngon miệng

1.3.2.2 Ảnh hưởng đối với cơ thể con người

v Máu

a Rối loạn tổng hợp Heme

Trong hồng cầu, chì gây rối loạn sinh tổng hợp Heme ở nhiểu giai đoạn hoạt tính của enzym, tác động vào việc sử dụng Fe, gây nhiễu sự tổng hợp Globin của hồng cầu

b Ảnh hưởng đến hình thái tế bào

Trong nhiễm độc chì, chì ức chế men 5-pyridine nuclease gây xuất hiện hồng cầu hạt ái kiềm do tích tụ pyrimidine nucleotit, nhưng không có mối liên quan về số lượng giữa hồng cầu hạt kiềm và chì huyết

c Ảnh hưởng đến tuổi thọ hồng cầu

Trong những trường hợp thiếu máu do nhiễm độc chì, tuổi thọ hồng cầu thường ngắn lại vì chì kiềm hãm hoạt động của Na-K-ATP ở màng tế bào gây hiện tượng tan huyết, làm ngắn tuổi thọ hồng cầu

d Mối liên quan giữa tiếp xúc với chì và sự thiếu máu

v Hệ thần kinh

Tác hại này phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc và nồng độ hơi chì

· Bệnh não do chì: bệnh nhân vật vã, nhức đầu, co giật, hôn mê Nếu tử vong

sẽ thấy phù não, nếu khỏi để lại di chứng đần độn

· Đối với hệ thần kinh ngoại biên: các bộ phận vận động bị tổn thương, suy nhược các cơ duỗi, mất cảm giác đau

v Thận

Viêm thận cấp do nhiễm chì thường hiếm gặp Hiện tượng viêm thận thường xảy ra sau khi hấp thụ chì liều thấp, dài ngày Tiếp xúc với chì thời gian dài với nồng độ lên đến 70μg/100ml có nguy cơ dẫn đến bệnh thận mãn tính không hồi phục

Hai nguyên nhân có thể lí giải:

· Chì gây tổn thương mạch máu, nhất là mao mạch, gây tổn thương vi tuần hoàn thận

· Chì có khả năng gây tổn thương tế bào nhu mô thận, men gluco saminidase ở ống thận

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

1.4.1 Phương pháp phân tích hóa học

Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của các chất, thông thường > 0,05%, tức là mức độ miligam Các trang thiết bị và dụng

cụ cho các phương pháp này đơn giản và không đắt tiền

1.4.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng

Nguyên tắc: Dựa trên kết tủa chất cần phân tích với thuốc thử phù hợp Lọc,

rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích

Ví dụ: Kết tủa chúng dưới dạng PbSO4

1.4.1.2 Phương pháp phân tích thể tích

* Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon:

Đối với chì, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2- chỉ thị ET00

Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH = 8

31

chính xác dung dịch EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10 Sau đó chuẩn độ EDTA

dư bằng Zn2+ với chỉ thị ET00 Tại điểm tương đương dung dịch xuất hiện màu xanh

Pb2+ + H2Y2- → PbY2 - + 2H+

Zn2+ + H2Y2-(dư) → ZnY2 - + 2H+

ZnInd + H2Y2- → ZnY2- + HInd ( đỏ nho) ( xanh)

Cách 3: Chuẩn độ gián tiếp (thay thế) dùng ZnY2-, chỉ thị ETOO

Do phức PbY2- bền hơn ZnY2- ở pH = 10 nên Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi phức ZnY2- Sau đó, chuẩn Zn2+ sẽ xác định được Pb2+

Pb2+ + ZnY2- → Zn2+ + PbY2- ZnInd + H2Y2- → ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh) Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện, tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp này cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực hiện quá trình làm giầu phức tạp

1.4.2 Phương pháp phân tích công cụ

1.4.2.1 Phương pháp điện hoá

Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng Giá trị nửa thế sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

thành phần định lượng của chất phân tích

Cực phổ và Von- Ampe:

Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10-4- 10-5M

Phương pháp cực phổ xác định Pb chưa phát huy được hết tính ưu việt của nó vì vậy phải kết hợp với làm giàu thì mới tăng được độ nhạy

b Phương pháp Von -Ampe hoà tan

Danh từ Von - Ampe được sử dụng để chỉ một nhóm các phương pháp phân tích điện hóa sử dụng điện cực làm việc không phải chỉ là điện cực giọt rơi thủy ngân như trong phương pháp cực phổ

Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có độ nhạy cao từ 10-6 10-8 M và xác định được nhiều kim loại

Nguyên tắc chung của phương pháp Von - Ampe hòa tan (SV) bao gồm hai giai đoạn (hình 1.3b) Giai đoạn 1 là điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực làm việc Giai đoạn 2 hòa tan chất phân tích bằng quét thế ngược chiều và ghi dòng hòa tan Với kĩ thuật ghi đo hiện đại cộng với việc vi tính hóa, phương pháp pháp Von - Ampe hòa tan xung vi phân đang là một trong những phương pháp phân tích vết kim loại nặng nhạy nhất hiện nay, đạt tới 10-9 ÷ 10 -10 M

1.4.2.2 Phương pháp quang phổ

a Phương pháp trắc quang

Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của

một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng Phương pháp định lượng phép đo:

A = K.C

Trong đó: A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm C: nồng độ nguyên tố phân tích Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 - 10-7 M và là