- Lê Công Quốc KỸ THUẬT HOÁ HỌC XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG Zn, Cd, Hg, Pb TRONG ĐỘNG VẬT THÂN MỀM HAI MẢNH VỎ - CON HÀU Ở KHU VỰC ĐẦM ĐỀ GI HUYỆN PHÙ CÁT TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT HOÁ HỌC 2014B Hà Nội – Năm 2016 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - Lê Công Quốc XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG Zn, Cd, Hg, Pb TRONG ĐỘNG VẬT THÂN MỀM HAI MẢNH VỎ - CON HÀU Ở KHU VỰC ĐẦM ĐỀ GI HUYỆN PHÙ CÁT TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học Hà Nội – Năm 2016 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi. - Các kết quả nghiên cứu trong luận văn hoàn toàn trung thực, các số liệu, tính toán đƣợc là hoàn toàn chính xác và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ các công trình nghiên cứu nào. - Em xin đƣợc cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Hóa học Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu. - Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot. - Các phƣơng pháp phân tích quang phổ. - Giới thiệu về đầm Đề gi và đối tƣợng nghiên cứu. - Đầm Đề gi. - Đối tƣợng nghiên cứu. - 40 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. - Nội dung nghiên cứu. - Phƣơng pháp nghiên cứu. - Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu. - Chuẩn bị mẫu cho phân tích. - Phƣơng pháp phân tích định lƣợng. - Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích. - Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn để định lƣợng các kim loại. - Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định Zn theo phƣơng pháp F-AAS. - Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định Pb, Cd theo phƣơng pháp GF-AAS . - Khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn xác định Hg theo phƣơng pháp CV-AAS. - So sánh phƣơng pháp đƣờng chuẩn và phƣơng pháp thêm chuẩn khi định lƣợng các kim loại. - Độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích. - Hàm lƣợng các kim loại trong động vật Hàu. - Đánh giá mức ô nhiễm các kim loại nặng trong Hàu. - 66 6 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt AOAC Association of Official Analytical Chemists Hiệp hội các nhà hoá học phân tích chính thức ASV Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng BYT Bộ Y tế DP-ASV Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot xung vi phân ĐVHMV Động vật hai mảnh vỏ F-AAS Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa FAO Food and Agriculture Organization Tổ chức nông lƣơng thế giới GF-AAS Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa HMDE Điện cực giọt thủy ngân treo KCN Khu công nghiệp KLĐ Kim loại độc KLN Kim loại nặng LOD Giới hạn phát hiện PEL Probable effect levels Ngƣỡng có thể gây tác động QCVN Quy chuẩn Việt Nam RE Reference Electrode Điện cực so sánh SQW-ASV Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan anot sóng vuông TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TEL Threshold effect levels Ngƣỡng hiếm khi gây tác động WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. - Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử xác định Zn, Cd, Pb và Hg [20. - Xác định Zn, Cd, Pb và Hg theo phƣơng pháp AAS [20. - Các điều kiện đo Zn bằng phƣơng pháp F-AAS. - Các điều kiện đo Pb và Cd bằng phƣơng pháp GF-AAS. - Kết quả so sánh phƣơng pháp đƣờng chuẩn và thêm chuẩn khi định lƣợng các Me. - Kết quả kiểm tra độ lặp lại khi phân tích mẫu H-DEGI 1. - Kết quả xác định độ đúng của phƣơng pháp phân tích. - Bản đồ vị trí lấy mẫu đầm Đề gi. - Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. - Đƣờng chuẩn xác định Pb bằng phƣơng pháp GF-AAS. - Đƣờng chuẩn xác định Cd bằng phƣơng pháp GF-AAS. - Đƣờng chuẩn xác định Hg bằng phƣơng pháp CV-AAS. - LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hàu là một loại động vật thân mềm hai mảnh vỏ có giá trị về nhiều mặt. - Tuy nhiên, Hàu thiên nhiên ở Việt Nam hiện nay nhiễm một số kim loại nặng có hại cho sức khỏe con ngƣời nhƣ Hg, Cd, Pb, As, Ni, Cr thƣờng tồn tại ở mức vết và siêu vết trong các mẫu môi trƣờng (nƣớc, trầm tích, sinh vật) và nếu đi vào cơ thể ngƣời (theo chuỗi thức ăn), chúng có thể gây ngộ độc cấp tính hoặc mãn tính đối với sức khỏe ngƣời và các loài sinh vật. - Để phân tích lƣợng vết các kim loại nặng trong các mẫu môi trƣờng, ngƣời ta sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau nhƣ các phƣơng pháp quang phổ nguyên tử (quang phổ hấp thụ nguyên tử/AAS, quang phổ phát xạ nguyên tử plasma/ICP-AES, quang phổ plasma – khối phổ/ICP-MS. - các phƣơng pháp phân tích von-ampe hòa tan (von-ampe hòa tan anot/ASV, von-ampe hòa tan hấp phụ/AdSV. - Trong đó, phƣơng pháp đƣợc áp dụng phổ biến hơn cả là phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). - Trong nhiều trƣờng hợp, khi kim loại nặng tồn tại ở mức vết và siêu vết nhƣ Hg, Cd, bắt buộc phải trải qua giai đoạn làm giàu mẫu trƣớc khi phân tích bằng phƣơng pháp AAS. - Hiện nay, việc quan trắc và đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc là một trong những nhiệm vụ quan trọng, nhƣng nó đòi hỏi nhiều thời 10 gian, kinh phí và sức lực. - Do các kim loại nặng có xu thế tích lũy sinh học và khuyếch đại sinh học (theo chuỗi thức ăn) trong các loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ (gọi tắt là động vật hai mảnh vỏ - bivalvia), nên việc sử dụng chúng làm chỉ thị sinh học để đánh giá ô nhiễm kim loại nặng trong môi trƣờng bao quanh (nƣớc, trầm tích) đã đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới nhƣ tại Châu Âu, Canada, Hoa Kỳ, Châu Á (Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc. - Bình Định là tỉnh duyên hải Nam Trung bộ có 134 km bờ biển và đầm Đề gi diện tích hơn 1.600 ha (ở xã Cát Khánh, huyện Phù Cát). - Môi trƣờng nƣớc lợ ở đầm Đề gi tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân bố và phát triển đa dạng các sinh vật thủy sinh, trong đó có nhiều loài động vật hai mảnh vỏ nhƣ hàu, sò huyết, sò lụa, ngao dầu. - Song, đầm Đề gi cũng là nơi tiếp nhận các chất ô nhiễm (trong đó có cả các kim loại nặng) phát thải từ các hoạt động tự nhiên (xói lở và rửa trôi, phát thải từ trầm tích. - Vấn đề đặt ra là mức tích lũy các kim loại nặng trong động vật hai mảnh vỏ ở đầm Đề gi nói riêng và trong động vật hai mảnh vỏ đang tiêu thụ ở Bình Định nói chung đã ở mức đáng lo ngại chƣa? Đặc biệt là Hàu – loài động vật hai mảnh vỏ đƣợc ngƣời Bình Định nói riêng và ngƣời Việt Nam nói chung hiện nay đang sử dụng nhiều và rộng rãi. - Trong nhiều năm qua, sự quan tâm nghiên cứu về vấn đề này còn rất hạn chế. - Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Xác định hàm lượng một số kim loại nặng Zn, Cd, Hg, Pb trong động vật thân mềm hai mảnh vỏ - con Hàu ở đầm Đề gi – huyện Phù Cát - tỉnh Bình Định” đƣợc thực hiện nhằm mục đích. - Xác định đƣợc mức tích lũy một số kim loại nặng thƣờng gặp (Zn, Cd, Hg, Pb) trong động vật hai mảnh vỏ ở khu vực đầm Đề gi. - 11 - Góp phần cung cấp thông tin về rủi ro sức khỏe đối với ngƣời tiêu thụ động vật hai mảnh vỏ khai thác từ đầm Đề gi và các vùng lân cận. - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. - Kiểm soát chất lƣợng (QC) phƣơng pháp phân tích: xác định độ lặp lại, độ nhạy, giới hạn phát hiện, khoảng tuyến tính, độ đúng, mẫu trắng. - Lấy mẫu và phân tích hàm lƣợng (Zn, Cd, Hg, Pb) trong con Hàu khai thác ở khu vực đầm Đề gi và các vùng cận. - Xác định mức tích lũy các kim loại nặng (Zn, Cd, Hg, Pb) trong con Hàu. - đánh giá biến động hàm lƣợng các kim loại nặng theo không gian (các điểm lấy mẫu) và thời gian (các đợt lấy mẫu). - Đánh giá rủi ro sức khỏe do phơi nhiễm kim loại nặng đối với ngƣời tiêu thụ động vật hai mảnh vỏ ở Bình Định thông qua liều tiếp nhận hàng ngày (TDI – Tolerable Daily Intake). - PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1) Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) đƣợc áp dụng để xác định 4 kim loại (Zn, Cd, Hg, Pb) và định lƣợng bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn. - 2) Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp (hay kiểm soát chất lƣợng phƣơng pháp) AAS xác định 4 kim loại nặng thông qua. - CẤU TRÚC LUẬN VĂN Luận văn bao gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về lý thuyết 12 Giới thiệu về các kim loại nặng Zn, Cd, Hg, Pb. - Tình hình nghiên cứu về các kim loại nặng trong các loài hai mảnh vỏ trên thế giới và Việt Nam. - Giới thiệu các phƣơng pháp phân tích lƣợng vết Zn, Cd, Hg, Pb và các nguyên lý, các đại lƣợng đặc trƣng của phƣơng pháp đó. - Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu 2.1. - Nội dung nghiên cứu 1) Xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng 4 kim loại khi phân tích theo phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và so sánh với phép định lƣợng bằng phƣơng pháp thêm chuẩn (để kiểm tra ảnh hƣởng của pha nền mẫu hay môi trƣờng mẫu/matrix đến kết quả phân tích). - 2) Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp AAS xác định 4 kim loại Zn, Cd, Hg, Pb thông qua. - 3) Lấy mẫu và phân tích hàm lƣợng Zn, Cd, Hg, Pb trong con Hàu khai thác ở khu vực đầm Đề gi – Phù Cát – tỉnh Bình Định. - 4) Đánh giá biến động hàm lƣợng các kim loại nặng theo không gian (các điểm lấy mẫu) và thời gian (các đợt lấy mẫu). - đánh giá mức tích lũy các kim loại nặng trong Hàu qua so sánh với các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và tiêu chuẩn Quốc tế về giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm. - Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1. - Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu của đề tài Hàu ở đầm Đề gi thuộc xã Cát Khánh - huyện Phù Cát – tỉnh Bình Định. - Chuẩn bị mẫu cho phân tích i) Thời gian lấy mẫu. - Phương pháp phân tích định lượng Phân tích Zn bằng phƣơng pháp (F-AAS) và phân tích Pb, Cd bằng phƣơng pháp (GF-AAS) và phân tích Hg bằng bộ hóa hơi (CV-AAS) trên hệ thống thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử với các điều kiện thí nghiệm thích hợp. - Định lƣợng kim loại trong mẫu phân tích bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn và thêm chuẩn. - Đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích - Khoảng tuyến tính giữa độ hấp thụ quang A và nồng độ kim loại đƣợc xác định dựa vào hệ số tƣơng quan R. - Xác định LOD theo quy tắc 3 và áp dụng hồi quy tuyến. - Độ lặp lại đƣợc đánh giá qua độ lệch chuẩn tƣơng đối (RSD) khi phân tích mẫu thực tế và so sánh với độ lệch chuẩn tƣơng đối tính theo phƣơng trình Horwitz (RSDH. - Độ đúng đƣợc đánh giá qua độ thu hồi khi phân tích mẫu thêm chuẩn và độ thu hồi. - Phương pháp xử lý số liệu - Xử lý số liệu bằng phƣơng pháp thống kê. - Khảo sát các khoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn để định lƣợng các kim loại Zn, Cd, Hg, Pb. - Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích qua giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng, độ lặp lại và độ đúng. - Đánh giá mức ô nhiễm các kim loại nặng trong động vật Hàu. - Ý nghĩa khoa học Đề tài sẽ cung cấp thông tin về hàm lƣợng các kim loại nặng tích lũy trong động vật Hàu ở đầm Đề gi thuộc xã Cát Khánh huyện Phù Cát – tỉnh Bình Định nhằm góp phần thiết lập cơ sở dữ liệu môi trƣờng ở địa phƣơng và qua đó khẳng định về khả năng sử dụng động vật Hàu làm chỉ thị sinh học cho sự ô nhiễm các kim loại nặng trong môi trƣờng đầm Đề gi. - Ý nghĩa thực tiễn Hàm lƣợng (hay mức tích lũy) các kim loại nặng trong động vật Hàu ở đầm Đề gi là thông tin cần thiết cho các nghiên cứu tiếp theo để đánh giá rủi ro sức khỏe đối với ngƣời tiêu thụ và đề xuất các giải pháp kiểm soát ô nhiễm các kim loại nặng trong môi trƣờng đầm Đề gi, góp phần bảo vệ môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng địa phƣơng. - Giới thiệu về các kim loại nặng 1.1.1. - Khái niệm Có nhiều quan điểm nói về kim loại nặng. - Theo Bennet và Lewis, kim loại nặng là những kim loại có khối lƣợng nguyên tử lớn hơn natri (tức lớn hơn 23), do đó magie sẽ là nguyên tố bắt đầu. - Trong khi Rander lại chọn các kim loại có khối lƣợng nguyên tử lớn hơn 40. - Tuy nhiên, quan điểm này sau đó vấp phải phản ứng nặng về vì ngƣời ta cho rằng magie không quá độc để đƣợc xếp là một kim loại nặng [32]. - Một số quan điểm khác định nghĩa kim loại nặng là dựa trên mật độ nguyên tố. - Bjerrum đã định nghĩa kim loại nặng là những kim loại có mật độ nguyên tố lớn hơn 7 g/cm3. - Đến năm 1987, Grant và Hackh đã biên soạn một số từ điển hóa học, trong đó đã xác định KLN là những kim loại có mật độ nguyên tử lớn hơn 4 g/cm3. - Sau đó đến năm Parker, Lozet, Mathieu và Morris cùng chọn một mật độ xác định là lớn hơn 5 g/cm3. - Kim loại nặng đƣợc chia ra thành: Các kim loại độc (Hg, Cd, As, Cr, Ni, Pb, Cu, Zn, Ba), các kim loại quý (Pt, Au, Ag, Ru. - các kim loại phóng xạ (U, Th, Ra…) và các kim loại khác (Al, Fe, Mn. - Trong số các kim loại độc, có nhiều kim loại có thể tham gia vào quá trình sinh hóa trong cơ thể, tính lũy sinh học và gây độc cho cơ thể ngƣời và sinh vật. - Các kim loại độc gây lo lắng về môi trƣờng và sức khỏe gồm Hg, Cd, As, Cr, Ni, Pb, Cu và Zn, trong đó, các kim loại độc Cu, Zn, Pb và Cd thƣờng đi kèm nhau trong môi trƣờng (không khí, nƣớc, đất, trầm tích, sinh vật) [7]. - 16 Các kim loại độc (KLĐ) xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua đƣờng hô hấp, thức ăn, nƣớc uống, hấp thụ qua da và đƣợc tích tụ trong các mô, theo thời gian sẽ đạt tới hàm lƣợng gây độc. - Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng KLĐ có thể gây rối loạn hành vi của con ngƣời do tác động trực tiếp đến chức năng tƣ duy và thần kinh
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt