Xác định hàm lượng kim loại chì trong một số loại rau và đất trồng rau tại xã quỳnh lương, huyện quỳnh lưu, tỉnh nghệ an bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử aas

Tên đề tài: Xác định hàm lượng kim loại chì trong một số loại rau và đất trồng rau tại xã Quỳnh Lương huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS.. Rau bị n

GV hướng dẫn : TS Mai Thị Thanh Huyền

VINH - 5/2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Ngô Thị Trinh MSSV: 1152043844

Nguyễn Thị Tú MSSV: 1152043875 Khóa : 52K - Hóa Thực Phẩm

Ngành : Công nghệ thực phẩm

1 Tên đề tài: Xác định hàm lượng kim loại chì trong một số loại rau và đất trồng

rau tại xã Quỳnh Lương huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An bằng phương pháp

phổ hấp thụ nguyên tử AAS

2 Nội dung nghiên cứu

1 Lựa chọn các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F- AAS) của Pb

2 Xây dựng phương trình đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới

hạn định lượng của phương pháp

3 Xác định độ lặp lại và hiệu suất thu hồi

4 Áp dụng để xác định hàm lượng của Pb trong một số mẫu rau và đất trồng

tại xã Quỳnh Lương - Quỳnh Lưu.

Cán bộ hướng dẫn : TS Mai Thị Thanh Huyền

Ngày giao nhiệm vụ đồ án : Ngày tháng năm 2016

Ngày hoàn thành đồ án : Ngày tháng năm 2016

Ngày tháng năm 2016

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án vào ngày tháng năm 2016

Người duyệt

(Ký, ghi rõ họ tên)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢN NHẬN XẾT TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên : Ngô Thị Trinh MSSV: 1152043844

Nguyễn Thị Tú MSSV: 1152043875 Khóa : 52K - Hóa Thực Phẩm

Ngành : Công nghệ thực phẩm

Cán bộ hướng dẫn : TS Mai Thị Thanh Huyền

Cán bộ duyệt :

1 Nội dung nghiên cứu, thiết kế:

2 Nhận xét của cán bộ hướng dẫn:

Ngày tháng năm 2016

Cán bộ hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Đồ án này được hoàn thành tại phòng Trung tâm phân tích và chuyển giao công nghệ Thực phẩm - Môi trường, trường ĐH Vinh

Để hoàn thành được đồ án này, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới

TS Mai Thị Thanh Huyền đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đồ án này

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ rất tận tình của:

- Ban chủ nhiệm khoa Hóa đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi thực hiện đồ án này

- Các kỹ thuật viên tại Trung tâm, cô Ngô Thị Thủy Hà đã giúp đỡ tạo điều kiện sử dụng máy móc thiết bị nghiên cứu

Tuy nhiên, trong bản đồ án chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót, rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý để bản đồ án này được hoàn thiện hơn, giúp chúng tôi học hỏi, rút kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau này

Cuối cùng, một lần nữa xin được gửi đến những người đã quan tâm, giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đồ án lời cảm ơn chân thành nhất !

Vinh, ngày 17 tháng 5 năm 2016

Sinh viên:

Ngô Thị Trinh Nguyễn Thị Tú

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RAU 3

1.1.1 Khái niệm về rau và rau sạch 3

1.1.2 Phân loại rau 3

1.1.3 Thành phần dinh dưỡng 4

1.1.4 Công dụng của rau 4

1.1.5 Nguy cơ và nguyên nhân rau bị nhiễm kim loại nặng 9

1.2 GIỚI THIỆU KIM LOẠI NẶNG Pb VÀ VAI TRÒ, CHỨC NĂNG, TÍNH ĐỘC CỦA CHÚNG 10

1.2.1 Giới thiệu chung về kim loại nặng 10

1.2.2 Nguyên tố Chì (Pb) 11

1.2.3 Giới hạn an toàn của Pb trong thực phẩm 13

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI 14

1.3.1 Phương pháp phân tích điện hóa 15

1.3.2 Phương pháp trắc quang 16

1.3.3 Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng ICP-MS 17

1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ MẪU PHÂN TÍCH ĐỂ XÁC ĐỊNH CHÌ 24

1.4.1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) 24

1.4.2 Phương pháp xử lý mẫu khô (vô cơ hóa khô) 25

1.4.3 Phương pháp xử lý khô - ướt kết hợp 25

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 27

2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 27

2.1.1 Thiết bị, dụng cụ 27

2.1.2 Hoá chất 27

2.1.3 Pha chế hóa chất 28

2.2 LẤ MẪU 28

2.3 XỬ LÝ MẪU 30

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM ĐỂ ĐO PHỔ CHÌ 31

3.2 XÂ DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CHUẨN, XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD) VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ) CỦA Pb 31

3.2.1 Xây dựng đường chuẩn 32

3.2.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 33

3.2.3 Khảo sát độ lặp lại của máy 34

3.3 KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA PHƯƠNG PHÁP 36

3.4 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb TRONG CÁC MẪU RAU VÀ ĐẤT 36

KẾT LUẬN 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

PHỤ LỤC 42

GF- AAS Graphite Furnace Atomic

Absorption Spectrometry (GF-AAS)

Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa

HCL Hollow Cathoe Lamps Đèn Catốt rỗng

ppt Part per trillion Một phần nghìn tỉ

ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass

Spectrometry Phổ khối plasma cảm ứng

DANH MỤC HÌNH, BẢNG

Trang

Hình:

Hình 1.1: Rau cải bẹ 6

Hình 1.2: Món dưa muối 6

Hình 1.3: Hành lá 7

Hình 1.4: Rau xà lách 7

Hình 1.5: Rau cải ngọt 8

Hình 1.6: Cà chua 9

Hình 2.1: Máy hấp thụ nguyên tử bằng ngọn lửa AA24OFS VARIAN 27

Hình 2.2: Hình ảnh các mẫu nghiên cứu 29

Bảng: Bảng 1.1: Giới hạn cho phép của hàm lượng chì trong một số loại thực phẩm 14

Bảng 1.2: Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại 15

Bảng 1.3: Dãy chuẩn của phương pháp thêm tiêu chuẩn 21

Bảng 2.1: Vị trí và thời gian lấy mẫu 28

Bảng 3.1: Các điều kiện đo phổ F- AAS của Pb 31

Bảng 3.2: Bảng khảo sát nồng độ tuyến tính của Pb 32

Bảng 3.3: Kết quả độ lặp lại ở nồng độ chuẩn 0,6 ppm 34

Bảng 3.4: Độ lặp lại của máy AAS 35

Bảng 3.5: Kết quả thu được Pb 36

Bảng 3.6: Kết quả xác định hàm lượng Pb trong mẫu rau và đất 37

MỞ ĐẦU

Nước ta là một nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa được thiên nhiên ưu đãi nên có nguồn rau quả dồi dào quanh năm Rau được trồng ở nhiều nơi để đáp ứng cho nhu cầu tiêu dùng hàng ngày, rau đã trở thành nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày, là nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ,… không thể thay thế được cho cơ thể con người Thế nhưng vấn đề an toàn về rau đang được đặt ra cấp thiết hơn bao giờ hết, đã có nhiều vụ việc ngộ độc rau gây nguy hiểm đến tính mạng của con người xảy ra khắp nơi như hiện tượng ngộ độc kim loại cadimi ở Nhật Bản và ngộ độc đồng ở Hà Lan đã gây ra Trong thực tế rau là loại thực phẩm dễ bị ô nhiễm nhất so với các loại nông sản khác Nguy cơ bị ngộ độc do ăn rau cao hơn các nông sản khác vì rau được người tiêu dùng sử dụng ngay sau khi thu hoạch và rau còn được dùng ăn sống nên những yếu tố gây ô nhiễm trên rau dễ tác động làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của người tiêu dùng Rau bị nhiễm độc có thể do nhiễm kim loại nặng, các vi trùng và ký sinh trùng, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật… Trong đó ngộ độc thực phẩm do các kim loại nặng càng được quan tâm nhiều hơn bởi những tác hại khôn lường của nó đối với sức khỏe người tiêu dùng và bởi sự gia tăng của loại nguy cơ ô nhiễm này trong cuộc sống Có nhiều nguyên tố kim loại nặng có thể là nguồn gây ô nhiễm thực phẩm như Pb, Hg, Cd, As chính vì vậy việc nghiên cứu xác định hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm đang

là vấn đề quan tâm trên toàn thế giới

Để xác định kim loại trong thực phẩm nói chung và rau nói riêng, có nhiều phương pháp khác nhau Tuy nhiên phương pháp phổ hấp thụ nguyên

tử là một phương pháp có nhiều ưu việt (là phương pháp hiện đại, trong điều kiện nhất định cho phép phân tích đồng thời lượng nhiều vết kim loại trong các đối tượng phân tích khác nhau với độ nhạy, độ chính xác và độ tin cậy cao…)

Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về vấn đề ô nhiễm trong rau củ quả ở trong và ngoài nước, thế nhưng những nghiên cứu tổng quan về ô nhiễm rau, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng trên địa bàn tỉnh Nghệ An hiện vẫn còn rất hạn chế

Xuất phát từ những lý do trên nên chúng tôi đã chọn đề tài: “Xác định

hàm lượng kim loại chì trong một số loại rau và đất trồng rau tại xã Quỳnh Lương huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS”

Quỳnh Lương là một xã miền biển thuộc vùng bãi ngang thuộc huyện Quỳnh lưu với rau màu là cây trồng chủ yếu, trước đây là một trong những xã khó khăn về kinh tế Chỉ khi người dân ở đây quyết định chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ lúa sang rau quả sạch thì người dân mới thoát nghèo Ở đây người dân có kinh nghiệm và truyền thống sản xuất lâu năm, là địa phương luôn đi đầu trong việc áp dụng tiến bộ khoa học - kĩ thuật và sản xuất, nhờ vậy trong những năm qua xã luôn là địa phương có năng suất, sản lượng lớn của huyện Diện tích đất nông nghiệp của Quỳnh lương là 511,23 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 248 ha Trong tổng diện tích đất nông nghiệp gần 200

ha được chuyển sang trồng rau sạch, phần còn lại trồng ngô, lạc

Để thực hiện đề tài này, chúng tôi tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau:

1 Lựa chọn các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F- AAS) của Pb

2 Xây dựng phương trình đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp

3 Xác định độ lặp lại và hiệu suất thu hồi

4 Áp dụng để xác định hàm lượng của Pb trong một số mẫu rau và đất trồng tại xã Quỳnh Lương - Quỳnh Lưu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RAU

1.1.1 Khái niệm về rau và rau sạch

Rau là tên gọi chung của các loại thực vật có thể ăn được dưới dạng lá

là phổ biến (tuy trong thực tế có nhiều loại ăn hoa, củ, quả cũng có thể gộp chung vào các loại rau) được dùng làm món ăn kèm theo trong các bữa

ăn, bữa tiệc ở Việt Nam

Rau sạch hay còn gọi là rau an toàn là những sản phẩm rau tươi có chất lượng đúng như đặc tính giống của nó, hàm lượng các hoá chất độc và mức

độ nhiễm các sinh vật gây hại ở dưới mức tiêu chuẩn cho phép, bảo đảm an toàn cho người tiêu dùng và môi trường, thì được coi là rau đảm bảo an toàn

1.1.2 Phân loại rau

Rau được chia ra làm nhiều loại như:

- Rau ăn lá: rau ngót, rau dền, rau muống, rau cần nước, rau lang…

- Rau ăn quả: như cà chua đậu bắp, mướp, bí đao, bầu, dưa leo, khổ qua, cà tím…

- Rau ăn rễ: ngó sen

- Rau ăn thân: rau nhút, bạc hà,rau cải…

- Rau ăn củ: cà rốt, củ cải, củ dền…

- Rau ăn hoa: bông điên điển, bông súng, hoa thiên lý…

- Rau thơm: Loại rau này có mùi thơm đặc biệt, được ăn kèm với nhiều món chính chứ riêng nó thì không phải là món ăn Ví dụ như rau răm, húng láng, ngò om, tía tô, giấp cá…

Rau là nguồn cung cấp vitamin dồi dào, đặc biệt là vitamin A và C Ngoài ra trong rau còn có nguồn khoáng chất đa dạng như kali, canxi, magie… Các nguyên tố vi lượng cần thiết khác như: sắt, mangan…

1.1.4 Công dụng của rau [10], [21]

Rau vừa được dùng như thực phẩm để chế biến món ăn hoặc vừa dùng là gia vị ăn kèm theo trong các buổi ăn, có tác dụng làm ngon miệng, chống ngán khi ăn các món thịt, cánhiều dầu, mỡ, hay các món chiên, xào, nướng, quay

Dưới con mắt Đông y, rau được xem như một loại thuốc quý chữa được nhiều căn bệnh, ví dụ như: artiso có tác dụng thanh nhiệt, mát gan, giải độc; rau càng cua chữa bệnh thiếu máu; tía tô tăng cường tiêu hóa, trị ho hen, làm

long đờm, còn có tác dụng giải độc khi ăn cua, cá bị ngộ độc; rau mồng tơi giúp nhuận tràng…

Như đã nói ở trên, rau chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng: lượng protit và lipit trong rau tươi không đáng kể, nhưng chúng cung cấp cho

cơ thể nhiều chất hoạt tính sinh học Đặc biệt, các muối khoáng có tính kiềm, các vitamin, các chất pectin và axit hữu cơ, các loại đường tan trong nước và

chất xenlulozơ… có nhiều vai trò sinh lý quan trọng đối với cơ thể con người

Ở đây, tôi xin giới thiệu chi tiết một số loại rau thông dụng và đặc trưng của huyện Quỳnh Lưu như: hành lá, rau cải dưa, cải thìa, xà lách, quả

cà chua và cũng sẽ là đối tượng nghiên cứu trong bài luận văn này

1.1.4.1 Rau cải bẹ ( Brassica juncea)

Cải bẹ là loại cải có cuống bẹp, lá to có màu xanh thẫm, chịu được rét cao, thường được thu hoạch lúc đã lớn để muối chua Cải bẹ là loại cây đã được trồng từ rất lâu và rất phổ biến khắp mọi nơi trên dất nước ta Cải bẹ là loại rau ăn lá và thân được sử dụng để chế biến nhiều món như: xào, luộc, muối chua…

Cải bẹ rất dễ trồng và cũng chóng thu hoạch, nói chung sau gieo khoảng 30-40 ngày là có thể thu hoạch được.Về mặt cung cấp năng lượng thì cải bẹ là loại rau có độ năng lượng thấp so với các loại rau củ khác Mặt khác cải bẹ rất giàu hàm lượng chất khoáng, đặc biệt có nhiều canxi, photpho và nhiều vitamin C Nguồn dinh dưỡng đối với các giống rau cải là các loại muối khoáng và vitamin C Hàm lượng nước trong rau chiếm hàm lượng lớn từ 65-97% và tồn tại ở 2 dạng là nước tự do và nước liên kết

Cải bẹ thường được dùng để muối chua và trong mỗi bữa ăn hằng ngày của người Việt Nam thì không thể thiếu món dưa chua này Dưa muối có tính axit cho phép hấp thụ tốt canxi, sắt và khoáng chất quan trọng khác, hỗ trợ tiêu hóa và tiêu diệt những vi khuẩn có hại trong hệ tiêu hóa Tăng vị giác, cải thiện cảm giác thèm ăn, chống ngấy Tuy nhiên do dưa muối có hàm lượng muối cao nên người bị mắc bệnh cao huyết áp thì nên hạn chế

Hình 1.1: Rau cải bẹ Hình 1.2: Món dưa muối

1.1.4.2 Hành lá (Allium fistulosum)

Hành lá là một gia vị phổ biến, rất cần thiết trong việc chế biến các món ăn Hầu như tất cả các món ăn đều có thể sử dụng hành: kho, xào, nấu, chiên, chưng… đến những món ăn sống như salad, nộm, gói… Không chỉ sự dụng để chế biến món ăn, hành lá có nhiều tác dụng đối với sức khỏe, còn là

một vị thuốc sử dụng trong dân gian

Theo Đông : hành có vị cay, tính nóng, tác dụng ;làm ra mồ hôi, thông khí hoạt huyết, lợi tiểu, trợ tiêu hóa, sát trùng an thai Thường dùng chữa cảm lạnh, nhức đầu, sổ mũi, ăn uống không tiêu

Theo học hiện đại: trong hành lá chứa một lượng đáng kể calci, photphor và kali, carotene và sắt rất tốt cho cơ thể và chứa rất nhiều thành phần hóa học có tác dụng phòng chữa bệnh như axit malic, phytin và alylsulfid, tinh dầu đặc biệt là chất kháng sinh Alicine hòa tan trong nước tuy nhiên nó lại dễ bị mất trong quá trình chế biến do nhiệt vì vậy hành là gia vị được thêm vào cuối cùng của món ăn Hành lá có tác dụng giúp xương chắc khỏe, ngăn ngừa nguy cơ loãng xương, điều hòa lượng đường trong máu, tốt cho tim mạch, ngăn ngừa nguy cơ ung thư, chống viêm nhiễm, tăng cường hệ miễn dịch, tăng cường thị lực…

Hình 1.3: Hành lá 1.1.4.3 Rau xà lách ( Lactuca sativa L var capitata L)

Theo kết quả nghiên cứu, trong xà lách chứa nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể như chất xơ, protein, vitamin, kẽm, canxi, sắt… Đặc biệt

là hàm lượng magie cao, có khả năng tốt cho việc điều trị tình trạng stress, cơ thể mệt mỏi… giúp tinh thần tỉnh táo tập trung

Ngoài ra trong rau xà lách còn có vị ngọt, tính mát có tác dụng rất tốt trong trường hợp giải nhiệt, thanh lọc cơ thể, giảm đau, ngủ sâu giấc… Xà lách cũng là một sự lựa chọn tuyệt vời cho phụ nữ mang thai và đang nuôi con Do trong xà lách chứa nhiều hàm lượng axit folic, chất xơ, sắt rất tôt cho

sự phát triển của thai nhi và trẻ nhỏ Theo khuyến cáo xà lách cũng là một loại thực phẩm tốt cho những người mắc các triệu chứng về tim mạch, khớp… nhờ vào hàm lượng β-caroten có trong nó

Ngoài những công dụng trên xà lách cũng rất tốt cho quá trình giảm cân, chăm sóc, nuôi dưỡng làn da…

Hình 1.4: Rau xà lách

1.1.4.4 Cải ngọt ( Brassica integrifolia)

Cải ngọt là loài rau thuộc họ cải, rất dễ ăn và giàu chất dinh dưỡng Theo đông y, cải ngọt tính ôn, có công dụng thông lợi trường vị, làm đỡ tức ngực, tiêu thực hạ khí có thể dùng để chữa các chứng ho, táo bón, ăn nhiều cải trắng giúp cho việc phòng ngừa bệnh trĩ và ung thư ruột kết.Cải ngọt có thể chế biến thành các món ăn như cải ngọt xào thịt, canh cải ngọt nấu tôm, rau cải ngọt luộc chấm xì dầu, cải ngọt xào thịt bò, cải ngọt xào chân gà ,

làm lẩu cá, lẩu thịt

Hình 1.5: Rau cải ngọt 1.1.4.5 Cà chua ( Solanum lycopersicum)

Cà chua là loại rau quả làm thực phẩm quả ban đàu có màu xanh, chín sang màu từ vàng đến đỏ Cà chua có vị hơi chua là một loại thực phẩm bổ dưỡng giàu vitamin C, A, Potasium, chất đạm, chất xơ và licopene Đối với sức khỏe con người, cà chua đóng vai trò rất quan trọng, cung cấp lượng sinh tố C, chất đạm chất xơ Licopene được chứng minh có thể bảo vệ cơ thể chống lại quá trình oxi hóatrong nhiều nghiên cứu dịch tễ học Cà chua là nguồn nhiều licopene, tiêu thụ cà chua có thể làm giảm nguy cơ ung thư vú, ung thư đầu và cổ, có thể chống lại rất mạnh các bệnh thoái hóa thần kinh Uống nước sốt cà chua xay nhuyễn là giúp trị các triệu chứng bệnh tiểu đường Tiêu thụ cà chua còn giúp mang lại lợi ích cho

việc giảm nguy cơ tim mạch, các bệnh liên quan đến tiểu đường, tăng thị lực cho mắt và làm đẹp

Hiện nay cà chua được ăn tươi và chế biến rộng nhiều loại sản phẩm ở quy mô gia đình và quy mô công nghiệp Bên cạnh phương pháp chế biến, thì phương pháp bảo quản đóng vai trò không kém phần quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm và gia trị kinh tế

cơ xăng sẽ kết tụ trên lá và sau đó thẩm thấu dần vào rau trong quá trình sản xuất, vận chuyển,kinh doanh Ví dụ chì trong khói thải động cơ, lơ lửng trong không khí, gây nhiễm rau được trồng dọc các đường giao thông lớn Sau khi

phát tán vào môi trường dưới dạng nói trên, chúng lưu chuyền tự nhiên, bám dính vào các bề mặt, tích lũy trong đất và gây ô nhiễm các nguồn nước sinh hoạt, đó là căn nguyên chính dẫn đến tình trạng thực phẩm bị ô nhiễm Rau quả sẽ bị ô nhiễm nếu được trồng trên nguồn đất ô nhiễm kim loại nặng, được tưới nước bị ô nhiễm

Ngoài ra, rau bị nhiễm bẩn kim loại nặng có thể do vi lượng trong phân vượt quá hàm lượng, bón phân hoá học và thời gian khai thác Mặt khác, người trồng rau còn sử dụng phân chuồng từ lợn, gà, trong khi đó những gia súc gia cầm này được nuôi từ thức ăn tổng hợp là khá phổ biến Thức ăn dạng này có nhiều khoáng vi lượng Hàm lượng kim loại trong phân sẽ xâm nhập vào đất trồng và tồn lưu trong các loại nông sản đặc biệt là đối với các loại rau ăn lá như cải ngọt, cải xanh, xà lách…

Một số con đường sinh ra Pb do hoạt động công nghiệp có thể gây nhiễm ô nhiễm môi trường và dẫn đến ô nhiễm kim loại Pb trong rau như:

Chì tương đối sẵn trong môi trường tự nhiên dưới dạng kim loại Nguồn chì chủ yếu có trong khí quyển là do khí xả của động cơ đốt trong dùng xăng hay dầu có pha chì Bụi tại thành phố, đô thị, gần đường cao tốc rất giàu chì Hàm lượng chì trong bụi ở các phố buôn bán sầm uất có thể lên tới 1- 4 gam chì/kg bụi (0,1- 0,4%) Do đó rau trồng ở thành phố, khu đô thị khả năng nhiễm chì là khá cao

1.2 GIỚI THIỆU KIM LOẠI NẶNG Pb VÀ VAI TRÒ, CHỨC NĂNG, TÍNH ĐỘC CỦA CHÚNG

1.2.1 Giới thiệu chung về kim loại nặng [16]

Kim loại nặng là những kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5g/cm3

và thông thường chỉ những kim loại hoặc các á kim liên quan đến sự ô nhiễm và độc hại Tuy nhiên chúng cũng bao gồm những nguyên tố kim loại cần thiết cho một số sinh vật ở nồng độ thấp (Adriano, 2001) Kim loại nặng được được chia làm 3 loại: các kim loại độc (Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, As, Co, Sn,…), những kim loại quý (Pd, Pt, Au, Ag, Ru,…), các kim loại phóng xạ (U, Th,

Ra, Am,…) Kim loại nặng hiện diện trong tự nhiên đều có trong đất và nước, hàm lượng của chúng thường tăng cao do tác động của con người Ô nhiễm kim loại nặng chủ yếu do tác động của con người như bón phân, bã bùn cống

và thuốc bảo vệ thực vật, các hoạt động công nghiệp hay sự lắng đọng từ không khí… và chúng đi vào môi trường đất và nước làm môi trường đất và nước bị ô nhiễm, làm cho động vật và thực vật sinh sống ở khu vực đó có khả năng nhiễm kim loại nặng Các kim loại do hoạt động của con người như Pb,

As, Cd, Cu, Ni và Zn thải ra ước tính là nhiều hơn so với nguồn kim loại có trong tự nhiên, đặc biệt đối với chì 17 lần

1.2.2 Nguyên tố Chì (Pb) [16]

1.2.2.1 Trạng thái tự nhiên

Chì kim loại có tồn tại trong tự nhiên nhưng ít gặp Chì thường được tìm thấy ở dạng quặng cùng với kẽm, bạc, và (phổ biến nhất) đồng, và được thu hồi cùng với các kim loại này

Chì có 18 đồng vị, có bốn đồng vị thiên nhiên là 204

Pb (1,84%); 206Pb (23,6%); 207Pb (22,6); 208Pb (52,3%); đồng vị phóng xạ bền nhất là 202Pb có chu kỳ bán hủy là 3.10-5

năm

Khoáng chì chủ yếu là galena (PbS), trong đó chì chiếm 86,6% khối lượng Các dạng khoáng chứa chì khác như cerussite (PbCO3) và anglesite (PbSO4) [4] Trong chất sống (chủ yếu là thực vật) có chứa khoảng 5.10-

5mg chì theo khối lượng Trong nước đại dương có 10-5

mg chì trong 1 lít nước biển

1.2.2.2 T nh chất l - hóa

Chì là một nguyên tố hóa học có ký hiệu là Pb (Latin: Plumbum),

thuộc chu kỳ 6 và nhóm IVA và có số hiệu nguyên tử là 82 Chì là một kim loại mềm, nặng, độc hại và có thể tạo hình, có cấu trúc kiểu lập phương tâm diện Chì có màu trắng xanh khi mới cắt nhưng bắt đầu xỉn màu thành xám khí tiếp xúc với không khí Chì có số nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền

Chì hình thành hai loại hợp chất ứng với hai trạng thái hóa trị đặc trưng

là II và IV Hợp chất hóa trị IV có tính oxi hóa mạnh, nhất là trong môi trường axit, còn trong môi trường bazo thì hầu như không thể hiện

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa:

2Pb + O2  2PbO Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng

Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Pb + X2  PbX2Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4) Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan:

PbCl2 + 2HCl  H2PbCl4

PbSO4 + H2SO4  Pb (HSO4)2

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

3Pb + 8HNO3,loãng  3Pb (NO3)2 + 2NO + 4H2O Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:

2Pb + 2H2O + O2  2Pb (OH)2

Pb có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 4CH3COOH + O2  2Pb (CH3COO)2 + 2H2O Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô:

Pb + 2KOH + 2H2O  K2[Pb (OH)4] + H2

1.2.2.3 Vai trò, chức năng và t nh độc của chì [16], [20], [23]

Chì là kim loại có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, do đó cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác chế biến, mức độ ô

nhiễm chì ngày một trầm trọng.Chì và các hợp chất của chì được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của con người: sản xuất pin, acquy, sử dụng cho xe, chất nhuộm trắng trong sơn và được sử dụng như thành phần màu trong tráng men Chì được dùng trong dây cáp điện, đầu đạn và các ống dẫn trong công nghiệp hoa học Những lượng chì lớn được dùng để điều chế nhiều hợp kim quan trọng như thiếc hàn, hợp kim chữ in, hợp kim ổ trục… Chì còn được dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân

Chì xâm nhập qua đường tiêu hóa do ăn uống những rau quả, thực phẩm, nguồn nước bị nhiễm chì, qua đường hô hấp nhưng cũng có thể xảy ra sau khi vô tình nuốt phải các loại đất hoặc bụi nhiễm chì hoặc sơn gốc chì Chì trong không khí có thể bị hít vào hoặc ăn sau khi nó lắng đọng Trung bình liều lượng chì do thức ăn cung cấp cho khẩu phần hàng ngày từ 0,0033 đến 0,005 mg/kg thể trọng Chỉ cần hít thở không khí có nồng độ 5 m/lít chì hữu cơ đã có thể tử vong

Tiếp xúc lâu ngày với chì hoặc các muối của nó hoặc các chất ôxy hóa mạnh như PbO2 có thể gây bệnh thận, và các cơn đau bất thướng giống như đau bụng Nó bị hấp thụ nhanh chóng vào máu và được tin là có ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương, tim mạch, thận, và hệ miễn dịch Đối với phụ nữ mang thai, khi tiếp xúc với chì ở mức cao có thể bị sẩy thai Tiếp xúc lâu dài và liên tục với chì làm giảm khả năng sinh sản ở nam giới

1.2.3 Giới hạn an toàn của Pb trong thực phẩm [5]

Theo quy định 867/QDDB T4-98 Việt Nam, hàm lượng chì cho phép trong thực phẩm không vượt quá 2 g/g thực phẩm Theo quy định 46/2007/QĐ-BYT [5] thì hàm lượng chì trong 1 số loại thực phẩm không vượt quá giới hạn của bảng 1.1

ảng 1.1 i i hạn cho ph p của hàm lượng chì

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI

Để xác định Pb có rất nhiều phương pháp để phân tích, trong đó được chia thành hai nhóm phương pháp:

Phương pháp hóa học: Nhóm các phương pháp này dùng để xác định

hàm lượng lớn (đa lượng) của các chất, thông thường lớn hơn 0,05%, tức là nồng độ miligam Các thiết bị và dụng cụ của phương pháp này đơn giản, không đắt tiền Gồm các phương pháp: phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp phân tích thể tích, phương pháp oxi hóa - khử, phương pháp complexon…

Phương pháp phân tích công cụ: Ngày nay yêu cầu xác định hàm lượng

các chất ngày càng thấp, độ chính xác cao Đặc biệt, trong phân tích môi trường thường xuyên đòi hỏi phân tích lượng vết các chất ô nhiễm trong các đối tượng môi trường với hiệu suất cao (độ nhạy, độ chọn lọc, tính bền, phạm

vi tuyến tính, thời gian phân tích) Chính vì vậy, đã phát triển rất nhiều phương pháp phân tích khác nhau cho phép định lượng chính xác và nhanh

chóng như: Điện hóa, phổ phân tử UV-VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F- AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS), phương pháp Von - Ampe hòa tan… Khoảng nồng độ kim loại xác định được của các phương pháp trình bày ở bảng 1.2

ảng 1.2 Một số phương pháp phân t ch xác định lượng vết các kim loại

STT Tên phương pháp Khoảng nồng độ

10 Cực phổ xoay chiều hòa tan bậc hai 10-6 - 10-8

11 Von - Ampe hòa tan dùng điện cực HMDE 10-6 - 10-9

12 Von - Ampe hòa tan dùng điện cực màng Hg 10-8 - 10-10

1.3.1 Phương pháp phân t ch điện h a [12], [1 ]

Hai phương pháp phân tích điện hóa thường dùng trong phân tích kim loại là phương pháp cực phổ và phương pháp von-ampe Trong phương pháp cực phổ này, người ta phân cực điện cực giọt thủy ngân bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với thời gian để nghiên cứu các quá trình khử cực của chất phân tích trên điện cực đó Thiết bị cực phổ gồm hai phần chính là máy cực phổ và hệ điện cực bao gồm điện cực giọt thuỷ ngân và điện cực so sánh Đường cực phổ biểu diễn sự phụ thuộc của chiều cao cường độ dòng

với nồng độ chất phân tích Để xác định các lượng nhỏ chất thường dùng cực phổ cổ điển (10-3

- n.10-5) Để xác định các lượng chất cực nhỏ thường dùng các phương pháp cực phổ hiện đại như cực phổ sóng vuông, cực phổ xung vi phân [12]

Phương pháp Von-Ampe hòa tan cũng giống như phương pháp cực phổ

là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dung dịch Nguyên tắc của phương pháp tiến hành theo hai bước:

Bước 1: Điện phân làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực

làm việc, trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định

Bước 2: Hòa tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược

điện cực lầm việc, đo và ghi dòng hòa tan Trên đường Von- Ampe hòa tan cho peak của nguyên tố cần phân tích

Các phương pháp cực phổ là một trong những phương pháp thông dụng trong phân tích các kim loại nói chung và kim loại nặng nói riêng hiện nay Tuy nhiên nó có nhược điểm là độ nhạy bị hạn chế bởi những ảnh hưởng của dòng tụ điện, dòng cực đại, của oxi hòa tan, bề mặt điện cực…

1.3.2 Phương pháp trắc quang

Nguyên tắc của phương pháp 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 hữu cơ hoặc vô cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng Phương pháp định lượng theo phương trình cơ bản:

A = ɛ.l.C Trong đó: A: độ hấp thụ quang của chất

ɛ: hệ số hấp thụ mol l: bề dày lớp dung dịch C: nồng độ của chất phân tích Phương pháp trắc quang đã được sử dụng lâu đời để phân tích các kim loại nặng trong các đối tượng thực phẩm và môi trường Có rất nhiều các

thuốc thử vô cơ cũng như hữu cơ được sử dụng để xác định các ion kim loại nặng như PAR, MEDTA, Oxazolin v.v… [22][32][29]

Phương pháp trắc quang phân tử nói chung đặc biệt là chiết trắc quang phức màu chelat đa ligan có độ nhạy, độ ổn định, độ chính xác cao, xác định nồng độ của chất ở khoảng 10-5

- 10-7M Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo nhiều phức với nhiều ion

1.3.3 Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng ICP-MS

Nguyên tắc của phương pháp dựa trên cơ sở: Khi dẫn mẫu phân tích vào vùng nhiệt độ cao của ngọn lửa plasma (ICP), vật chất có trong mẫu khi

đó bị chuyển hoàn toàn thành trạng thái hơi Các phân tử chất khí được tạo ra lại bị phân ly thành các nguyên tử tự do ở trạng thái khí; trong điều kiện nhiệt

độ cao của plasma (80000C) phần lớn các nguyên tử trong mẫu phân tích bị ion hóa tạo thành ion dương có điện tích +1 và các electron tự do Thu và dẫn dòng ion đó vào thiết bị phân giải để phân chia chúng theo số khối (m/z), nhờ

hệ thống phân giải theo số khối và detector thích hợp ta thu được phổ khối của các đồng vị của các nguyên tố cần phân tích có trong mẫu Phương pháp này cho phép phân tích hơn 70 nguyên tố từ Li - U với độ nhạy rất cao (giới hạn phát hiện thông thường cỡ ppt) [30], độ chọn lọc cao, ảnh hưởng của thành phần nền (matrix effect) hầu như ít xuất hiện, hoặc có thì cũng ở mức

độ nhỏ và dễ loại trừ.).Vùng tuyến tính trong phép đo ICP-MS rộng hơn hẳn các kỹ thuật phân tích khác Vùng tuyến tính của phép đo phổ ICP-MS có thể kéo dài từ 1-1.000.000 lần

1.3.4 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [14], [15]

1.3.4.1 Nguyên t c của phương pháp

Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là dựa trên

sự hấp thụ năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do của nguyên tố ở trạng thái hơi, khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử của nguyên

tố ấy Môi trường hấp thụ chính là đám hơi các nguyên tử tự do của mẫu phân tích Do đó, để thực hiện phép đo AAS cần phải có các quá trình sau: