Xác định lượng vết một số kim loại nặng trong mẫu hải sản vùng biển đông bắc việt nam bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng plasma

Vì thế tôi chọn đề tài "Xác định lượng vết một số kim loại nặng trong mẫu hải sản vùng biển Đông bắc Việt Nam bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng Plasma " với các mục tiêu cụ thể s

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Vài nét về vùng biển Đông Bắc Việt Nam 3

1.1.1 Đặc điểm địa hình 3

1.1.2 Nguồn lợi thủy hải sản ở Việt Nam 4

1.1.3 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng vùng biển Đông Bắc Việt Nam 5

1.2 Chỉ thị sinh học 7

1.3 Độc tính kim loại nặng 9

1.4 Các phương pháp công cụ hiện đại xác định kim loại nặng 12

1.4.1 Các phương pháp trắc quang (phổ hấp thụ phân tử UV-VIS) 13

1.4.2 Phương pháp huỳnh quang 13

1.4.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 14

1.4.4 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) 15

1.4.5 Phương pháp phân tích cực phổ 16

1.4.6 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) 17

1.5 Các phương pháp xử lý sinh học, thủy hải sản 20

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 24

2.1 Mục tiêu, dối tượng, phương pháp nghiên cứu 24

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 24

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 24

2.1.3 Phương pháp nghiên cứu 24

2.2 Hóa chất và dụng cụ 26

2.2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 26

2.2.1.1 Hóa chất 26

2.2.1.2 Dụng cụ 26

2.2.1.3 Thiết bị 26

2.3 Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu 28

2.3.1 Lấy mẫu 28

2.3.2 Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu 30

2.3.3 Phương pháp xử lý mẫu 31

2.4 Xử lý thống kê số liệu phân tích 31

2.4.1 Phân tích thành phần chính (PCA) 31

2.4.2 Phần mềm máy tính 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Chọn đồng vị phân tích 33

3.2 Tối ưu hoá điều kiện phân tích bằng ICP-MS 33

3.2.1 Chuẩn hóa số khối (Tunning) 33

3.2.2 Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe): 34

3.2.3 Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP): 34

3.2.4 Lưu lượng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) 36

3.2.5 Tóm tắt các thông số tối ưu của thiết bị phân tích 37

3.3 Đánh giá phương pháp phân tích 37

3.3.1 Khoảng tuyến tính 37

3.3.2 Đường chuẩn 38

3.3.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 41

3.3.4 Đánh giá độ đúng của phép đo 42

3.3.5 Đánh giá độ chụm và hiệu suất thu hồi các quy trình xử lý mẫu 44

3.4 Kết quả phân tích mẫu thực 47

3.5 Mối tương quan giữa nồng độ các kim loại nặng trong cá 55

3.6 Phân tích thành phần chính 56

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

PHỤ LỤC 71

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

* AAS: quang phổ hấp thụ nguyên tử

* AES: quang phổ phát xạ nguyên tử

* ICP-MS: phổ khối plasma cao tần cảm ứng (Mass spectrometry)

* LOD: giới hạn phát hiện (Limit of detection)

* LOQ: giới hạn định lượng (Limit of Quantity)

* QCVN: quy chuẩn Việt Nam

* TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam

* SD : độ lệch chuẩn (Standard Deviation)

* FAO/ WHO: tổ chức lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc/ Tổ chứ Y

tế thế giới (Food and Agriculture Organization of the United Nations/ World Health Organization)

* HNAAQ: 2- hydroxy - 1- naphtaldehyene – 8 - aminoquinoline (HNAAQ)

* UV-VIS: phổ hấp thụ phân tử (Ultraviolet–visible spectroscopy)

* XRF: huỳnh quang tia X (X-ray fluorescence)

* NAA: kích hoạt nơtron (neutron activation analysis)

* PC: thành phần chính (Principal Component)

* PCA: phân tích thành phần chính (Principal Component Analysis)

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Vùng biển Đông Bắc Việt Nam và các cách phân chia tầng nước 3 Hình 1.2 Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực 22

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.3 Các thông số tối ƣu phá mẫu động vật (cá) bằng lò vi sóng 31 Bảng 3.1 Tỷ số khối lƣợng/điện tích (M/Z) của các kim loại cần phân tích 33

Bảng 3.3 kết quả khảo sát dung dịch chuẩn chứa các nguyên tố cần phân tích

Bảng 3.4 Các thông số tối ƣu của máy đo ICP-MS đã khảo sát và lựa chọn 37

Bảng 3.6 Giá trị LOD và LOQ của các nguyên tố kim loại nặng đo bằng ICP-MS 42 Bảng 3.7 Nồng độ các ion kim loại trong dung dịch chuẩn kiểm tra 43

Bảng 3.14 Hàm lượng các kim loại trong cá ở một số vùng biển 52 Bảng 3.15 Hàm lượng kim loại nặng trong mẫu cá, nước biển và trầm tích 53

MỞ ĐẦU

Những năm gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu và nguyên nhân chủ quan

từ ý thức con người đã khiến môi trường sinh thái biển Việt Nam đứng trước nguy

cơ ô nhiễm cao trong tương lai

Việt Nam là một quốc gia được ưu ái nhiều lợi thế về phát triển du lịch và kinh

tế biển với đường bờ biển dài hơn 3.000 km bao bọc lãnh thổ ở 3 hướng Đông, Nam, Tây Nam cùng 90 cảng biển lớn nhỏ, 215 bãi biển có cảnh quan đẹp, nhiều vịnh nổi tiếng tầm cỡ thế giới như vịnh Hạ Long, Nha Trang, Cam Ranh, Vân Phong… Bên cạnh đó còn có rất nhiều tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, gồm tài nguyên sinh vật, tài nguyên không sinh vật, tài nguyên trong khối nước, trên đáy và trong lòng đất dưới đáy biển Đặc biệt là khu vực biển Đông Bắc Việt Nam

Tuy nhiên, một thực trạng hiện nay là tài nguyên biển đang bị khai thác bừa bãi, môi trường sinh thái biển đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm trầm trọng Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước thải công nghiệp, nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu, các vụ đắm tàu chở hóa chất và những trận tập thử vũ khí của các quốc gia trên biển

Những tác động đó đã khiến môi trường sinh thái biển Việt Nam tiếp tục suy giảm, tính đa dạng sinh học, nhất là vùng biển ven bờ ngày càng bị đe dọa Cho tới nay, thống kê khoảng 85 loài trong tình trạng nguy cấp ở nhiều mức độ khác nhau, trên 70 loài đã được đưa vào sách đỏ Việt Nam Trong vòng chưa đầy 6 tháng cuối năm 2006 đến đầu 2007 đã có khoảng 21.600 đến 51.800 tấn dầu trôi nổi gây ô nhiễm biển từ Bắc đến Nam Trong đó chỉ có 20 tỉnh, thành ven biển vớt và xử lý được hơn 1.700 tấn, số còn lại đã khuyếch tán, lan rộng gây ảnh hưởng xấu cho sinh vật, thực vật biển Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng cá và thuỷ sinh vật chết hàng loạt

Kim loại nặng (Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v ) 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 Sinh vật biển quan trọng nhất mà nước ta vẫn sử dụng thường xuyên là các loài cá Cá có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp lượng vitamin, chất béo, chất đạm, các nguyên tố vi lượng có ích trong quá trình sinh hóa của con người Ngoài ra đối với nước ta, cá còn có giá trị xuất nhập khẩu đóng góp quan trọng cho

nền kinh tế đất nước Vì thế tôi chọn đề tài "Xác định lượng vết một số kim loại nặng trong mẫu hải sản vùng biển Đông bắc Việt Nam bằng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng Plasma " với các mục tiêu cụ thể sau :

1 Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện phân tích các kim loại trong hải sản;

2 Xây dựng quy trình phân tích định lượng các kim loại nặng bằng phương pháp ICP-MS;

3 Xác định các kim loại nặng trong hải sản theo tập quán sống của những sinh vật biển là đối tượng nghiên cứu;

4 Đánh giá sơ bộ mối liên hệ giữa các kim loại nặng trong cơ thể hải sản (cá) và thành phần chính dựa trên các tiêu chuẩn, phần mềm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vài nét về vùng biển Đông Bắc Việt Nam

Vùng Đông Bắc có nhiều sông chảy qua, trong đó các sông lớn là sông Hồng, sông Chảy, sông Lô, sông Gâm (thuộc hệ thống sông Hồng), sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam (thuộc hệ thống sông Thái Bình), sông Bằng, sông Bắc Giang, sông Kỳ Cùng, v.v

Vùng biển đông bắc Việt Nam tương đối nông (độ sâu dưới 60m), có nhiều đảo lớn nhỏ, chiếm gần 2/3 số lượng đảo biển của Việt Nam Theo báo

cáo của Nguyễn Thị Hương Thảo [29] năm 2012, độ sâu nước biển vùng Đông Bắc Việt Nam được chia theo hai cách sau:

Theo mực nýớc Theo sinh hoạt của cá Tầng đáy: > 35 m từ mặt nýớc

Tầng giữa: khoảng 20 - 35 m từ mặt nýớc

Tầng mặt: 0 - 20 m từ mặt nýớc

Tầng cá đáy: > 30 m Tầng cá nổi: 0 - 30 m từ mặt nýớc

Bảng 1.1: Phân chia các tầng nýớc ở vùng Đông Bắc Việt Nam

Hình 1.1: Vùng biển Đông Bắc Việt Nam và các cách phân chia tầng nýớc Nýớc biển vùng biển Đông Bắc Việt Nam có trị số pH thay đổi mạnh trong khoảng 5,7 - 8,0 và đồng biến theo độ mặn, pH mùa khô 7,3 - 8,0, mùa mýa 5,7-7,9 Lýợng ôxy hoà tan mùa mýa khá cao và phân bố khá đồng đều 5-6 ml/l Vào mùa khô lýợng ôxy giảm thấp hõn theo xu hýớng từ bắc xuống nam, từ tây sang đông Phân tầng ôxy cũng rõ ràng, tầng đáy thấp hõn tầng mặt Chỉ số COD 1-3 mgO2/l Mùa mýa 2-3 mgO2/l, mùa khô 1 - 2,5 mgO2/l COD thýờng tãng cao ở cửa sông Chỉ số BOD5

khoảng 0,6-1,5 mgO2/l

1.1.2 Nguồn lợi thủy hải sản ở Việt Nam

Do điều kiện địa lý thuận lợi, điều kiện thuỷ văn thắch hợp cho sự sinh trưởng và sinh sản bốn mùa của tôm cá, nên nước ta có nguồn lợi thuỷ sản đa dạng và phong phú

Theo tổng cục Thống Kê Việt Nam [23], số liệu thống kê ngành thủy sản

2000 Ờ 2010, riêng cá có khoảng 2000 loài và hiện đã xác định được tên của

800 loài, với 40 loài có giá trị kinh tế cao

Sản lượng hải sản đánh bắt trung bình hàng năm ở nước ta là khoảng

800000 tấn cá (kể cả cá nước ngọt) Trong đó:

+ Loại cá đi nổi: cá trắch, cá ngừẦ chiếm khoảng 324000 tấn

+ Loại cá tầng đáy: cá hồng, cá mối, cá nhám, cá đuối, cá chỉ vàngẦ chiếm khoảng 372000 tấn

Hằng năm, các mặt hàng cá biển của Việt nam được xuất khẩu sang các thị trường trên thế giới Giá trị xuất khẩu các mặt hàng cá đông lạnh của Việt Nam chiếm khoảng 15- 20% tổng kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản Trong đó các mặt hàng cá biển chiếm khoảng 40-50% tổng giá trị cá đông lạnh

Các mặt hàng xuất khẩu: Cá biển được chế biến xuất khẩu dưới nhiều dạng sản phẩm khác nhau như: tươi ướp đá/đông lạnh nguyên con, philê đông lạnh, hàng giá trị gia tăng, đóng hộp

Ngoài ra, cá biển thường được nuôi theo quy mô công nghiệp bằng lồng

bè trên biển hoặc trong các vịnh, các vùng ven biển trong cả nước

Bảng 1.2: Số liệu xuất khẩu thủy sản tổng kết năm 2012 [29]

Tên sản phẩm Số lượng (Tấn) Giá trị (Đô la Mỹ)

1.1.3 Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng vùng biển Đông Bắc Việt Nam

Cơ sở lục địa của miền đông bắc được hình thành từ liên đại Nguyên sinh cách đây gần 600 triệu năm Vận động tạo núi Himalaya sau đó lan tới đây làm cho toàn miền được nâng lên và cũng đồng thời tạo ra những đứt gãy Đất bị phơi trần và chịu tác động của nắng, mưa và gió nên không ngừng bị

phân hủy trong khi các đỉnh núi bị san mòn bớt Vì vậy quá trình phong hóa

đất đá tạo thêm một lượng kim loại nặng cho nước biển

Các hoạt động trên biển hàng năm đã thải ra môi trường nước một lượng chất thải vô cùng lớn Chất thải sinh hoạt của người dân ven biển, các hoạt động của du khách quanh các địa điểm du lịch (Đồ Sơn, Cát Bà, Bạch Long Vĩ (Hải Phòng), Vân Đồn, Móng Cái, Vịnh Hạ Long (Quảng Ninh)) Chất

thải của ngành hàng hải do những con tàu đánh cá, tàu chở hàng Những vụ tai nạn trên biển đã thải ra biển hàng triệu lít dầu, hàng tấn hàng hóa độc hại chìm trong nước biển

Rác thải điện tử ở các nước phát triển đã và đang được đẩy sang cho các nước đang và kém phát triển Ở những nơi này chúng được tái chế và xử lý rất thủ công, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe người dân Rác thải điện tử nhập vào Việt Nam chủ yếu bằng đường biển Ở miền Bắc chủ yếu ở cảng Hải Phòng, khu vực biên giới Việt-Trung Ở Hải Phòng, Quảng Ninh có rất nhiều công ty, tổ chức nhập khẩu tàu cũ, các thiết bị điện

tử đã qua sử dụng, rác thải khi nhập về được đưa về các cơ sở tái chế Riêng đối với “rác” là máy tính chưa có thống kê chính thức nhưng theo các chuyên gia ước tính, mỗi tháng có khoảng từ 10.000 đến 20.000 bộ máy tính cũ được

nhập khẩu vào nước ta mà chưa có cơ quan nào theo dõi xử lý.[28]

Ngoài rác thải điện tử được nhập về còn có cả rác thải điện tử trong nước được người dân thu gom Chúng được chất thành các đống lớn ở ngoài trời, sau khi tái chế thủ công đem bán làm nguyên liệu cho các cơ sở sản xuất, các khu công nghiệp Ở các cơ sở tái chế, rác thải được nhập về từ nhiều nơi thông qua nhiều con đường và dưới nhiều hình thức

Trong đó có rất nhiều chất độc hại: “Một số chất chúng ta đã biết từ lâu như chì, thủy ngân, cadmi Bên cạnh đó, còn có rất nhiều chất độc thần kinh Nhiều người cho rằng máy tính là công nghệ sạch, nhưng họ không biết rằng bên trong máy tính tiềm ẩn những thứ có thể gây hại cho sức khỏe và môi trường” Thống kê các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử và tác hại chủ

yếu của chúng [26]

Trong khi đó, khu vực Đông Bắc Việt Nam là nơi có hệ thống sông ngòi dày đặc, trong đó các sông lớn là sông Hồng, sông Chảy, sông Lô, sông Gâm (thuộc hệ thống sông Hồng), sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam (thuộc

hệ thống sông Thái Bình), sông Bằng, sông Bắc Giang, sông Kỳ Cùng, v.v

và các hệ thống thủy lợi được bố trí xen Qua các hoạt động không hợp lý của

con người, động thực vật phân hủy,rác thải chứa những nguồn kim loại nặng

đổ ra biển bằng sự thay đổi con nước hoặc hiện trạng thiên tai, lũ lụt

Do cấu tạo dòng chảy, hiện tượng đối lưu trong các dòng nước đại dương Khu vực biển Đông Bắc Việt Nam còn chị ảnh hưởng của các vùng biển lân cận phần đất Trung Quốc Đặc biệt khu vực eo Biển Đài Loan về phía Nhật Bản ở phía trên Và khu vực biển từ Hải Phòng về phía Nam Việt Nam

1.2 Chỉ thị sinh học

Kiểm tra, đánh giá ô nhiễm môi trường nước thường tiến hành với các mẫu: mẫu nước, mẫu trầm tích, mẫu thực vật nước hoặc dùng các loại chỉ thị

sinh học [23]

* Khái niệm chung về chỉ thị sinh học:

“ Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và

do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của

đối tượng sinh vật đó.” [24]

Sinh vật chỉ thị ở trong bản luận văn này chúng tôi sử dụng là sinh vật tích tụ: là những sinh vật chỉ thị, không những có tính chất chỉ thị cho môi trường thích ứng mà còn có thể tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể của chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần của môi trường bên ngoài (kim loại

nặng…) [33] Nhờ đó bằng phương pháp phân tích cơ thể chúng, ta có thể phát

hiện, đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường chỉ thị sống

* Điều kiện lựa chọn các sinh vật tích tụ:

- Đã được định loại rõ ràng

- Sinh vật có khả năng thể hiện được sự tương quan đơn giản giữa lượng chất ô nhiễm tích tụ trong cơ thể chúng và nồng độ trung bình của chất ô nhiễm trong môi trường hoặc trong những chất nền lắng đọng hay trong thức

ăn ở bất kì vị trí nào, dưới bất kì điều kiện nào

- Sinh vật sống cố định tại khu vực nhất định, có thể tích tụ chất ô nhiễm

mà không bị chết

- Sinh vật có số lượng phong phú ở khu vực nghiên cứu và tốt hơn là phân

bố rộng ( tối ưu là phân bố toàn cầu) để có thể đối chiếu giữa các khu vực

- Sinh vật có đời sống dài để có thể lấy mẫu nhiều lần khi cần Đó cũng là minh chứng cho những tác động đến môi trường trong thời gian dài, không liên tục

- Sinh vật có kích thước phù hợp để có thể cung cấp những mô đủ lớn cho việc phân tích Đặc tính này cũng cần thiết cho việc nghiên cứu sự tích tụ trong những cơ quan đặc biệt của cơ thể sinh vật

- Dễ thu mẫu, ít biến dị

Trong thực tế khó có loài sinh vật nào có thể đáp ứng được tất cả các tiêu chí trên.Tuy nhiên, những sinh vật được lựa chọn cho nghiên cứu chỉ cần đáp

ứng được một hay một vài tiêu chí trên là đủ.[35,23]

* Các sinh vật được lựa chọn để làm chỉ thị ô nhiễm kim loại nặng:

- Thực vật, tảo sống dưới nước: Có nhiều ưu điểm khi sử dụng đối tượng

này như dễ lấy mẫu, dễ phân biệt, số lượng nhiều, phân bố rộng có khả năng chống chịu với mức ô nhiễm cao

- Cá: Có thể hấp thụ kim loại nặng và nhiều chất ô nhiễm khác Tuy nhiên,

cá là loài di chuyển nên không dễ dàng xác định mối quan hệ giữa hàm lượng

chất ô nhiễm trong cơ thể chúng với nguồn thải ô nhiễm.[79]

- Động vật giáp xác, nhuyễn thể hai mảnh, ốc: Động vật hai mảnh được

định loại rõ ràng, dễ nhận dạng, có kích thước vừa phải, số lượng nhiều, dễ tích tụ chất ô nhiễm, có đời sống tĩnh tại và có khả năng sống dài Chúng có khả năng tích tụ các kim loại vết như Cd, Hg, Pb …với hàm lượng lớn hơn so

với khả năng đó ở cá và tảo [33] Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong mô của

chúng ở mức hàm lượng cao hơn gấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy

trong môi trường xung quanh [58,59]

Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu về hàm lượng kim loại

nặng trong mô các loài thân mềm có vỏ cứng, các chương trình kiểm tra, đánh giá môi trường quốc tế đã thiết lập một số tiêu chuẩn lấy mẫu và xử lý mẫu để giảm thiểu sai số như: mùa lấy mẫu, lấy mẫu theo độ sâu, kích thước

của loài được lựa chọn làm chỉ thị sinh học [49]

1.3 Độc tính kim loại nặng

Kim loại nặng là những kim loại có phân tử lượng lớn hơn 52 bao gồm một số kim loại như: As, Hg, Cu, Cr, Cd, Co, Pb, Zn, Sb, Mn…Những kim loại nặng nguy hiểm nhất về phương diện gây ô nhiễm môi trường nước là Zn,

Cu, Pb, Cd, Hg, Ni, As và Cr Trong số những kim loại này có Cu, Ni, Cr và

Zn là những nguyên tố vi lượng cần thiết cho sinh vật thủy sinh, chúng chỉ gây độc ở nồng độ cao

Bảng 1.3: Tóm tắt các nguyên tố kim loại cần phân tích

Cấu hình electron Nhiệt

độ nóng chảy (0C)

Nhiệt

độ sôi (0C)

Khối lượng riêng (g/cm3)

Độ âm điện

U Z= 92 238,039 [Rn]5f36d17s2 1132,2 4131 19,1 1,38

Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nước Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào các quá trình sinh hoá trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể con người) Chúng bao gồm Hg, As, Pb, Cd, Mn, Cu, Cr…Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật sẽ gây độc tính Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô và theo thời gian sẽ đạt tới hàm lượng gây độc Các nghiên cứu đã chỉ ra kim loại nặng gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmôn, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức nặng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị di ứng, gây biến đổi gen Các kim loại gây độc thường là tương tác với các hệ enzyme trong cơ thể từ đó ức chế hoạt động của các enzyme này và dẫn đến sự trao đổi chất của cơ thể sống bị rối loạn Các kim loại nặng khi tương tác với các phân tử chất hữu cơ có khả năng sản sinh ra các gốc tự do, là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp đôi Chúng chiếm điện tử của các phân tử khác để lập lại sự cân bằng của chúng Các gốc tự do tồn tại trong cơ thể sinh ra do các phân tử của

tế bào phản ứng với oxy (bị oxy hóa), nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình oxy hóa sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được Các gốc tự do này phá hủy các mô trong cơ thể gây nhiều bệnh tật

Trong phạm vi bản luận văn này, chúng tôi chỉ trích giới thiệu độc tính của một số kim loại là chỉ tiêu cần phân tích trong nghêu, ốc, cá thuộc chương trình nghiên cứu đánh giá môi trường của EU (2001) cũng như của nhiều quốc gia khác trên thế giới

- Thủy ngân (Hg): Đây là một chất độc ngấm ngầm, thủy ngân có thể gây

ra một loạt các triệu chứng bao gồm: rối loạn tâm lý, nhức đầu, chảy máu

nướu răng, đau ngực, đau bụng, mệt mỏi kinh niên, dị ứng, nổi mẩn, ảnh hưởng tới sinh sản ngộ độc thủy ngân có thể qua thức ăn, nguồn nước, đôi khi cũng có thể do những chất thải công nghiệp hoặc đốt than đá

- Mangan (Mn): là kim loại có trong tự nhiên, mọi người đều bị nhiễm hàm lượng nhỏ Mn có trong không khí, thức ăn, nước uống Mn là kim loại vết cần thiết cho sức khỏe người Mn có thể tìm thấy trong một số loại thức ăn,

ngũ cốc, trong một số loài thực vật như cây chè [75] Người bị nhiễm Mn

trong một thời gian dài thường mắc các bệnh thần kinh, rối loạn vận động, nhiễm độc mức hàm lượng cao kim loại này sẽ gây các bệnh về hô hấp và suy giảm chức năng tình dục

- Đồng (Cu): được dùng nhiều trong sơn chống thấm nước trên tàu thuyền, các thiết bị điện tử, ống nước Nước thải sinh hoạt là nguồn chính đưa Cu vào

nước Cu tồn tại ở hai dạng là: dạng hòa tan và các hạt nhỏ [33] Cu cần thiết

cho chức năng hô hấp của nhiều sinh vật sống và các chức năng enzym khác

Cu được lưu giữ trong gan tủy sống của người Cu với hàm lượng quá cao sẽ gây hư hại gan, thận, hạ huyết áp, hôn mê, đau dạ dày, thậm chí tử vong Trai,

ốc thường tích tụ lượng lớn Cu trong cơ thể của chúng.[41]

- Kẽm (Zn) là nguyên tố cần thiết cho tất cả cơ thể sống, với con người

hàng ngày cần 9mg Zn cho các chức năng thông thường của cơ thể Nếu thiếu

Zn sẽ dẫn đến suy giảm khứu giác, vị giác và suy giảm chức năng miễn dịch của cơ thể Nguồn ô nhiễm kẽm chính là công nghiệp luyện kim, công nghiệp pin, các nhà máy rác, các sản phẩm chống ăn mòn, sơn, nhựa, cao su Cơ thể con người có thể tích tụ Zn và nếu Zn tích tụ với hàm lượng quá cao thì chỉ trong thời gian ngắn sẽ gây bệnh nôn mửa, đau dạ dày Nước chứa hàm lượng

Zn cao rất độc đối sinh vật Trai, ốc cũng tích tụ một lượng lớn Zn trong cơ

thể chúng [33]

- Asen (As) sinh ra từ các dây chuyền sản xuất hóa phẩm, nhà máy nhiệt điện dùng than, có trong chất làm rụng lá, thuốc sát trùng, một số loại thủy tinh, chất bảo quản gỗ và thuốc bảo vệ thực vật Sự tích tụ cũng như tác động

của As đến cơ thể sống phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó Trong khi các hợp chất As vô cơ rất độc cho hầu hết cơ thể sống thì các hợp chất hữu cơ của nó chỉ gây độc nhẹ Asen có thể gây nôn mửa, phá hủy các phân tử AND và gây ung thư FAO/ WHO đã đưa ra giới hạn chấp nhận được của hàm lượng As vô

cơ hấp thu hàng tuần là 15µg/kg trọng lượng cơ thể.[33]

- Nguồn ô nhiễm Cadimi (Cd) xuất phát từ ô nhiễm không khí, khai thác

mỏ, pin Ni-Cd, nhà máy luyện kim Nguồn chính thải Cd vào nước là các

điện cực dùng trên tàu thuyền Cd tồn tại chủ yếu dưới dạng hòa tan trong nước Nhiễm độc cấp tính Cd có các triệu chứng giống như cúm, sốt, đau đầu, đau khắp mình mẩy Nhiễm độc mãn tính Cd gây ung thư (phổi, tuyến tiền liệt) EU đã đưa ra giới hạn trên của Cd là 1,0 mg/ kg trọng lượng tươi trai,

ốc loại dùng làm thực phẩm cho người.[36]

- Chì (Pb) có trong vũ khí đạn dược, gốm sứ, xăng dầu, thủy tinh chì Chì cũng được dùng nhiều trong vật liệu xây dựng, công nghiệp cơ khí, pin Pb tác động đến hệ thần kinh, làm giảm sự phát triển não của trẻ nhỏ, gây rối loạn nhân cách ở người lớn, giảm chỉ số thông minh (IQ) Nó gây áp huyết cao, bệnh tim, gan và bệnh thận mãn tính.Trai, ốc hấp thụ Pb từ nước, thức

ăn phản ánh mức độ ô nhiễm môi trường EU đã đưa ra giới hạn trên cho hàm lượng Pb trong trai, ốc là 1,5 mg/ kg trọng lượng tươi (loại dùng làm thực

phẩm cho người ).[58]

- Urani (U) là nguyên tố phóng xạ có mặt trong nước biển Chức năng thông thường của thận, não, gan, tim và các hệ cơ quan khác trong cơ thể có thể bị ảnh hưởng khi tiếp xúc với urani, bởi vì ngoài tính phóng xạ rất yếu, urani còn là kim loại độc Các ion uranyl (UO2+) tồn tại trong nước biển, dạng uranium trioxit hay uranyl nitrate và các hợp chất hóa trị sáu khác (hóa chất) có thể gây ra những dị tật bẩm sinh và phá hủy hệ miễn dịch

1.4 Các phương pháp công cụ hiện đại xác định kim loại nặng

Có thể xác định hàm lượng kim loại nặng bằng phương pháp hóa học như phương pháp trọng lượng, chuẩn độ với hàm lượng các nguyên tố kim loại

cao Do vậy muốn xác định kim loại với hàm lượng nhỏ chúng ta phải sử dụng phương pháp phân tích công cụ hiện đại như: phân tích điện hóa, trắc quang, quang phổ hấp thụ nguyên tử (F-AAS,GF-AAS,CV-AAS), huỳnh quang tia X (XRF), kích hoạt nơtron (NAA), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES)…Các phương pháp sử dụng tùy thuộc theo từng đối tượng mẫu phân tích, hàm lượng kim loại nặng trong mẫu, điều kiện cụ thể của phòng thí nghiệm, cũng như yêu cầu về độ chính xác của kết quả phân tích

1.4.1 Các phương pháp trắc quang (phổ hấp thụ phân tử UV-VIS)

Phương pháp trắc quang hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh

vực như công nghiệp sợi vải, sản xuất sơn, vật liệu xây dựng

Có thể xác định hàm lượng kim loại bằng cách đo màu trức tiếp trên các phức aqua Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có sự tạo phức của nguyên tố cần phân tích với một thuốc thử hữu cơ có màu do đó không thích hợp để phân tích

hàng loạt [7]

1.4.2 Phương pháp huỳnh quang

Một chất khi hấp thụ một năng lượng ở giới hạn nào đó sẽ làm kích thích

hệ electron của phân tử Khi ở trạng thái kích thích, phân tử chỉ tồn tại ≤

10-8s, nó lập tức trở về trạng thái cơ bản ban đầu và giải phóng năng lượng đã hấp thụ Khi năng lượng giải toả được phát ra dưới dạng ánh sáng thì gọi là hiện tượng phát quang Hoá học phân tích sử dụng hiện tượng này để định tính và định lượng các chất và gọi là phương pháp phân tích huỳnh quang

Dong Yan-Jie và Ke Gai [46] sử dụng phương pháp huỳnh quang để xác

định lượng vết Pb trên cơ sở cho Pb2+ tạo phức với axit gibberellic theo tỉ lệ

Pb2+: axit là 1: 2 với pH = 7-8 Bước sóng kích thích và phát xạ lớn nhất là 205,0nm và 308,8nm Phương pháp cho giới hạn phát hiện là 0,52ng Pb/ml

Chongqiu Jiang, Hongjian Wang, Jingzheng Wang [44] đã xác định

lượng vết Cr với thuốc thử 2- hydroxy - 1- naphtaldehyene – 8 - aminoquinoline (HNAAQ) bằng phương pháp huỳnh quang Độ nhạy của phép xác định tăng lên trong môi trường nước-ancol với tỉ lệ 4/1 theo thể tích,

pH =9,4 Trong điều kiện đó phức Cr-HNAAQ bị kích thích và phát xạ ở bước sóng từ 397-450nm Giới hạn phát hiện của phương pháp là 77ng/ml Khoảng tuyến tính của phương pháp lên đến 25µg/ml Phương pháp này được

áp dụng để xác định lượng vết Cr trong thịt và gan lợn

B W.Bailey, R.M.Donagall and T.S West [42] sử dụng phương pháp

huỳnh quang để xác định siêu vi lượng Cu(II) Các tác giả đã sử dụng thuốc thử [Cu(phen)2R oseBengal], phức này được chiết vào cloroform và pha loãng bằng axeton Bước sóng kích thích là 560µm và bước sóng phát xạ là 570µm Giới hạn định lượng của phương pháp là 10-4-6.10-3ppm

1.4.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Khi chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định ứng đúng với tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần xác định vào đám hơi nguyên tử tự do thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử Dựa vào tín hiệu thu được xác định nguyên tố cần phân tích Trong phương pháp này thì quá trình chuyển hoá chất thành hơi (nguyên tử hoá mẫu) là quan trọng nhất Tuỳ thuộc vào kĩ thuật nguyên tử hoá mà ta có phương pháp với độ nhạy khác nhau Đây là phương pháp được sử dụng khá phổ biến để phân tích các kim loại nặng Hầu hết các kim loại nặng đều có thể xác định được bằng kĩ thuật này Có thể xác định trưc tiếp các kim loại bằng kĩ thuật ngọn lửa (F-AAS) hoặc bằng kỹ thuật nguyên tử không ngọn lửa dùng lò graphit (GF-AAS) cho phép xác định các kim loại nặng với giới hạn phát hiện cỡ ppb hay nhỏ hơn Kỹ thuật hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV-AAS) sử dụng hệ hydrua hóa cho phép xác định các nguyên tố có khả năng tạo hợp chất hydrua với độ chọn lọc, độ nhạy cao

Jozep Szkoda và Jan Zmudzki [54] sử dụng phương pháp F-AAS để xác

định Pb và Cd trong mẫu sinh học cho hiệu suất thu hồi với Pb là 82,0% và

Cd là 98,4%

Mohamed Maanan[61] phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong

động vật thân mềm vùng biển sử dụng phương pháp AAS cho kết quả hàm

lượng các kim loại như sau: 7,2 mg.kg−1 với Cd, 26,8 mg.kg−1 với Cu, 8,0 mg.g−1 với Cr, 292 mg.kg−1 với Zn, 20,8 mg.kg−1 với Mn và 32,8 mg.kg−1 với Ni

Al Moauf và cộng sự [34] đã phân tích hàm lượng các kim loại nặng và

các nguyên tố vi lượng có trong mẫu thực vật bằng phương pháp AAS cho kết quả hàm lượng trung bình của các mẫu như sau (kết quả tính theo ppm): Trong họ Hyptis suaveolens có hàm lượng Zn là (35,1±0,01), Cu là (24,4±0,01) ở mức cao nhất so với các mẫu khác Trong khi đó hàm lượng

Mn (685±0,02) và Ca (51340±21) cao nhất trong cây Morinda lucida

N Pourreza và K Ghanemi [65] đã phân tích Hg trong nước và cá bằng

phương pháp hấp thụ nguyên tử hoá hơi lạnh (CV-AAS) Các tác giả cũng đã kết luận phương pháp này có thể ứng dụng để phân tích hàm lượng Hg(II) trong các mẫu nước, nước thải và cá

1.4.4 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)

Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lượng, nhưng nếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì các nguyên tử

sẽ chuyển lên trạng thái kích thích Trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ tồn tại trong một thời gian cực ngắn 10-8s, chúng có xu hướng trở về trạng thái ban đầu bền vững và giải phóng ra năng lượng mà nó hấp thu dưới dạng bức xạ quang học Bức xạ này chính là phổ phát xạ nguyên tử Các nguồn kích thích phổ phát xạ là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện dòng xoay chiều và một chiều, tia lửa điện, plasma cảm ứng

Nhìn chung phương pháp này có độ nhạy khá cao, tốn ít mẫu, có khả năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu nên rất thuận lợi để phân tích lượng vết các kim loại độc trong các đối tượng khác nhau

Tác giả Phạm Luận [11] đã ứng dụng phương pháp AES phân tích một

số kim loại trong nước, đối với Na cho giới hạn phát hiện 0,05ppm, K và Li

là 0,5ppm và với Pb là 0,1ppm

Mustafa Türkmen [63] và cộng sự cũng đã sử dụng phương pháp phổ

phát xạ nguyên tử plasma cao tần cảm ứng (ICP-AES) để phân tích hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong hải sản ở vùng biển Marmara, Aegean và Mediterranean Fe và Zn là hai kim loại có hàm lượng rất cao ở tất

cả các phần của hải sản Hàm lượng kim loại trong những phần mà con người

có thể sử dụng được như sau: 0,02 – 0,37 mg.kg−1 với Cd, 0,04 – 0,41 mg.kg−1 với Co; 0,04 – 1,75 mg.kg−1 với Cr; 0,32 - 6,48 mg.kg−1 với Cu; 7,46 – 40,1 mg.kg−1 với Fe; 0,10 – 0,99 mg.kg−1 với Mn; 0,02 – 3,97 mg.kg−1với Ni; 0,33 – 0,86 mg.kg−1 với Pb; 4,49 – 11,2 mg.kg−1 với Zn

1.4.5 Phương pháp phân tích cực phổ

Các phương pháp điện hóa nói chung và phân tích cực phổ nói riêng đã chiếm được vị trí cao trong việc xác định lượng vết các chất vô cơ trên thế giới với sự tiến bộ của kỹ thuật điện tử và vi điện tử Máy móc dung trong phân tích điện hóa ngày càng hoàn thiện và đa dạng Từ đó đã cho ra đời hang loạt các phương pháp có độ nhạy cao (đến 10-7 – 10-8 mol/l), độ phân giải tốt (50mV) và thao tác đơn giản: cực phổ sóng vuông, cực phổ tast, cực phổ xung vi phân… là những phương pháp phân tích điện hóa phổ biến trên thế giới Nhờ kết hợp với việc làm giàu trước bằng điện phân, máy cực phổ

có thể thực hiện một phương pháp mới gọi là “cực phổ làm giàu” hay “cực phổ ngược”, có thể gọi là phương pháp “phân tích điện hóa hòa tan” (Electrochemical stripping analysis) hay “phương pháp Von – Ampe hòa tan” Điện hóa hoàn tan nhạy hơn các phương pháp cực phổ tương ứng 100 – 1000 lần Như vậy về mặt độ nhạy, trong số các phương pháp phân tích hiện đại, điện hóa hoàn tan bỏ xa các phương pháp quang (kể cả hấp thụ nguyên tử) và trong chừng mực nào đó có thể so sánh với các phương pháp phân tích phóng

xạ như kích hoạt nơtron

Tác giả Trần Hữu Hoan, Lê Lương [5] sử dụng các phương pháp cực phổ

xác định As đến 2.10-8 mol/l, Co trong nền chọn lọc dimetylglioxxim 10-4M + trietanolamin 0,15M + NaH2PO4 1M (pH =9) thu được nồng độ 10-7 mol/l,

Cd trong nền NH4Cl 1M + NH4OH 0,5M xác định được nồng độ 10-10 mol/l

1.4.6 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS)

Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled Plasma) [14] dùng để chỉ ngọn lửa

plasma tạo thành bằng dòng điện có tần số cao (MHz) được cung cấp bằng một máy phát Radio Frequency Power (RFP) Ngọn lửa plasma có nhiệt độ cao có tác dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu phân tích thành dạng ion

MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn

là theo tỷ số giữa số khối và điện tích (m/Z)

Phương pháp ICP – MS ra đời vào đầu những năm 80 của thế kỉ trước và ngày càng chứng tỏ là kĩ thuật phân tích có ưu điểm vượt trội so với các kĩ thuật phân tích khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES hay ICP-OES)…Phương pháp ICP-MS hơn hẳn các kĩ thuật phân tích kim loại nặng khác ở các điểm sau: có độ nhạy cao, độ lặp lại cao, xác định đồng thời được hàng loạt các kim loại trong thời

gian phân tích ngắn.[14]

Dưới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích được phân

li thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi Các phần tử này khi tồn tại trong môi trường kích thích phổ ICP năng lượng cao sẽ bị ion hóa, tạo ra đám hơi ion của chất mẫu (thường có điện tích +1) Nếu dẫn dòng ion đó vào buồng phân cực để phân giải chúng theo số khối (m/Z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích và được phát hiện nhờ các detector thích hợp

Các quá trình xảy ra trong nguồn ICP: [14]

- Hóa hơi chất mẫu, nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa các nguyên tử, sự phân giải của các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS:

Hóa hơi: MnXm(r)  Mnxm(k)

Phân li: MnXm(k)  nM(k) + mX(k)

Ion hóa: M(k)0 + Enhiệt  M(k)+

- Thu toàn bộ đám hơi ion của mẫu, lọc và phân ly chúng thành phổ nhờ hệ thống phân giải khối theo số khối của ion, phát hiện chúng bằng detector, ghi

lại phổ

- Đánh giá định tính, định lượng phổ thu được

Như vậy thực chất phổ ICP - MS là phổ của các nguyên tử ở trạng thái khí tự do bị ion hóa bởi nguồn năng lượng cao tần ICP theo số khối các chất

* Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS

- Nguồn ICP là nguồn năng lượng kích thích phổ có năng lượng cao, nó cho phép phân tích hơn 70 nguyên tố từ Li – U và có thể xác định đồng thời chúng với độ nhạy và độ chọn lọc rất cao (giới hạn phát hiện từ ppb-ppt đối với tất cả các nguyên tố)

- Khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần phải dùng mẫu chuẩn mà vẫn đạt độ chính xác cao; có thể phân tích các đồng vị và tỷ lệ của chúng

- Tuy có độ nhạy cao nhưng nguồn ICP lại là nguồn kích thích phổ rất ổn định, nên phép đo ICP - MS có độ lặp lại cao và sai số rất nhỏ

- Phổ ICP - MS ít vạch hơn phổ ICP - AES nên có độ chọn lọc cao, ảnh hưởng thành phần nền hầu như ít xuất hiện, nếu có thì cũng rất nhỏ, dễ loại trừ

- Vùng tuyến tính trong phép đo ICP - MS rộng hơn hẳn các kỹ thuật phân tích khác, có thể gấp hàng trăm lần và khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần dùng mẫu chuẩn mà vẫn cho kết quả tương đối chính xác

- Ngoài ra ICP-MS còn được sử dụng như là một detector cho LC, CE, GC

Với nhiều ưu điểm vượt trội, kỹ thuật phân tích ICP - MS được ứng dụng rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi trường Quá trình sản xuất nhiên liệu hạt nhân, xác định đồng vị phóng xạ, nước làm lạnh sơ cấp trong ngành hạt nhân (chiếm tỷ trọng 5%); phân tích nước uống, nước biển, nước bề mặt, đất, bùn, đất hoang, phân tích định dạng Hg, As, Pb và Sn trong

nghiên cứu và bảo vệ môi trường (48%); quá trình hoá học, chất nhiễm bẩn trong Si Wafers trong công nghiệp sản xuất chất bán dẫn (33%); máu, tóc, huyết thanh, nước tiểu, mô trong y tế (6%); đất, đá, trầm tích, nghiên cứu đồng vị phóng xạ trong địa chất ( 2%); hoá chất (4%); dấu vết đạn, đặc trưng vật liệu, nguồn gốc, chất độc trong khoa học hình sự (1%) và phân tích thực phẩm (1%)

Hình1.2: Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực

- Tác giả Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức [13] đã xác

định được lượng vết của 6 kim loại nặng: Cu, Zn, As, Ag, Cd, Pb bằng phương pháp ICP-MS với mẫu đông khô và mẫu tươi trong trai, ốc Hồ Tây Căn cứ theo cách phân loại chất lượng môi trường nước dựa trên làm lượng các kim loại vết trong trai, ốc các tác giả kết luận nước Hồ Tây bị ô nhiễm nhẹ bởi đồng, bạc, asen, cacdimi, bị ô nhiễm ở mức bình thường bởi các

nguyên tố như kẽm, chì

- Marcos Pérez-López [60] và cộng sự phân tích Pb, Cd, Zn và As có trong

thịt một số loài chim hoang dã ở vùng Galicia (Tây Bắc Tây Ban Nha) bằng phương pháp ICP-MS Kết quả cho thấy hàm lượng Zn 1,47 -2,98ppm, As

1,21 - 6,88ppm Hàm lượng Pb và Cd trong đó tương đối cao, có mẫu lên tới trên 18ppm Pb, và hàm lượng Cd cao nhất thu được lên tới 39ppm

- Tác giả Mohamed Maanan [61], trường đại học Nates, Pháp đã sử dụng

phương pháp ICP-MS để phân tích Hg và Pd trong các động vật thân mềm ở vùng biển Kết quả cho thấy hàm lượng Pb 9,6 mg.kg−1 và Hg là 0,6 mg.kg−1

- Simone Griesel [71] và cộng sự đã sử dụng phương pháp ICP-MS để xác

định hàm lượng của 23 kim loại (Be, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,

Zn, As, Se, Rb, Sr, Mo, Pd, Cd, Sn, Pt, Pb) trong máu của hải cẩu ở vùng biển Wadden, Đức và đảo Danish Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng một số nguyên tố như As, Cr, Mn, Mo, Se, V trong máu hải cẩu cao hơn so với trong máu người

- A.T Townsend và I Snape [32] đã tiến hành xác định hàm lượng Pb

trong các mẫu trầm tích ở cửa sông thuộc nam Australia bằng phương pháp ICP-MS Các mẫu trầm tích ở Brown Bay hàm lượng Pb trong khoảng 18–215 mg.kg− 1, còn ở vùng Broken Hill và Mt Isa Australian hàm lượng Pb lần lượt từ 35,5 đến 36 và từ 16,0 đến 16,1 mg.kg-1 Còn ở khu vực Wilkes Station hàm lượng Pb được xác định trong khoảng 13–40 mg.kg− 1

1.5 Các phương pháp xử lý sinh học, thủy hải sản

* Nguyên tắc xử lý mẫu [12]

Xử lý mẫu là quá trình hoà tan và phá huỷ cấu trúc của chất mẫu ban đầu, giải phóng và chuyển các chất cần xác định về dạng đồng thể phù hợp với phép đo đã chọn, từ đó xác định hàm lượng chất mà chúng ta mong muốn

Để chuyển chất phân tích về dạng vô cơ phù hợp với phương pháp phân tích, có hai phương pháp phổ biến hiện nay là xử lý ướt và xử lý khô:

Kỹ thuật xử lý ướt: là kỹ thuật dùng các axit mạnh (hỗn hợp axit) đặc, nóng hoặc kiềm (hỗn hợp kiềm) mạnh đặc, nóng để phân huỷ mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong hộp kín hay trong lò vi sóng

Kỹ thuật xử lý khô: là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở nhiệt

độ thích hợp (4500C - 7000C), sau đó hoà tan bã mẫu bằng dung dịch muối

hay axit phù hợp Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy hoàn toàn thành CO2 và H2O

Có thể kết hợp hai phương pháp ta có phương pháp khô- ướt kết hợp

Lê Thị Mùi [23] đã vô cơ hóa mẫu động vật nhuyễn thể bằng hỗn hợp

HClO4 đặc, HNO3đ và H2O2 Sau đó xác định Cu và Pb bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan xung vi phân cho kết quả hàm lượng các kim loại là 1,13-2,12 μg/g Cu và 7,15-16,25 μg/g Pb

Mohamed Maanan [61] đã phá mẫu động vật thân mềm bằng HNO3đặc để xác định hàm lượng các kim loại nặng Sau đó sử dụng phương pháp AAS cho kết quả hàm lượng các kim loại như sau: 7,2 mg.kg−1 với Cd, 26,8 mg.kg−1 với Cu 8,0 mg.g−1 với Cr 292 mg.kg−1 với Zn 20,8 mg.kg−1 với

Mn và 32,8 mg.kg−1 với Ni

Theo Arias Sari [37] năm 2002, cân 0,5g mẫu ốc đã xay mịn, sấy khô trên cân

phân tích có độ chính xác 0,0001g chuyển vào bình Keldan Thêm 5 ml axit HNO3đặc đun nóng tới 70 – 90 oC tới khi mẫu tan hết thành dung dịch có màu vàng Tăng dần nhiệt độ tới 135 oC rồi nhỏ từng giọt H2O2 vào để oxy hóa mẫu Sau đó để nguội mẫu chuyển ra cốc cô cạn đến muối ẩm, hòa tan muối ẩm, lọc bỏ cặn silicat, định mức thành 50 ml dung dịch bằng dung dịch HNO3 2%

Trong bài báo EU 2001 [47], tác giả cân 0,5g mẫu ốc đã xay mịn, sấy khô trên

cân phân tích có độ chính xác 0,0001g chuyển vào bình Kendal 250 ml có cắm phễu lọc nhỏ Thêm 5 ml axit HNO3 đặc đun cách cát (nhiệt độ khoảng 200 oC )

trong 3h, để nguội thêm 2 ml H2O2 đặc và 1 ml HClO4 1:1 đun tiếp đến khi mẫu tan hết được dung dịch có màu vàng Sau đó thêm từng lượng nhỏ H2O2 để loại bỏ bớt axit

dư và đuổi khí NO2 được dung dịch trong suốt Cuối cùng cô cạn đến muối ẩm, hòa tan muối ẩm, lọc bỏ cặn silicat, đem định mức thành 50 ml dung dịch mẫu bằng dung dịch HNO3 2%

Jonh R Déan [54] cân 0,5g mẫu ốc đã xay mịn, sấy khô trên cân phân tích có độ chính xác 0,0001g chuyển vào bình Kendal 250 ml có cắm phễu lọc nhỏ Thêm 3 ml axit HNO3 đặc đun ở 95 oC trong 1h, để nguội thêm 1 ml axit H2SO4 đặc đun ở nhiệt

độ 140 oC trong 30 phút Sau đó để nguội, thêm tiếp 2 ml HNO3 đặc đun ở nhiệt độ 200

oC cho tới khi mẫu tan hết Thêm 3 ml H2O2 đun tiếp ở 200 oC đuổi hết khói mầu nâu (NO2), để nguội thêm 10 ml H2O, 1 ml H2O2 đun ở nhiệt độ 240 oC cho tới khi khói trắng xuất hiện, để nguội đem lọc bỏ cặn silicat, định mức thành 50ml dung dịch mẫu bằng axit HNO3 2 %

Tác giả Locatelli [57] đã dùng hỗn hợp H2SO4 và HNO3 phân hủy mẫu trai, ốc, cá để xác định các vết kim loại Để xác định Hg bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV – AAS) hỗn hợp H2SO4 và

K2Cr2O7 được sử dụng

* Phá mẫu hệ kín bằng lò vi sóng

Hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật xử lý mẫu ướt với axit đặc trong lò vi sóng hệ kín do có nhiều ưu điểm như: thời gian xử lý mẫu ngắn, phá huỷ mẫu triệt để và không mất chất phân tích, hiệu suất xử lý mẫu cao

Dưới tác dụng phá hủy và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit, năng lượng nhiệt cùng axit làm tan rã các hạt mẫu đồng thời do khuếch tán, đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm của các hạt mẫu với nhau làm chúng bị bào mòn dần, các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ bên ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần và tan hết

Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu do các phân tử nước hấp thụ (> 90%) năng lượng vi sóng và do có động năng lớn nên chúng chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong

ra Hơn nữa, do xử lý mẫu trong hệ kín nên áp suất cao sẽ làm nhiệt độ sôi cao hơn, đây là tác nhân phân huỷ mạnh nhất do vậy thúc đẩy quá trình phân huỷ mẫu từ bên trong ra và từ ngoài vào Do đó, xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn 50 đến 90 phút và rất triệt để

Các tác giả Jose´ Usero, Jose´ Morillo , Ignacio Gracia [53] mẫu trai sau

khi lấy về được ngâm 24 giờ Các bộ phận cơ thể khác nhau của 30 mẫu độc lập tại khu vực được tách bằng dao plastic, sau đó chúng đông khô và đồng nhất mẫu đến mịn bằng cối trước khi đem phân tích Mẫu được phân huỷ trong lò vi sóng bằng axit HNO3

Để phân hủy mẫu động vật nhuyễn thể, tác giải Sari Arias [36] thêm 2

ml HNO3 và 0,5 ml H2O2 vào 1 g mẫu khô rồi tiến hành phân hủy mẫu trong

lò vi sóng

K.M.Khalifa, A.M.Hamil, A.Q.A.Al-Houni, M.A.Ackacha [55] dùng

HNO3 và H2O2 (1:1) phá mẫu cá trong là vi sóng sau đó định mức 50ml nằng HNO3 6% Sử dụng ICP – MS xác định Co, Cd, Pb, Fe, Cu trong cá thu được

Co 0,570 – 44,693 mg/kg; Cd 0,328 – 2,929 mg/kg; Pb 0,246 – 2,386 mg/kg Các tác giả P.Raaj, S.Veerasingam, G.Suresh, Marichamy và R

Venkatachalapathy [74] đã dùng 5ml HNO3 + 0,5 ml HClO4 phá mẫu cá ở Ấn

Độ Thu được kết quả Cr 0,65–0,92; Cd 0,18 -0,54; Cu 0,12–0,31; Fe 24,1–50,3; Mg 0,54–1,21; Mn 0,31–1,20; Ni 0,38–1,54; Co 0,05–0,28; Zn 14, –33,5 và Al 14,1-33,5 mg/kg

Waquar Ashraf [76] phá mẫu cá ở Saudi Arabia bằng HNO3 đặc rồi định mức bằng HNO3 1% Xác định được Pb 0,53; Cd 0,16; Hg 0,31; Ni 0,23; Cu 0,27; Cr 0,38 mg/kg

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu, dối tượng, phương pháp nghiên cứu

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu các quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể sống cố định tại tầng đáy (ốc, sò, ngao), các sinh vật di động tại các tầng nước (cá), đánh giá các quy trình xử lý mẫu để xây dựng quy trình xử lý mẫu tốt nhất đối với từng loại mẫu

- Phân tích xác định hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu cá (nhuyễn thể, ốc) trên cơ sở tối ưu hóa các điều kiện đo và đánh giá phương pháp phân tích

- Kết quả phân tích mẫu thực tế thuộc vùng biển được đánh giá nguồn gốc và mối tương quan về mức độ tích tụ kim loại nặng trong động, thực vật thủy sinh tại khu vực này bằng phương pháp phân tích thống kê đa biến

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu được lựa chọn trong luận văn là 4 loài cá đặc trưng cho các tầng nước khác nhau của vùng biển Đông Bắc Bắc Bộ với mục đích nghiên cứu khả năng tích tụ các kim loại nặng trong thịt cá Để đối chứng với các mẫu cá trong luận văn có sử dụng thêm 2 mẫu nhuyễn thể hai mảnh và ốc so sánh với khả năng tích lũy kim loại trong cá

 Cá đuối: là loài cá da trơn sống tại đáy biển, nhiều loài trong vùng nước ven bờ, phần lớn các loài cá đuối có sự phân bố rộng khắp thế giới Cá đuối ăn các sinh vật tầng đáy như ốc, trai, hàu, động vật giáp xác, và một vài loài cá, động vật phù du

Hình 2.1: cá đuối Hình 2.2: cá nhám

 Cá nhám: Cá nhám chủ yếu sinh sống ở vùng đáy biển khơi sâu, chúng cũng thường xuyên hiện diện ở những vùng nước nông hơn tại thềm lục địa.Thức ăn chủ yếu của cá nhám đuôi dài là các đàn cá, loài giáp xác và chim biển đi lẻ cũng có thể trở thành nạn nhân của cá nhám

 Các loài cá thu, cá ngừ nói chung là các loài cá ăn thịt của đại dương, Điển hình cho họ này là chi cá bạc má phân bố ở vùng biển nhiệt đới, trong đó có vùng biển Việt Nam Ở Việt Nam, cá phân bố dọc theo vùng ven bờ biển, ở độ sâu từ 12 – 40

m, nhưng chủ yếu tập trung ở độ sâu 25 – 40 m

 Cá mực là một bộ động vật nhuyễn thể thuộc lớp Cephalopoda Mực nang ăn động vật thân mềm nhỏ, cua, tôm, cá, bạch tuộc, giun và mực nang khác Cá mực tập trung nhiều nhất ở vùng nước sâu khoảng 30-50m ngoài đại dương, trong khoảng 10-15m ở khu vực Vịnh Bắc bộ

 Nghêu: Nghêu hay ngao là tên gọi dùng để chỉ các loài động vật thân mềm hai

mảnh vỏ (nhuyễn thể) thuộc họ Veneridae chuyên sống ở vùng nước ven biển có độ mặn cao, nhiều đất cát sỏi, phân bố khá phổ biến ở vùng biển nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới Nghêu là động vật ăn lọc, không có khả năng chủ động săn mồi và chọn lọc thức ăn, 90% thức ăn là mùn bã hữu cơ, còn lại là sinh vật phù du-chủ yếu là tảo silic, tảo giáp, tảo lam, tảo lục và tảo kim

 Ốc: sống tự nhiên ở những khu rừng ngập mặn hay các bải bồi ven biển, thức ăn

là mùn bã hữu cơ, còn lại là sinh vật phù du-chủ yếu là tảo silic, tảo giáp, tảo lam,

2.1.3 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu sử dụng phương pháp khối phổ cao tần cảm ứng Plasma để phân tích hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong động vật cá, nhuyễn thể hai mảnh Đồng thời trong luận văn có sử dụng các phương pháp phân tích thống kê, so sánh

hỗ trợ cho quá trình đánh giá kết quả

2.2 Hóa chất và dụng cụ

2.2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

2.2.1.1 Hóa chất

* Dung dịch chuẩn gốc đồng 1000 ±2 mg/L, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn gốc chì 1000 ±2 mg/L, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn gốc cadimi 1000 ±2 mg/L, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn gốc kẽm 1000 ±2 mg/L, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn gốc thori 1000 ±2 mg/L, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn gốc thủy ngân 1000 ±2 mg/L, loại p.a, Merck, Đức

* Dung dịch chuẩn ICP (IV) chứa 23 nguyên tố, loại p.a, Merck, Đức

* Nước cất 2 lần, nước deion

* Các dung dịch axít HNO3 65%, dung dịch H2O2 30%, loại p.a, Merck, Đức

2.2.1.2 Dụng cụ

* Các bình chứa mẫu P.P 250 mL, các ống nghiệm nhựa có nắp đậy P.P 15 mL,

50 mL (Greiner), giá để ống nghiệm

* Lò vi sóng Dimension 4, National, Model NN- C988W (năng lượng tối đa

900W) kèm theo bộ ống teflon MRP 600/10M (Milestone), Panasonic

* Máy đo ICP-MS (ELAN 9000) và các thiết bị phụ

Hệ thống phân tích ICP-MS điển hình có dạng như hình 2.5 Hình 2.6 là hình ảnh thiết bị phân tích ICP-MS được sử dụng để phân tích mẫu tại khoa Hoá- Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội

11

9 8

7

6 5 4

13

Hình 2.5: Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP- MS

1 Hệ bơm dẫn mẫu vào buồng tạo sol khí

2 Bộ tạo sol khí mẫu

3 Đèn nguyên tử hóa mẫu

4 Bộ khử đầu ngọn lửa ICP

10 Bơm chân không

11 Bơm chân không loại tubor phân tử

12 Hệ buồng chân không của máy

13 Bộ phận cấp khí Ar

Hình 2.6: Ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000)

2.3 Lấy mẫu, xử lý mẫu, bảo quản mẫu

2.3.1 Lấy mẫu

Mẫu cá được lấy đại diện ở 3 tầng nước với độ sâu khác nhau

Tầng đáy: khoảng > 35m từ mặt nước (cá đuối, mẫu nhuyễn thể)

Tầng giữa: khoảng 20 - 35 m từ mặt nước (cá nhám, cá thu)

Tầng mặt: 0 - 20 cm từ mặt nước (cá mực)

Vị trí lấy mẫu: Các mẫu được đặt hàng trực tiếp qua các ngư dân đánh bắt ven biển khu vực tỉnh Quảng Ninh, Hải phòng Vị trí lấy mẫu được cung cấp bởi ngư dân khi đánh bắt tại vùng biển này

Bảng 2.1: Vị trí lấy mẫu nhuyễn thể và ký hiệu mẫu

Vị trí lấy mẫu Ngày / giờ lấy mẫu Ký hiệu mẫu

Vân Đồn (Quảng Ninh)

Bãi biển Sơn Hào, xã Quan Lạn

Tọa độ: 21°44′19″ - 20°24′31″B,

107°05′22″ - 108°25′28″Đ

10h35’ ngày 13/08/2013

Ốc 3 Ngao 3

Ốc 4 Ngao 4

Ốc 5 Ngao 5

Sò 5

Bảng 2.2: Vị trí lấy mẫu cá và ký hiệu mẫu

Vị trí lấy mẫu Ngày / giờ lấy mẫu Ký hiệu mẫu

Mẫu được lấy tại biển Đồ Sơn.

107°46′- 109°07′Đông, 20°42′49 -

16°47′22 Đông

9h ngày 11/08/2013 Cá Thu 1

Cá Ngừ 1 18h ngày 11/08/2013 Cá đuối 1

Vân Đồn (Quảng Ninh)

Bãi biển Sơn Hào, xã Quan Lạn

Tọa độ: 21°44′19″ - 20°24′31″B,

107°05′22″ - 108°25′28″Đông

10h35’ ngày 13/08/2013

Hình 2.7: Bản đồ khu vực lấy mẫu

2.3.2 Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu

* Mẫu động vật nhuyễn thể:

Ốc, Ngao, sò sống tại các khu vực lấy mẫu trên, sau khi lấy được rửa sạch lớp

vỏ bên ngoài bằng nước biển tại chính nơi lấy mẫu để loại bỏ các chất bẩn khác bám trên vỏ của chúng Sau đó chuyển ốc, ngao, sò vào hộp đựng chứa đầy nước tại khu vực lấy mẫu và chuyển về phòng thí nghiệm, giữ sống trong nước để chúng nhả gần hết các chất bẩn Trước khi mổ ốc lấy thịt bên trong cần phải rửa kỹ lớp vỏ bên ngoài bằng nước sạch để loại bỏ hết bùn, rêu, tảo hay các chất bẩn khác bám trên vỏ của chúng Sau khi mổ lấy phần thân mềm (phần ăn được) của ốc, ngao, sò rửa sạch phần mô mềm thu được bằng nước cất 2 lần, thấm khô bằng giấy lọc sạch Sau đó đồng nhất mẫu bằng máy xay Lưỡi dao và các bộ phận khác của máy xay phải được vệ sinh kỹ, tráng rửa bằng axit HNO3 loãng trước và sau khi xử lý mỗi mẫu

* Đối với mẫu thực cá:

Khi lấy mẫu cá chúng ta cũng rửa sạch cá bằng nước biển, cho vào túi nilon sạch rồi vận chuyển về phòng thí nghiệm Khi về phòng thí nghiệm Ta rửa sạch bằng nước cất 2 lần rồi rùng dao không gỉ lọc lấy phần mô thịt, thái mỏng đem đông khô Lưỡi dao và các bộ phận khác của máy xay phải được vệ sinh kỹ, tráng rửa bằng axit HNO3 loãng trước và sau khi xử lý mỗi mẫu

Cuối cùng đem đông khô mẫu, xác định hệ số mẫu khô / tươi theo công thức:

sdw

Ở đây : dw % là hệ số mẫu khô / tươi ( g/100g ) tính theo phần trăm

sdw là lượng cân khô của mẫu ( g ) sww là lượng cân tươi của mẫu ( g ) Sau khi cân xong nghiền mẫu bằng cối mã não Bảo quản mẫu trong túi nilon sạch trong tủ lạnh ngăn đá

CxHyOzNtM + OXH + H+ → Mn+ + CO2 + H2O + (M là kim loại) Trong luận văn này tôi tiến hành thí nghiệm trong hệ kín với lò vi sóng Qua quá trình khảo sát các thông số về thể tích hóa chất, loại hóa chất và thời gian, công suất lò

vi sóng đối với mẫu cá, nhuyễn thể và các động vật khác, tôi đã tối ưu được các thông

65%

H2O2 ðặc30%

Low (300W)

Medium (600W)

High (900W)

biến trong tập số liệu nhằm đạt được biểu diễn hai chiều từ tập số liệu đa chiều bằng cách tìm ra giá trị phương sai lớn nhất với số thành phần chính (PC) hay các biến ảo ít nhất

Nói cách khác PCA là thuật toán đa biến dựa trên việc quay các trục số liệu chứa các biến tối ưu Khi đó, một tập hợp các biến liên quan với nhau được chuyển thành tập hợp các biến không liên quan và được sắp xếp theo thứ tự giảm độ biến thiên hay phương sai Những biến không liên quan này là sự kết hợp tuyến tính các biến ban đầu Dựa trên phương sai do mỗi biến mới gây ra có thể loại bỏ bớt các biến phía cuối dãy

mà chỉ mất ít nhất thông tin về các số liệu thực ban đầu Bằng cách này sẽ giảm được kích thước của tập số liệu trong khi vẫn có thể giữ nguyên thông tin

Trong thuật toán PCA, có thể có nhiều PC vì có nhiều biến trong tập số liệu Số PC tối đa bằng số biến Việc dùng PCA có thể tóm lược được cấu trúc đồng phương sai với tập số liệu có kích thước nhỏ hơn, mà không làm mất đi ý nghĩa của tập số liệu ban đầu

Có thể sử dụng tập số liệu mới này trong tính toán để thay thế cho tập số cũ

PCA loại bỏ sự đa cộng tính giữa các biến trong việc xây dựng phương trình hồi qui biểu diễn sự phụ thuộc của tín hiệu phân tích vào các biến là nồng độ các thành phần trong hệ Phương pháp này có tên gọi là hồi qui thành phần chính

Từ tập số liệu với n biến ban đầu có liên quan mật thiết với nhau, sau khi giảm thành p biến không liên quan thì trị riêng của chúng có thể sử dụng làm số liệu đầu vào của phương pháp hồi qui kết hợp với mạng noron nhân tạo giải bài toán phân tích đồng thời các thành phần trong hệ có tương tác không cộng tính

Nếu xem các số liệu phân tích trong tập số liệu là kết quả phân tích lặp lại thì PCA cho phép tìm được sai số thô trong số các kết quả phân tích

Tuy nhiên PCA đơn thuần là phương pháp toán học nên các kết quả thu được bị ảnh hưởng rất lớn bởi tập số liệu ban đầu, vì vậy cần kết hợp với những kiến thức chuyên ngành khác nếu không sẽ dẫn đến những giải nghĩa sai lệch

2.4.2 Phần mềm máy tính

Các số liệu phân tích lặp lại, phân tích hồi qui, hoặc đồ thị biểu diễn qui luật phân bố các đại lượng được xử lý bằng phần mềm MINITAB 14, exel 2007, Origin 8.0

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chọn đồng vị phân tích

Trong tự nhiên, các nguyên tố hóa học thường có nhiều đồng vị Trong phép phân tích ICP-MS người ta thường chọn đồng vị dựa trên ba tiêu chí: + Phải là một trong những đồng vị phổ biến nhất trong tự nhiên

+ Ảnh hưởng bởi sự chèn khối phải không có hoặc bé nhất

+ Sự hiệu chỉnh ảnh hưởng của các mảnh ion oxít phải đơn giản và càng ít bước càng tốt

Tuỳ theo sự phức tạp của nền mẫu mà có thể chọn các đồng vị phân tích khác nhau Tuy nhiên, hầu hết các tác giả đều thống nhất trong việc lựa chọn

số khối phân tích như trong bảng dưới đây (bảng 3.1), chúng tôi cũng chọn các số khối phân tích nàyvới điện tích Z = 1

Bảng 3.1: Tỷ số khối lượng/điện tích (M/Z) của các kim loại cần phân tích

STT Nguyên

tố

Ký hiệu M/Z STT Nguyên tố

Ký hiệu M/Z

Khi phân tích, máy chỉ thu tín hiệu của các đồng vị đã chọn theo nguyên

tắc phân giải khối bằng bộ phân chia tứ cực

3.2 Tối ưu hoá điều kiện phân tích bằng ICP-MS

3.2.1 Chuẩn hóa số khối (Tunning)

Bước đầu tiên khi phân tích trên thiết bị ICP-MS đó là chuẩn hóa số khối (Tunning) Mỗi đồng vị có một số khối nhất định tuy nhiên không thể chuẩn hóa toàn bộ các nguyên tố mà việc chuẩn hóa phải thực hiện theo từng

khoảng từng khoảng từ số khối nhỏ đến số khối lớn Các nguyên tố dùng chuẩn hóa gồm He (3,016); Mg (23,985); Rh (102,905); Ce (139,905); Pb (207,977); U (238,05) Các nguyên tố này có số khối từ nhỏ đến lớn bao phủ toàn bộ các nguyên tố khác Sau khi chuẩn hóa máy tự động tối ưu các điều kiện phân tích

3.2.2 Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe):

SDe là khoảng cách giữa đỉnh cone giao diện đến bên phải vòng dây tạo plasma (hình 9)

Hình 3.1: Độ sâu mẫu của máy ICP – MS SDe có ảnh hưởng đến nhiều đại lượng trong đó có cường độ vạch phổ Khi tăng giá trị SDe cường độ vạch phổ giảm dần Kết quả cho thấy khi công suất cao tần RF lớn từ 1200W trở lên thì cường độ vạch phổ giảm nhanh hơn Trong phép phân tích chúng tôi chọn độ sâu mẫu là 3 mm

3.2.3 Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP):

RFP là công suất điện tần số radio cung cấp cho cuộn dây tạo plasma Công suất càng lớn nhiệt độ ngọn lửa plasma càng lớn và ngược lại Công suất cao tần quyết định trực tiếp quá trình ion hóa hay nguyên tử hóa mẫu Nguồn năng lượng ICP có tính ưu việt hơn so với các nguồn khác Nhiệt độ trong tâm Plasma từ 6000 đến 10000oK Khảo sát công suất của máy phát công suất cao tần từ 900 đến 1300W với thay đổi một lần 50W