Xác định hàm lượng cd và pd trong một số loại động vật nhuyễn thể tại sông cầu

Xác định hàm lượng cd và pd trong một số loại động vật nhuyễn thể tại sông cầu

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được khoá luận này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đếngiảng viên Thạc sĩ Nguyễn Thị Kim Ngân đã giao đề tài, hết lòng hướng dẫn, chỉbảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt quá trình hoànthành khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong tổ bộ môn hóa Phân tích, cácthầy giáo, cô giáo hướng dẫn phòng thí nghiệm thuộc khoa Hóa học - trường Đạihọc Khoa học – Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong quátrình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị em và bạn bè đãquan tâm, động viên em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình

Dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do năng lực và điều kiện nghiên cứu còn hạnchế nên khóa luận của tôi không tránh khỏi thiếu sót Tôi kính mong nhận được sựchỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo trong Khoa Hóa để khóa luận củatôi được hoàn chỉnh hơn

Thái Nguyên, tháng 05 năm 2014 Sinh viên

Mở đầu

Cùng với mức độ phát triển của công nghiệp và sự đô thị hoá, hiện nay môi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng, một trong số đó là sự ô nhiễm kim loại nặng trong nước, đất, không khí , thực phẩm

Kim loại nặng phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất Chúng được phong hóa

từ các dạng đất đá tự nhiên, tồn tại trong môi trường dưới dạng bụi bay hòa tan trong sông hồ, nước biển, sa lắng trầm tích.Trong vòng hai thập kỉ qua, kim loại nặng được thải từ các hoạt động sản xuất của con người đóng góp thêm vào lượng tồn tại sẵn có của chúng trong tự nhiên Các kim loại được thải vào môi trường theo nhiều nguồn khác nhau và ngày càng trở nên nguy hiểm cho con người và môi trường sống Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua đường tiêu hóa và hô hấp

Nếu cơ thể hấp thụ kim loại nặng với lượng nhiều sẽ dẫn đến ngộ độc cấp tính với các triệu chứng như có vị kim loại khó chịu và dai dẳng trong miệng, nôn, ỉa chảy, mồ hôi lạnh… cũng có thể gây chết người.

Nếu cơ thể hấp thụ với lượng không lớn lắm, nhưng liên tục sẽ tạo ra hiện tượng tích lũy trong cơ thể và gây ra các bệnh mãn tính, có thể gây ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch, bệnh ngoài da, bệnh gan, và các vấn đề liên quan đến tiêu hóa, rối loạn thần kinh.

Trong thời đại ngày nay việc sử dụng hóa chất đưa vào sản xuất khá phổ biến nên nguy cơ nhiễm các kim loại nặng vào thực phẩm ngày càng tăng Các loài động vật nhuyễn thể như: trai, ốc, tôm… là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu và được

ưa chuộng ở nước ta Tuy nhiên trong những năm gần đây một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các loài động vật này có thể tích tụ một số chất ô nhiễm, đặc biệt là kim loại nặng.

Vì vậy việc xác định hàm lượng kim loại nặng có trong thực phẩm đang là vấn đề cần quan tâm để bảo vệ sức khỏe và môi trường Vì thế chúng tôi chọn đề tài: “ Xác định hàm lượng Cd và Pd trong một số loại động vật nhuyễn thể tại Sông Cầu ”.

PHẦN I: TỔNG QUAN1.1 Vài nét về sông cầu và vấn đề ô nhiễm ở sông cầu Thái Nguyên.

Thái nguyên có mạng lưới sông ngòi khá dày Trong đó, đáng kể nhất là dòng sôngCầu, bởi đại bộ phận lãnh thổ thuộc hệ thống con sông này, cứ 1km2 lại có 0,93 kmsông

Sông Cầu chảy từ Bắc xuống Nam tỉnh, phân chia lãnh thổ thành 2 khu vực cóhướng dòng chảy khác nhau Phía Tây là các phụ lưu thuộc hữu ngạn sông Cầu,gồm các sông Chợ Chu, sông Đu, đều có hướng Tây Bắc – Đông Nam phù hợp vớihướng địa hình Phía tả ngạn có sông Nghinh Tường, sông Huống Thượng đều cóhướng Đông Bắc – Tây Nam Các phụ lưu tả và hữu sông Cầu đã làm cho sôngCầu ở Thái Nguyên có hình dạng lông chim rõ rệt Hình lông chim khiến lũ sôngCầu không quá đột ngột

Sông Cầu có lượng nước dồi dào, lưu lượng trung bình 135m3/giấy, cực đại vàomùa lũ 4.300m3/giây (năm 1959) Chế độ nước chảy theo mùa, phụ thuộc vào chế

độ mưa

Đây cũng là dòng chảy chính của sông Thái Bình, bắt nguồn từ phía Bắc Tam Tao(Chợ Đồn, Bắc Kạn) ở độ cao trên 1.200m Sông Cầu chảy qua thị xã Bắc Kạn,T.P Thái Nguyên, T.P Bắc Ninh, T.X Phả Lại rồi chảy ra biển ở cửa Thái Bình(tỉnh Thái Bình) Sông Cầu từ nguồn đến Phả Lại dài 288km, độ cao bình quân từnguồn đến Phả Lại là 190m, do vậy, độ dốc bình quân nhỏ, chỉ khoảng 16,1% Dựavào đặc điểm của dòng sông, có thể chia sông Cầu ra 3 đoạn:

- Thượng lưu, từ nguồn đến Chợ Mới (Bắc Kạn) chảy theo hướng Bắc – Nam,giữa vùng núi 400 đến 500m (có ngọn cao tới 1.326 đến 1.525m) nên lòng sônghẹp, lắm thác ghềnh, độ dốc lên tới 10%

- Trung lưu, từ Chợ Mới đến Thác Huống, hướng chảy Bắc – Nam sau thànhhướng Tây Bắc – Đông Nam, chảy giữa vùng đồi cao từ 100-300m, độ dốc đáysông chừng 1%.

- Hạ lưu, từ Thác Huống ra cửa Thái Bình Hướng chảy đoạn ở Thái Nguyên theohướng Bắc – Nam, sau đó chuyển theo hướng Tây Bắc – Đông Nam trong đồngbằng Bắc Bộ Độ dốc lòng sông rất nhỏ < 0,1%

Sông Cầu có lưu lượng lớn, lưu lượng trung bình nhiều năm là 135m3/giây Chế

độ nước sông Cầu phù hợp với chế độ mưa Mùa lũ chiếm 75% lượng nước, mùakiệt chỉ chiếm dưới 25% lượng nước cả năm

Sông Cầu có nhiều phụ lưu, những phụ lưu chính đều năm trong phạm vi TháiNguyên, trừ con sông Cà Lồ chảy từ Vĩnh Phúc sang Sông Cầu ít phù sa, chỉ có

380 triệu tấn/năm, nhưng phù sa rất tốt, chứa 3% can xi và P2O5, tỷ lệ nitơ + 0,77– 0,88% (gấp 3-4 lần phù sa sông Hồng)

Sông Cầu đã làm nên nét văn hóa đặc trưng của vùng Trung du miền núi và vùngđồng bằng Bắc Bộ; là con sông huyết mạch giao thông đường thủy gắn kết kinh tế

- văn hóa giữa các địa phương Lưu vực sông Cầu là một trong những lưu vực sônglớn ở Việt Nam, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũngnhư về lịch sử phát triển kinh tế - xã hội của các tỉnh trong lưu vực của nó Lưuvực sông Cầu hằng năm cung cấp hàng trăm triệu mét khối nước để phục vụ sảnxuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân và có chức năng giữ cân bằng hệ sinh thái

và cảnh quan thiên nhiên toàn khu vực…

Với 3 vùng sinh thái: Đồng bằng, trung du và miền núi, tổng lượng nước trên lưuvực khoảng 4,5 tỷ m3/năm, góp phần quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội,đặc biệt các địa phương trên lưu vực

Vậy mà chất lượng nước ở hầu hết các địa phương đều không đạt tiêu chuẩn chấtlượng là nguồn nước cấp cho mục đích sinh hoạt

Nước mặt tại vùng trung lưu và hạ lưu của lưu vực đang bị ô nhiễm cục bộ bởi một

số chất gây ô nhiễm hữu cơ, chất rắn lơ lửng (SS) và dầu mỡ

Ngoài thượng nguồn lưu vực nằm trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn bị ô nhiễm nhẹ ở một

số nơi, phần trung và hạ lưu của lưu vực đang ở mức nguy hiểm Lưu vực sôngCầu đoạn chảy qua Thái Nguyên gồm dòng chính là sông Cầu và 3 phụ lưu: SôngNghinh Tường, sông Đu và sông Công

Đoạn sông Cầu trước khi chảy vào thành phố Thái Nguyên đã phải chịu tác độngbởi các hoạt động sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản, sản xuất nôngnghiệp dọc bên bờ sông

Trong khi đó, phụ lưu sông Nghinh Tường lại phải “gánh” hoạt động khai thácvàng, đoạn cuối sông Đu thì tiếp nhận nước thải của mỏ than Phấn Mễ Đoạn sôngCầu chảy qua thành phố lại nhận nước thải của các Nhà máy sản xuất giấy, nhiệtđiện, gang thép; các bệnh viện; khu dân cư đô thị như:

Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, Nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn, KCN gang thépThái Nguyên, nước thải sinh hoạt Tận mắt chứng kiến đoạn sông tại phường TânLong (thành phố Thái Nguyên) mới thấy bức xúc của không ít người dân là hoàntoàn có cơ sở: nước rất đục, có màu đen nâu và nồng nặc nhiều loại mùi khác nhau.Đoạn sông Cầu chảy qua KCN gang thép Thái Nguyên, giá trị các thông số SS,BOD5, COD vượt tiêu chuẩn cho phép từ 2 - 3 lần; nước sông có mùi dầu cốc rõrệt Sông Công là sông lớn thứ hai trong lưu vực, chảy qua địa phận Thái Nguyên

và nhập lưu với sông Cầu tại Đa Phúc, nước sông cũng bị ô nhiễm hữu cơ, dầu mỡ,

dư lượng thuốc bảo vệ thực vật NẾU ĐƯA RA E PHẢI TRÍCH DẪN NĂMTRONG TÀI LIỆU THAM KHẢO NÀO

Đây là khu vực chịu ảnh hưởng bởi hoạt động của các thuyền du lịch trên hồ NúiCốc, tàu thuyền khai thác cát trên sông, nước thải của tình trạng khai thác khoángsản và của KCN Sông Công

Đoạn cuối sông Cầu tại Phả Lại, nước sông có nhiều váng dầu do hoạt động giaothông đường thủy Ô nhiễm nước sông Ngũ Huyện Khê (Bắc Ninh) làm gia tăng ônhiễm nước trong lưu vực do dọc hai bên bờ có nhiều làng nghề chế biến thựcphẩm, chăn nuôi gia súc, tái chế giấy, phế liệu, cơ khí và đều xả trực tiếp vàosông

Nguyên nhân gây ra ô nhiễm đối với lưu vực sông Cầu không ai khác chính là ýthức con người từ các hoạt động công nghiệp, làng nghề, nước thải sinh hoạt, y tế,nông nghiệp, chất thải rắn và các chuyên gia đều có chung nhận định:

Nếu không cứu lấy lưu vực này ngay từ bây giờ thiệt hại sẽ trở nên khôn lường Đó

là đe dọa tới sức khỏe con người, ảnh hưởng đến nguồn nước cấp, môi trường và

hệ sinh thái, phát triển kinh tế

Điển hình là nguồn nước mặt ô nhiễm khiến không ít người dân, nhất là trẻ em mắccác bệnh về đường tiêu hoá, bệnh ngoài da, bệnh phụ khoa

Đối với môi trường và hệ sinh thái, tại lưu vực sông Cầu việc dùng hóa chất trongtuyển rửa khoáng sản đã gây ô nhiễm với các chất độc hại, ảnh hưởng tới chấtlượng nước sông

Đặc biệt, ở khu vực các mỏ, hàm lượng thiếc và chì trong nước sông cao; lượngnước thải từ các mỏ than khá lớn lại chứa bụi sét và bụi than đã gây ô nhiễm nướcmặt và đất canh tác quanh khu vực

Cùng với đó, các mỏ than, mỏ khai thác lộ thiên thường nằm thấp hơn mực nướcngầm nên làm hạ sâu mực nước và suy giảm trữ lượng nước ngầm

Trước thực trạng đó, với vị trí và tầm quan trọng của sông Cầu, Thủ tướng Chínhphủ đã phê duyệt Đề án tổng thể “Bảo vệ và phát triển bền vững môi trường sinhthái, cảnh quan lưu vực sông Cầu” tại Quyết định số 174/2006-QĐ/TTg Mục tiêucủa Đề án là giải quyết tổng thể ô nhiễm môi trường nước, góp phần thúc đẩy sựphát triển bền vững của các địa phương trên lưu vực sông và toàn quốc Theo đó,

gồm 14 thành viên Chủ tịch Ủy ban sông Cầu là Chủ tịch UBND một trong sáutỉnh thuộc lưu vực, đảm nhiệm luân phiên, nhiệm kỳ đầu của Chủ tịch Ủy ban giaocho đồng chí Chủ tịch UBND tỉnh Thái Nguyên đảm nhiệm với thời gian là 3 năm,các nhiệm kỳ tiếp theo là 2 năm.

Qua 3 năm hoạt động, với tư cách là Chủ tịch nhiệm kỳ đầu - Thái Nguyên đãcùng các thành viên trong Ủy ban có nhiều nỗ lực trong hoạt động: tập trung chỉđạo xử lý triệt để các nguồn gây ô nhiễm; kiểm soát chặt chẽ các khu vực bị ônhiễm nghiêm trọng trong lưu vực; thực hiện nghiêm túc quy chế hoạt động của

Ủy ban Bảo vệ môi trường lưu vực sông Cầu… nâng cao ý thức trách nhiệm củacác cấp chính quyền, người dân, của các cơ sở sản xuất, các doanh nghiệp cùngchung tay bảo vệ dòng sông quê hương…

1.2 Vài nét về động vật nhuyễn thê

Ngành Thân mềm (còn gọi là nhuyễn thể hay thân nhuyễn)là một ngành trong phânloại sinh học có các đặc điểm như cơ thể mềm, có thể có vỏ đá vôi che chở và nâng

đỡ, tùy lối sống mà vỏ và cấu tạo cơ thể có thể thay đổi

Ngành Thân mềm có nhiều chủng loại rất đa dạng, phong phú Theo các tài liệunghiên cứu, đã xác định được 800 loài nhuyễn thể có vỏ ở Việt Nam Trong đó lớpchân bụng (Gastropoda) có 15 loài, lớp hai mảnh vỏ (Bivalvia) có 26 loài có giá trịkinh tế cao Chúng phân bố ở các môi trường như biển, sông, suối, ao, hồ và nước

lợ Một số sống trên cạn Một số nhỏ chuyển qua lối sống chui rúc, đục ruỗng các

vỏ gỗ của tàu thuyền như con hà

Nhuyễn thể có vỏ là nhóm động vật thủy sản có độ đa dạng sinh học phong phú Sovới các loại thịt động vật, thực phẩm từ động vật thân mềm có vỏ có hàm lượngđạm cao, trong đó có nhiều axit amin rất cần thiết cho con người, lượng mỡ thấp,nhiều thành phần muối vô cơ, giá trị dinh dưỡng cao Nhiều loại được xem là thực

phẩm bổ dưỡng quý Ngoài ra vỏ của chúng cũng có tác dụng làm đồ trang sức đắttiền, làm dược phẩm.

Đặc điểm nổi bật nhất của nhuyễn thể là có vỏ cứng bằng vôi bao phủ, phần ănđược chỉ chiếm 30 – 40 %, lượng nước chiếm tới 80 %, protein 17-19%, gluxit 2-10%, lipit 0,2-0,4% (còn thay đổi tùy loài giống) Cấu tạo cơ lỏng lẻo nên là thựcphẩm dễ tiêu

1.3 Kim loại nặng và ảnh hưởng của chúng đối với con người.

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng dao động từ <= 7 đến >= 3,5g/cm3 được sử dụng từ năm 1936–1996 Tuy nhiên, theo quan điểm gần đây,những kim loại có khối lượng riêng ³3 g/cm3 sẽ được gọi là kim loại nặng

Các nguyên tố kim loại nặng tồn tại và luân chuyển trong tự nhiên thường cónguồn gốc từ chất thải của hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp trực tiếp hoặcgián tiếp sử dụng các kim loại ấy trong quá trình công nghệ hoặc từ chất thải sinhhoạt của con người Ví dụ nước thải của các khu công nghiệp, các nhà máy hóachất, các cơ sở in; hoặc dưới dạng bụi trong khí thải của các khu công nghiệp hóachất, các lò cao, khí thải của các loại xe có động cơ xăng Sau khi phát tán vàomôi trường dưới dạng nói trên, chúng lưu chuyền tự nhiên, bám dính vào các bềmặt, tích lũy trong đất và gây ô nhiễm các nguồn nước sinh hoạt, đó là căn nguyênchính dẫn đến tình trạng thực phẩm bị ô nhiễm Rau quả sẽ bị ô nhiễm nếu đượctrồng trên nguồn đất ô nhiễm kim loại nặng, được tưới nước bị ô nhiễm; Cá, tôm,thủy sản nuôi trong nguồn nước bị ô nhiễm cũng thường bị ô nhiễm; gia súc, giacầm được nuôi bằng thức ăn bị ô nhiễm (rau, cỏ ) được uống nguồn nước ô nhiễmthì thịt thành phẩm cũng khó tránh khỏi ô nhiễm các kim loại nặng Ngoài ra thựcphẩm có thể bị ô nhiễm các kim loại nặng một cách trực tiếp; do thực phẩm bị tiếpxúc với các vật liệu dễ thôi nhiễm kim loại nặng trong quá trình sản xuất và baogói chứa đựng thực phẩm Mặt khác, thực phẩm cũng có thể bị ô nhiễm do việc sử

dụng các nguyên liệu chế biến không tinh khiết, kề các các phụ gia thực phẩm, cóhàm lượng kim loại nặng vượt mức cho phép.

Cấp tính:Ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm có thể gây lên những hậu quảkhôn lường cho sức khỏe, ô nhiễm nặng thường gây những biểu hiện ngộ độc cấptính, đặc hiệu, gây tử vong Ví dụ khi ngộ độc Thủy ngân, bệnh nhân thường cóbiểu hiện có vị kim loại trong cổ họng, đau bụng, nôn, xuất hiện những chấm đentrên lợi, bệnh nhân bị kích động, tăng huyết áp, sau 2-3 ngày thường chết vì suythận Nếu bị ngộ độc cấp bởi Thạch tím, nạn nhân có thể có các biểu hiện nôn, ma,đau bụng, ỉa chảy, khát nước dữ dội, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bíđái và tử vong nhanh chóng Trong nhiễm độc Chì cấp tính khi ăn phải một lượngChì 25-30 gram, nạn nhân thoạt tiên có thể thấy vị ngọt rồi chát, tiếp theo là cảmgiác nghẹn ở cổ, cháy mồm, thực quản, dạ dày, nôn ra chất trắng (chì clorua) đaubụng dữ dội, ỉa chảy, phân đen (chì sunfua), mạch yếu, tê tay chân, co giật và tửvong

Mạn tính: Đây là tình trạng nguy hiểm và thường gặp hơn do ăn phải thức ăn có

hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng cao; chúng nhiễm và tích lũy dần dần rồigây hại cho cơ thể Nơi tích lũy thường là gan, thận, não, đào thải dần qua đườngtiêu hóa và đường tiết niệu Khi cơ thể tích lũy một lượng đáng kể Chì sẽ dần dầnxuất hiện các biểu hiện nhiễm độc như hơi thở hôi, sưng lợi với viền đen ở lợi, davàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biếndạng), mạch yếu, nước tiểu ít, thường gây sảy thai ở phụ nữ có thai Ngộ độc mãntính do tích lũy những liều lượng nhỏ Asen trong thời gian dài có thể gây các biểuhiện như: da mặt xám, tóc rụng, viêm dạ dày và ruột, đau mắt, đau tai, cảm giác về

sự di động bị rối loại, có Asen trong nước tiều, gầy yếu dần và kiệt sức

• Chì (Pb): là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khỏe con người Chì gâyđộc

cho hệ thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim cónhóm hoạt động chứa hydro Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ phận tạohuyết (tủy xương) Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể đau bụng, đau khớp, viêmthận, cao huyết áp, tai biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong Đặc tính nổibật là sau khi xâm nhập vào cơ thể, chì ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian rồimới gây độc.

Chì đi vào cơ thể con người qua nước uống, không khí và thức ăn bị nhiễm chì.Chì tích tụ ở xương, kìm hãm quá trình chuyển hóa canxi bằng cách kìm hãm sựchuyển hóa vitamin D

Khi hàm lượng Pb trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụngoxi để

oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệtmỏi Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếuhemoglobin Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng ( >0,5 – 0,8 ppm) gây ra

sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não Xương là nơi tàng trữ, tích tụ chìtrong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mômềm của cơ thể và thể hiện độc tính của nó Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có

Pb ở bất kì dạng nào, đồng thời trong dinh dưỡng chú ý dùng loại thực phẩm cóhàm lượng Pb dưới quy định cho phép và có đủ Ca và Mg để hạn chế tác động của

Pb Vì dù chúng ta không muốn thì cũng luôn có một lượng Pb rất nhỏ nhất địnhvẫn thâm nhập vào cơ thể của chúng ta qua đường ăn uống và hít thở Vì thế nênuống sữa, ăn nhiều rau xanh, các loại thực phẩm và đồ uống giàu vitamin B1 vàvitamin C thì có lợi cho việc chống lại và hạn chế ảnh hưởng của Pb đối với cơ thể.Các chất được dùng để giải độc chì là EDTA, 2,3- dimercaptopropanol,penicillamin…., do đó chúng tạo với Pb các phức chelat bền và được đào thải rangoài qua nước tiểu

• Cadimi (Cd) là kim loại được sử dụng trong công nghiệp luyện kim, chế tạo

đồ nhựa; hợp chất cadimi được sử dụng để sản xuất pin

Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm cadimi do bụi núi lử, bụi vũ trụ, cháy rừng…

Nguồn nhân tạo là từ công nghiệp luyện kim, mạ, sơn, chất dẻo…

Cadimi xâm nhập vào cơ thể người qua con đường hô hấp, thực phẩm Theo nhiềunghiên cứu thì người hút thuốc lá có nguy cơ bị nhiễm cadimi

Cadimi xâm nhập vào cơ thể được tích tụ ở thận và xương; gây nhiễu hoạt độngcủa một số enzim, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi làm rốiloạn chức năng thận, phá hủy tủy xương, gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, timmạch

1.4 Nguyên tố chì (Pb)

1.4.1 Giới thiệu về nguyên tố Chì (Pb)

Chì (Pb) thuộc phân nhóm chính nhóm IV, chu kỳ 6 trong bảng hệ thống tuần

hoàn

Chì có số thứ tự: Z= 82

Khối lượng nguyên tử: 207,2

Cấu tạo electron : [Xe]4f145d106s26p2

80% vì bị bao bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4) nhưng với dung dịch đậmđặc hơn của các axit đó chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyểnthành hợp chất tan:

Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trongkiềm dễ dàng hơn trong axit Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit,trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn:

Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có các số oxi

hoá +2, +4 Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản xuất thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ cho kim loại không bị rỉ)

Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng Khi đun nóng, chúng dễ mất nước biếnthành oxit PbO

Pb(OH)2 cũng là chất lưỡng tính

Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Pb2+:

Pb(OH)2 + 2HCl = PbCl2 + 2H2OKhi tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit:

Pb(OH)2 + 2KOH = K2[Pb(OH)4]Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bềntrong dung dịch kiềm dư

Pb tạo nên đihalogenua với tất cả các halogen Hầu hết các đihalogenua đều làchất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng

Các đihalogenua của Pb tương đối bền Chì đihalogenua tan ít trong nước lạnhnhưng tan nhiều hơn trong nước nóng

Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạothành hợp chất phức kiểu M2[PbX4] Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hoàtan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và muốicủa chúng

PbI2 + 2KI = K2[PbI4]PbCl2 + 2HCl = H2[PbCl4]

1.5 Nguyên tố cadimi

1.5.1 Giới thiệu về nguyên tố Cadimi (Cd)

Cadimium (Cd) là nguyên tố hoá học thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ

thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, số thứ tự 48, nguyên tử khối 112,41 Cd cócấu hình lớp vỏ 18+2e là cấu hình tương đối bền Do năng lượng ion hoá thứ 3 rấtcao làm cho năng lượng sonvat hoá hay năng lượng tạo thành mạng lưới tinh thểkhông đủ để làm bền được cho trạng thái oxy hoá +3 trạng thái oxy hoá cao nhấtcủa Cd chỉ là +2

Đặc điểm của nguyên tố Cd

Thế điện cực chuẩn, V

tử tương ứng trong vỏ trái đất Trong thiên nhiên Cd thường tồn tại trong hợp kimcùng với Zn, Cu

Cd là một kim loại độc hiện đại Nó chỉ mới được phát hiện như một nguyên

tố vào năm 1817 và được sử dụng trong công nghiệp từ khoảng 50 năm trước hiệnnay Cd là một kim loại rất quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt Cdđược sử dụng chủ yếu trong mạ điện, vì nó có đặc tính không ăn mòn Ngoài ra Cdcòn được sử dụng làm chất màu cho công nghệ sơn và công nghệ chất dẻo và là

catot cho các nguồn pin niken-cadimi; sản phẩm phụ của công nghệ luyện chì vàkẽm.

1.5.2 Các hợp chất của cadimi

CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt,nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi độc

CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy:

CdO + 2KOH(nóng chảy) = K2CdO2 + H2O

(Kali cadmiat)

CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệtphân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat:

2Cd + O2 = 2CdO Cd(OH)2 = CdO + H2OCd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng

Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, khôngtan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy

Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức

Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4](OH)2

Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm

Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II)đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muốibazơ ít tan

Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân:

Cd2+ + 2 H2O ↔ Cd(OH)2 + 2 H+

Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14

Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+,[Cd(NH3)6]2+,…

Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độnóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao

Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II)đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muốibazơ ít tan

Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-),[Cd(NH3)4]2+,[Cd(NH3)6]2+,…

Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độnóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao

1.6 các phương pháp xác định chì và cacdimi

1.6.1 Các phương pháp phân tích định lượng

1.6.1.1 Phương pháp đường chuẩn

a, Nguyên tắc :

Dựa vào phương trình cơ bản của phép đo: A = K.C Và một dãy mẫu đầu (ítnhất là 3 mẫu) để dựng một đường chuẩn, sau đó nhờ đường chuẩn này cùng vớigiá trị Ax để xác định nồng độ Cx của nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ,rồi từ đó tính được nồng độ của nó trong mẫu phân tích

4 Xây dựng đường chuẩn biểu thị mối quan hệ A - C.

5 Từ đường chuẩn phát hiện nồng độ Cx bằng cách: Đem giá trị Ax đặt lên trục tung

A của hệ tọa độ, từ đó kẻ đường thẳng song song với trục hoành C cắt đườngchuẩn tại điểm M Từ điểm M ta hạ đường vuông góc với trục hoành và cắt trụchoành tại điểm Cx, Cx đấy chính là nồng độ cần phải tìm

Hình 1.1: Đồ thị chuẩn của phương pháp đường chuẩn

b, Ưu nhược điểm:

Phương pháp này đơn giản dễ thực hiện, phân tích hàm lượng mẫu cùng loại,

độ chính xác cao, tốc độ phân tích nhanh, tính kinh tế cao

Mẫu chưa biết thành phần nền phức tạp, thì kết quả phân tích sẽ mắc sai số lớn doảnh hưởng của nền không phù hợp giữa dãy chuẩn và mẫu phân tích

Để khắc phục người ta dùng một trong hai biện pháp sau:

1 Biến đổi nền của mẫu (khắc phục được 90% trường hợp)

2 Dùng phương pháp thêm tiêu chuẩn

1.6.1.2 Phương pháp thêm tiêu chuẩn

a, Nguyên tắc và cách làm:

+ Dùng ngay mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu bằng cáchlấy một lượng mẫu phân tích nhất định và gia thêm vào đó những lượng nhất địnhcủa nguyên tố cần xác định theo cấp số cộng và chuẩn bị các mẫu phân tích kháctrong cùng điều kiện

+ Chọn một quy trình phân tích phù hợp để đo phổ AAS

+ Đo phổ của mẫu chuẩn và mẫu phân tích theo bước sóng đã chọn.

+ Dựng đường chuẩn theo hệ tọa độ A - ΔC

+ Phát hiện nồng độ Cx theo cách ngoại suy

+Tìm nồng độ Cx1, Cx2 … Chưa biết theo đường chuẩn ngoại suy: Kéo dàiđường chuẩn về phía trái, nó cắt trục hoành tại điểm C0 đoạn OC0 chính là giá trị

Hình 1.2: Đồ thị chuẩn của phương pháp thêm tiêu chuẩn.

b, Ưu nhược điểm:

- Xác định được hàm lượng vết các nguyên tố trong nền phức tạp

- Phân tích hàng loạt mẫu được

- Loại trừ được yếu tố ảnh hưởng của nền và thành phần mẫu

- Có độ chính xác cao khi phân tích lượng vết trong nền phức tạp

1.6.1.3 Phương pháp dùng một mẫu chuẩn

a, Khi có mẫu chuẩn

Trong những trường hợp đơn giản, chúng ta cũng không cần pha một dãychuẩn để dựng đồ thị chuẩn, mà có thể tính ngay giá trị Cx nhờ một mẫu chuẩn C1

của chất phân tích Nghĩa là chúng ta có:

Với mẫu phân tích: Ax = a.Cx (a)

Với mẫu đầu: A0 = a.C1 (b)

Do đó đem (a) chia cho (b) chúng ta có:

Cx =Ao

Ax

.C1 (1)Như vậy khi đo được giá trị Ax và A0 ta có tỷ số của chúng, từ đó ta có giá trịnồng độ Cx phải tìm theo biểu thức (1)

b, Khi không có mẫu chuẩn

Trong trường hợp này, chúng ta cũng không cần pha một dẫy chuẩn để dựng đồthị chuẩn, mà dùng ngay 1 mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một mẫu phân tích và

1 mẫu thêm chuẩn theo phương pháp thêm và tính ngay giá trị Cx nhờ một lượngchuẩn ΔC1 của chất phân tích được thêm vào Nghĩa là chúng ta có:

Với mẫu phân tích không thêm chuẩn:

Ax = a.Cx (a)Với mẫu đầu phân tích có thêm chuẩn:

Atch= a.(Cx + ΔC1) (b)

Do đó đem (a) chia cho (b) chúng ta có:

Cx =

Ax A

Ax

tch −

ΔC1 (2)Như vậy khi đo được giá trị Ax và Atch ta có tính được nồng độ Cx phải tìmtheo biểu thức (2)

Nhưng một điều phải chú ý là nồng độ thêm vào ΔC1 và các giá trị Cx phảinằm trong vùng tuyến tính của phương pháp

Trên đây là các phương pháp định lượng chủ yếu hay được sử dụng Tất nhiênmỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm nhất định của nó, vàngười dùng tuỳ điều kiện mà áp dụng cho thích hợp

Ngoài ra còn một số phương pháp khác như: Phương pháp đồ thị chuẩn cố định

1.6.2 Phương pháp phân tích hóa học

1.6.2.1 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 kết tủa rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích +> Xác định Pb:

Cho mẫu tác dụng với thuốc thử để tạo kết tủa như: PbSO4 ; PbCrO4 hay PbMoO4

+> Xác định Cd:

Có thể xác định dưới dạng các kết tủa CdS ; CdSO4 hay CdNH4PO4

Ngoài ra còn cho Cd2+ kết tủa với oxyquinonin trong vùng pH từ 5 đến 14

*Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có độ chính xác cao khi phân tích nguyên tố với hàmlượng lớn nên thường chỉ áp dụng phân tích với những mẫu có hàm lượng lớn, không phù hợp với những đối tượng có hàm lượng nhỏ

1.6.2.2 Phương pháp phân tích thê tích

*Nguyên tắc: dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn ) được thêm vào dung dịch của chất định phân, vừa tác dụng đủ, toàn bộ lượng chất định phân đó Thời điểm đã thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương Để nhận biết điểm tương đương , người ta dùng những chất gây ra những hiện tượng mà có thể quan sát bằng mắt- g

ọi là chất chỉ thị

+> Xác định Pb:

Dùng phép chuẩn độ complexon theo các cách sau:

- Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bởi EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm, với chỉ thị ET-OO

Pb2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+

Tuy nhiên Pb rất dễ bị thuỷ phân, vì vậy trước khi tăng pH phải cho Pb2+ tạo phứckém bền với tactrat hoặc trietanolamin

- Cách 2 : Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+ : cho Pb2+ tác dụng với một lượng

dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH =10 Sau đó chuẩn EDTA dư bằng Zn2+ với chỉ thị ET-OO

- Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY 2-, chỉ thị ET- OO

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

H4FCd + H2Y2- = CdY2- + H6F

đỏ vàng

Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm nhanh, đơn giản, dễ làm nhưng lại bị

sai số lớn do dụng cụ đo, thể tích dung dịch chuẩn, chỉ thị đổi màu và dùng để xác định

nguyên tố với hàm lượng còn lớn không phù hợp với phân tích lượng vết

1.6.3 Các phương pháp phân tích công cụ

1.6.3.1 Phương pháp quang phổ:

+ Phương pháp trắc quang:

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ của phân tử trong vùng VIS Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng Đây là trạng thái cơ bản nhưng khi có một chùn sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hóa trị trong các liên kết (δ, π, n ) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản EO và kích thích Em) chính là năng lượng

UV-mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất

- Nguyên tắc:phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng củamột 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 trình định lượng của phép đo:

A = K C

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 một trong những phương pháp được sử dụng khá phổ biến

+ Xác định Pb, Cd

Chì và Cadimi cho tác dụng thuốc thử dithizon để tạo phức chì-dithizonat Pb(C13H12N4S)2 ; Cadimi- dithizonat Cd(C13H12N4S)2 trong môi trường

pH= 5÷6 ví dụ: