Mục tiêu của đề tài Phân tích và đánh giá hàm lượng một số kim loại nặng trong thực phẩm truyền thống ở tỉnh Quảng Trị là xác định hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phẩm truyền thống ở Quảng Trị bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS); đánh giá mức độ ô nhiễm Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phẩm, so sánh với các quy định chuẩn hiện hành.
Trang 1ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
TRAN THI HONG VAN
PHAN TICH VA DANH GIÁ HÀM LƯỢNG
MOT SO KIM LOAI NANG TRONG THỰC PHẨM TRUYEN THONG TINH QUANG TRI
Chuyên ngành: HOA PHAN TICH Mã số: 60.44.01.18
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC PGS.TS NGUYÊN ĐÌNH LUYỆN
Trang 2LOI CAM DOAN
Toi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi
Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung
thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa được công
bố trong bắt kỳ công trình nào khác
Trang 3Lui Cim On
Hai bong bit em dâm dấo, (ái rin chin thauh cm on they gid
\ PSS TS Poiyin Dink ayn, Futon Dui boo Su pham - Dai boo
Het atin aah hting dn, taw mei dia ign tt what de ti ean thanh lun win nay,
Crim on guy thy t giác Ea Ca Íe, phing Die tow Sau Di he,
Juang Dai hee Src pham tà cic thy tuiong Dui hoe Khoa hyo da ying day wa
dei rang th gin hye ca he
Clim on ban lank dae va cin be Trung tin Kein nghitm Thue, Mey
phan, Teac phiin Thiea Thien Putt aw mei: dit bien than oi che i rang
‘thei gian lam wigo lai hung đâm để Ấc Ấ(ện đÊ đài nay
Xan săn en gia ẲnÑ, người thin wis bam bo da giip de, ding witm te tang sus
gue tinh hee tip va fam lain edn
Poe, ‘thang Ø9 nàn 92/6
lì Tio git butn etn
q Chim Ts Fling Hn
Trang 4MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cam đoan - sẽ ii Lời cảm ơn ii Mục lục 1 Danh mục các kí hiệu và các chữ viết tắt Danh mục ic bing Danh mục các hình MO DAU NỘI DUNG Chuong 1 TONG QUAN LY THUYET 1.1 Sơ lược về vệ lh an toàn thực phẩm và một số lặng
1.1.1 Thực trạng và vai trò của vệ sinh an toàn thực phẩm
1.12 Giới thiệu đồng, tác dụng sinh hóa và độc tính " 1.1.3 Giới thiệu chỉ, tác dụng sinh hóa và độc tính 12 1.1.4 Giới thiệu cadimi, tác dụng sinh hóa và độc tinh 4 1.1.5 Giới thiệu kẽm, tác dụng sinh hóa và độc tính 16
1.1.6 Một số phương pháp phân tích lượng vét Cu, Pb, Cd, Zn 18
1.2 Giới thiệu phương pháp quang phổ hắp thụ nguyên tử (AAS)
1.2.1 Nguyên tắc của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 20
1.2.2 Trang bị của phép đo - ¬
1.2.3 Các kĩ thuật nguyên tir hoa mau - secre DD
1.2.4 Mot số yếu tố ảnh hưởng và biện pháp khắc phục trong phép đo AAS 24
2.5 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phép đo AAS 27
Chương 2 NỘI DƯNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
2.1 Nội dung nghiên cứu
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Trang 52.2.2 Phương pháp định lượng 29 2.2.3 Đánh giá độ tin cậy của phương pháp 30 2.2.4 Xử lí số liệu thực nghiệm 33 2.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất ¬ 2.3.1 Thiết bị và dụng cụ 35 2.3.2 Hoa chat 36
2.4 Tiến hành phân tích mẫu thực tế
2.4.1 Các thông số máy và chương trình nhiệt độ tối ưu để xác định hàm lượng
Cu, Pb, Cd, Zn bằng phương pháp AAS 3
2.4.2 Cách tiến hành đo độ hấp thụ của Cu, Pb, Cd, Zn 37
Chương 3 KET QUA VA THAO LUẬN 39
3.1 Đánh giá độ tin cậy của phương pháp AAS xác định hàm lượng Cu, Pb,
nn eeeerrrrrrrrrrrrerrrrreeoreu3)
3.1.1 Xây dựng đường chuẩn 39
3.1.2 Khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp Al
3.1.3 Độ lặp lại của phương pháp AAS Al
3.1.4 Độ đúng của phương pháp AAS 44
3.2 Xác định hàm lượng Cu, Pb, Cả, Zn trong mẫu thực tí
3.3 Dánh giá, so sánh hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phẩm
truyền thống 48
3.3.1 Đánh giá hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phẩm theo vị trí
lấy mẫu 48
3.3.2 Đánh gid ham lượng trung bình của Cu, Pb, Cd, Zn giữa các loại thực phẩm 60 3.3.3 So sánh hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong thực phẩm truyền thống với tiêu
chuẩn cho phép về vệ sinh an toàn thực phẩm 73
KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 15
Trang 6ĐANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VA CAC CHU VIET TAT lếng Viê s Kí hiệu
STT “Tiếng Việt “Tiếng Anh vibe tit
1 Biên giới tin cậy Confidence limit :
2 Cadimi Cadimium cả
3 Chỉ Tead Pb
+ Độ hấp thụ quang ‘Absorbance ^
5 Độ lệch chuẩn Standard Devistion s
6 Độ lệch chuân tương đổi Relative Standard Devisuon | RSD
7 Độ thu hội Recovery Rev
8 Đồng Copper cụ
9 Giới hạn định lượng Limit of Quantitation 1oQ
10 Giới hạn phát hiện Limit of Detection LOD
¡¡ | Hiệphội các nhà Bán phan ich | Association of Official [|
chính thống Analytical Chemits
12 Kim loai Metal Me
1 Kem Zincum Zn
14 Phân triệu Part per million ppm
15 Phần tỉ Part per billion ppb
" _ ‘Atomic Absorption
16 | Quang phổ hấp thụ nguyên tir Specttometry AAS 17 | (Mang phố hập thụ nguyên từ lò | GiaphileFumaeeAtome |
graphite Absorption Spectroscopy
yg | uate phO hip thu nguyén tr] FlameAtomic Absorption [©
ngọn lửa Spectrometry
19 Tổ chức y tế thể giới World Health Organization |~ WHO
Trang 7DANH MUC CAC BANG
Bang ‘Ten bang Trang |
2.1 | Sự biến động hàm lượng kim loại theo các yếu tổ khảo sát 33
2.2 | Kết quả phân ANOVA | chiêu 34 2.3 _| Các thông sô tôi ưu của máy đo xác định Cu, Pb, Cd, Zn 37
2.4 | Chương trình nhiệt độ của lò gaphit đề xác định Cu, Pb, Cả và lưu | - ;; “Ê_ Í lượng dòng khí O; - C›H› của ngọn lửa để xác định Zn
3.1 | Các giá trị a b Sy, LOD và LOQ tinh từ phương trình đường chuân |_ 41
3x | Kết quả đánh giá độ lặp lại của phép đo Cu rong các mẫu thực | ¿; | phim 3.3 | Kết quả đính giá độ lặp lại của phép do Pb trong các mẫu thuc | 45 | phim 3/4 | Kết quả đánh giá độ lấp lại của phép đo Củ trong các mẫu thực|_ 4 4 | phim 3/4 | Kết quả đánh giá độ lặp lại của phép do Zn rong các mẫu thuc| 4 | phim 3.6 | Ket qui dink giá độ đúng của phép do kim loại trong các mẫu thực | ¿¿ "9 | phẩm 3z | Kết quả xác định hàm lượng Cu tong các mẫu thực phâm truyền | y= -7 | thống Kết quả xác định hàm lượng Pb trong các mẫu thực phẩm truyền 38 | one 46 Kết quả xác định hàm lượng Cd trong các mẫu thực phâm truyền 39 [hông 4 Kết quả xác định hàm lượng Zn trong các mẫu thực phâm truyền 3:10 | ining 48
3.a¡ | KẾ quả phân tích ANOVA T chiều của sự biển động him lwong Cu] gy CTT | trong các mẫu thực phẩm theo vị trí lấy mẫu
3.az | Đồ lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của him] „u 12 | lượng Cu trong thực phẩm theo vị tr lấy mẫu
3.13 | KẾ quả phân tich ANOVA Í chiều của sự bién dng him kong Pb] <> 8 | trong ce miu thực phẩm theo vị trí lấy mẫu
3.14 | Đồ lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình cia him] „; “L4 | lượng Pb trong thực phẩm theo vị trí lấy mẫu
as | Kết quả phân tích ANOVA T chigu của sự biến động hàm lượng Củ | 55 “8 | trong cée mau thye phẩm theo vị trí lấy mẫu
3.16 | DS Kech nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của him | „ CT5, | lượng Ca trong thực phẩm theo vi tri lấy mẫu
3⁄17 | Kết quả phân tích ANOVA I chiêu của sự biển động hàm lượng Zn|_ ca
CV” | tong các mẫu thực phẩm theo vị trí lấy mẫu
3ag | Độ lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của hàm | 55
= Ÿ- | lượng Zn trong thực phẩm theo vị trí lấy mẫu
3 ¡| Các đại lượng thông kê thu được khi đánh giá hàm lượng trung bình | ạ¡ cua Cu, Pb, Cú, Zn giữa các loại thực phẩm chế biến từ bột gạo
Trang 8
Các đại lượng thông kế thu được khi đánh giá hàm lượng trung bình
3.20 | cua Cu, Pb, Có, Zn giữa các loại thực phẩm chế biển từ thịt lợn 6
3.21 | Các đại lượng thông kê thu được khi đánh giá hàm lượng trung bình | ¢¢
“ của Cu, Pb, Cd, Zn giữa các loại thực phâm chê biến từ hải sản
322 Kết quả tích ANOVA I chiêu của sự biên động hàm lượng Cu 68
"““_ | trong mẫu thực phẩm có nguồn gốc khác nhau
3⁄23 lech giữa các gid tri trung bình của ham | 69 leo nguồn gốc khác nhau
324 | Kết quả phân tích ANOVA I chiệu của sự biến động hàm long Pb | 6 "#$ | trong mẫu thực phẩm có nguồn gốc khác nhau
3.25 | Dé lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của hàm|_ ro "“”_ | lượng Pb trong thực phẩm theo nguồn gốc khác nhau
3.26 | Két qui phan tich ANOVA 1 chigu của sự biến động hàm lượng Củ | 49
i: trong mẫu thực phẩm có nguồn gốc khác nhau
3.27 | D6 lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của hàm|_ „¡
"“”_| lượng Cd trong thực phẩm theo nguồn gốc khác nhau
3.28 | Két qui phan tich ANOVA 1 chigu của sự biến động him long Zn | ;¡
trong mẫu thực phẩm có nguôn góc khác nhau
3.29 | Do Kéch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá tỉ trung bình cia him] ;„
"^^ | lượng Zn trong thực phẩm theo nguồn gốc khác nhau
3.30 | Ket quả so sánh hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Cả, Zn trong các |_ ;; "ŸĐ' | mẫu thực phẩm so với tiêu chuẩn cho phép
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình Tên hình Trang
1.1 | Sơ đồ cấu tạo máy đo phố hấp thụ nguyên từ 2
3.1 | Đường chuẩn xác định hàm lượng Cu 39
3.2 | Đường chuân xác định hàm lượng Pb 40 3.3 | Đường chuân xác định hàm lượng Cd 40 3.4 | Đường chuân xác định hàm lượng Zn 41
a4 | Biểu đỗ biểu diễn sự biến động hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong | ¿„ “` thực phẩm được chế biến từ bột gạo
Biểu đồ biểu diễn sự biến động hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong
3.6 thực phẩm được chế biến từ thịt lợn A 4 ' 65
Biểu đô biểu diễn sự biến động hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong 37 thực phẩm được chế biến tir hai sản A avne 68
38 Biéu đỗ biêu diễn sự biên động hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong các loại thực phẩm truyền thông 1
Trang 9MO DAU
1 Lí do chọn đề t
Thực phẩm truyền thống là loại thực phẩm được sản xuất thủ công, mang
bản sắc riêng của từng đất nước, từng dân tộc, từng vùng miễn và được truyền từ đời này sang đời khác Hiện nay, thực phẩm truyền thống đã không còn được sản xuất hoàn toàn bằng phương pháp thủ công mà đã người sản xuất đã ứng dung nhiều công nghệ mới đảm bảo cả về số lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm
Sự phát triển nhanh chóng của nền công nghiệp hóa làm môi trường sống của chúng ta đang bị ô nhiễm trằm trọng Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu công
nghiệp đi vào không khí, nước, đắt và vào thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thể con
người qua đường hô hấp, ăn uống làm cho con người bị nhiễm độc Vấn đề ngộ độc
thực phẩm do nhiễm kim loại nặng ngày càng được quan tâm hơn bởi tác hại khôn
lường của nó tới sức khỏe con người Hiện nay có nhiễu kim loại nặng nhiễm vào
thực pham nhu Hg, As, Pb, Cd, Cu, Ni, Zn Kim loai nang nhiễm vào thực phẩm
với lượng lớn thường gây ngộ độc cấp tính và tỉ lệ tử vong rất cao NI
là đối với
trẻ em - đối tượng nhạy cảm nhất và dễ bị các bệnh về não do nhiễm độc chỉ, hiện rõ nhất là chậm phát triển về trí tuệ Kim loại chì gây hủy hoại thận, giảm chức năng của hệ thống sinh sản, có thể dẫn đến sảy thai và vô sinh, nếu hít phải lượng lớn cadimi sẽ gây ra bệnh ung thư phôi, ung thư tuyến
, liệt Vì vậy, việc
nghiên cứu và xác định chính xác hàm lượng của chúng trong các mẫu thực phẩm là
vấn đề cấp thiết và có tình thời sự hiện nay [1], [7], [20], [31], .vv
Cho đến nay, có rất nhiều phương pháp xác định hàm lượng các ion kim loại
nặng như phương pháp trắc quang, phương pháp phân tích điện hóa và một số
phương pháp phân tích lí hóa khác Trong các phương pháp xác định trên thì
phương pháp phân tích quang phổ hắp thụ nguyên tử đã được sử dụng rất rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực dé phân tích lượng vết các kim loại Với phương pháp này có
thể định lượng được hầu hết các kim loại đến giới hạn nồng độ cỡ ppm, ppb Ở
nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp phân tích này đã
Trang 10Quang Trj lim một tỉnh nằm ở phía Bắc miền Trung của đất nước Việt Nam,
nỗi tiếng với nhiều sản phẩm truyền thống như: rượu Kim Long, bánh lá gai, bánh bột lọc, cháo vạt giường, bún, bánh ướt, bắp hằm, bánh khoái, bánh tu huýt, mắm dam Tra Tri, nem, chả, mắm, ruốc được chế biến từ gạo, bột mì, bột sắn, từ thịt,
hải sản [13]
Các cơ sở chế biến thực phẩm ở đây hầu hết sản xuất san ph
truyền thống
theo quy mô nhỏ lẻ hay theo hộ gia đình nên công tác quản lí vệ sinh an toàn thực
phẩm khơng kiểm sốt được Vì vậy, việc tìm hiểu hàm lượng của một số kim loại
nặng trong các mẫu thực phẩm là một vấn đề cần được quan tâm hiện nay để góp phần đảm bảo sức khỏe cho người dân
Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu:
“Phan tich và đánh giá hàm lượng một số kim loại nặng trong thực phẩm truyền thống ở tỉnh Quảng Trị” bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với mong muốn góp một phần nào đó trong việc bảo vệ sức khỏe cho
người tiêu dùng
Đề tài được thực hiện với hai mục tiêu chính:
Xác định hàm lượng kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phẩm truyền thống ở Quảng Trị bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Đánh giá mức độ ô nhiễm Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phâm, so sánh
với các quy định chuẩn hiện hành 2 Bố cục luận văn
Trang 11Chwong 1
TONG QUAN LY THUYET
1.1 SƠ LƯỢC VE VỆ SINH AN TOÀN THỰC PHAM VA MOT SO KIM LOẠI NẶNG
1.1.1 Thực trạng và vai trò của vệ sinh an toàn thực phẩm [3], [6], [7]
1.1.1.1 Thực trạng vệ sinh an toàn thực phẩm hiện nay An toàn thực phẩm (ATTP) là vấn đề an toàn đóng góp vai trò lớn trong việc cải thiện sức khỏe con người, chất lượng :ó tằm quan trọng đặc biệt, thực phẩm cuộc
ống và chất lượng giống nòi An tồn thực phẩm khơng chỉ ảnh hưởng trực tiếp, thường xuyên đến sức khỏe mà còn liên quan chặt ch đến năng suất, hiệu quả
phát triển kinh tế, thương mại, du lịch và an sinh xã hội Đảm bảo an toàn thực
phẩm góp phần quan trọng thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, xóa đói giảm nghèo
và hội nhập quốc tế
Ngộ độc thực phẩm (NĐTP) và các bệnh do thực phẩm gây ra không chỉ gây
ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và cuộc sống của mỗi người, mà còn gây thiệt hại
lớn về kinh tế, là gánh nặng chỉ phí chăm sóc sức khỏe Vệ sinh an toàn thực phẩm trên thế giới nói chung và của nước ta nói riêng đang tạo nhiều lo lắng cho người
dân Thực chất nhiều sự kiện như việc tiếp tục sử dụng những hóa chất cắm dùng,
trong nuôi trồng, chế biến nông thủy sản, thực phẩm; việc sản xuất một số sản phẩm kém chất lượng hoặc do quy trình chế biến hoặc do nhiễm độc từ môi trường, đang gây ảnh hưởng xấu đến xuất khẩu và tiêu dùng Các vụ ngộ độc thực phẩm tại
một số bếp ăn tập thể, nhiều thông tin liên tục về tình hình an toàn vệ sinh thực
phẩm ở một vài nước trên thế giới, công thêm dịch cúm gia cẩm tái phát, bệnh heo tai xanh ở một số địa phương trong nước càng làm bùng lên sự lo âu của mọi người
chúng ta
$®& Thực trạng an toàn thực phẩm trên th giới
“Theo báo cáo gần đây của Tổ chức Y tế Thế Giới (WHO), hơn 1⁄3 dân số các nước phát triển bị ảnh hưởng của bệnh do thực phẩm gây ra mỗi năm với các
Trang 12
hằng năm gây tử vong hơn 2,2 triệu người, trong đó hầu hết là trẻ em Cuộc khủng hoảng gần đây (2006) ở Châu Âu là 1.500 trang trai sử dụng cỏ khô bị nhiễm Dioxin gây nên tình trạng tồn dư chất độc này trong sản phẩm thịt gia súc được lưu hành ở nhiều lục địa Việc lan tỏa thịt và bột xương từ những con bò điên (BSE) trên khắp thế giới làm nỗi lên nỗi lo ngại của nhiều quốc gia Cũng theo báo cáo của WHO
(2006) dịch cúm gia cằm H5N1 đã xuất hiện ở 44 nước Châu Âu, Châu Á, Châu Phi
và Trung Đông gây tồn thất nghiêm trọng vẻ kinh tế Ở Pháp, 40 nước đã tử chối
không nhập khẩu sản phẩm thịt gà từ Pháp gây thiệt hại 48 triệu USD/tháng Tại Đức, thiệt hại vì cúm gia cầm đã lên tới 140 triệu Euro Tại Ý đã phải chỉ 100 triệu Euro
cho phòng chống cúm gia cằm Tại Mỹ phải chỉ 3,§ tỷ USD để chống bệnh này s& Thực trạng an toàn thực phẩm ở Việt Nam
'Ở nước ta, công tác bảo đảm an toàn thực phẩm còn gặp nhiều khó khăn, thách thức Tình trạng ngộ độc thực phẩm có xu hướng tăng và ảnh hưởng không
nhỏ tới sức khỏe cộng đồng Sản xuất, kinh doanh thực phẩm ở nước ta cơ bản vẫn
nhỏ lẻ, quy mô hộ gia đình nên việc kiểm sốt an tồn vệ sinh rất khó khăn Mặc dù
ở Việt Nam đã có những tiến bộ rõ rệt trong đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm
trong thời gian qua song công tác quản lý an toàn thực phẩm còn nhiễu yếu kém, bắt
cập, hạn chế nguồn lực, và đầu tư kinh phí, chưa đáp ứng được yêu cầu thực tiễn
Theo thống kê của Bộ Y tế, từ năm 2004 ~ 2009 đã có 1.058 vụ NĐTP, trung
bình 176,3 vụ/năm, số người bị NĐTP là 5.302 người/năm, số người chết là 298
người (49,7 người/năm), tính trung bình tỷ lệ người bị NĐTP cấp tính là 7,1 người/100 ngàn dân/năm Năm 2009 có 152 vụ ngộ độc thực phẩm với 5.212 người
mắc và 31 người tử vong So sánh với năm 2008, số vụ ngộ độc/năm 2009 giảm S3 vụ (25,9%); số người mắc giảm 2.616 người (33,4%); số người đi viện giảm 1.888 người (31,3%); số người bị tử vong giảm 26 trường hợp (42,6%) Về nguyên nhân
NDTP, 29,6% s6 vu do thực phẩm bị ô nhiễm vi sinh vật, 5,2% số vụ do hóa chất, 24,7% do thực phẩm có sẵn độc tố tự nhiên, 40,5% số vụ không xác định được nguyên nhân Riêng trong năm 2010 (tính đến 20/12/2010), cả nước đã xảy ra 175 vụ ngộ độc (trong đó có 34 vụ ngộ độc trên 30 người) làm 5.664 người mắc và 42 trường hợp tử vong So sánh với số liệu trung bình/năm của giai đoạn 2006 ~ 2009,
Trang 13Trong xu hướng toàn cầu hóa, việc sản xuất, chế biến, phân phối thực phẩm ngày càng mở rộng, đem lại nhiều lợi ích lẫn nhiều mối nguy cho người tiêu ding
Ở nước ta tình trạng nhập khâu thực phẩm, phụ gia thực phẩm không có giấy xác
nhận chất lượng nhập khẩu của cơ quan kiểm tra nhà nước, nhập lậu động vật, sản
phẩm động vật, hoa quả tươi không qua kiểm dịch vẫn còn xảy ra Vấn đề hàng giả,
hàng nhái, hàng không đạt tiêu chuẩn chất lượng đang là vấn đề phô biến
Đa số các cơ sở chế biến thực phẩm ở nước ta có quy mô vừa và nhỏ với đặc điểm thiểu vốn đầu tư, mặt hàng sản xuất hẹp, chế biến thủ công, thiết bị cũ và lạc hậu nên việc tuân thủ các quy trình kỹ thuật chế biến thực phẩm, kiểm soát nguồn nguyên liệu đầu vào theo quy định còn nhiều hạn chế và chưa đảm bảo chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm Vì vậy, kiến thức, thái độ và hành vi của người kinh doanh, chế biến thực phẩm là yếu tố rất quan trọng để đảm bảo việc thực hiện an toàn vệ sinh thực phẩm hiện nay
1.1.1.2 Vai trò của vệ sinh an toàn thực phẩm đối với sức khỏe và kinh tế xã hội
An toàn thực phẩm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và liên quan
chặt chẽ tình hình phát triển kinh tế, an sinh xã hội, là gánh nặng lớn cho chỉ phí
chăm sóc sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững trên phạm vi toàn cầu Thực
phẩm đảm bảo chất lượng, an toàn vệ sinh không những làm giảm tỷ lệ bệnh tật,
tăng khả năng lao động mà còn góp phần phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội và thể hiện nếp sống văn minh của một dân tộc Thực phẩm có vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế Chất lượng an toàn thực phẩm là chia khóa tiếp thị của sản
phẩm Tăng cường chất lượng an toàn thực phẩm đã mang lại uy tin cùng với lợi
nhuận lớn cho ngành sản xuất nông nghiệp, công nghiệp chế biến thực phẩm cũng,
như địch vụ du lịch và thương mại
Xu hướng ngộ độc thực phẩm, bệnh truyền qua thực phẩm xảy ra ở quy mô
rộng nhiều quốc gia càng trở nên phổ biến, việc phòng ngừa và xử lý vấn đề này cảng ngày cảng khó khăn với mỗi quốc gia, trở thành một thách thức lớn của toàn
hoạch
nhân loại Chiến lược hành động quốc gia về dinh dưỡng 2001 - 2010 và
hành động quốc gia về an toàn thực phẩm đã được các cấp ngành phát triển và đã
đạt được nhiều kết quả nhưng tình hình ngộ độc thực phẩm và vi phạm các quy định
về an toàn vệ sinh thực phẩm vẫn xảy ra ở nhiều nơi Điều đó đòi hỏi các cơ quan
Trang 14quản lý và toàn thể cộng đồng phải nỗ lực quyết tâm hơn nữa để triển khai thực hiện
các mục tiêu chiến lược quốc gia trong giai đoạn tới Cơng tác an tồn vệ sinh thực
phẩm phải được xã hội hóa
1.1.2 Giới thiệu đồng, tác dụng sinh hóa và độc tính [1|, [9], [10], [14], [15], 119, [20}, (22), (23)
1.1.2.1 Gidi thiệu về đồng
Cu thuộc chu kì IV, nhóm IB (Cu, Ag, Au) trong bảng hệ thống tuần hoàn
các nguyên tố hóa học Kim loại Cu mềm, có màu đỏ, dẫn nhiệt tốt và tương đối phổ biến Đồng là kim loại màu quan trọng nhất đối với công nghiệp vả kỹ thuật
'Về mặt hóa học, Cu là kim loại kém hoạt động Trong không khí, ở nhiệt độ
thường, đồng bị bao phủ bởi một lớp màng màu đỏ gồm đồng kim loại và đồng (1) oxit Nếu trong không khí có CO; thì đồng bị phủ một lớp CuCO; có màu xanh Khi đun nóng ngoài không khí ở 130C, đồng tạo nên ở trên bề mặt một mang Cu;O, ở 200C tạp nên lớp hỗn hợp gồm oxit Cu;O va CuO Cu dé dang phan img
với các halogen (Cl;, Br;) tạo thành CuX; ở nhiệt độ thường
Đồng không tan trong các axit thông thường mà tan trong các axit có tính oxi
hóa như H;SO¿ đặc, HNO; Trạng thái oxi hóa +1 ít đặc trưng đối với đồng Cu (1) oxit tổn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật cuprit Hợp chất Cu;O là bột màu đỏ, rit it tan trong nước nhưng tan được trong kiềm đặc:
Cu;O + 2NaOH + H;O => 2Na[Cu(OH);] (natri hidroxocuprit)
'Cu;O hòa tan hoàn toàn trong HCI đặc với sự tao thành phức [CuCl;]'
Cu,0 + 4HCl + 2H[CuCh] + H20
'Cu;O hòa tan trong NH; đặc tạo phức amoniacat
Cu;O + 4NH; + H;O —> 2[Cu(NH;);]OH
Trạng thái oxi hóa +2 là rất đặc trưng đối với đồng Các hợp chất Cu (II) nói
chung đều bền hơn các dẫn xuất cùng kiểu Cu (I)
CuO không tan trong nước nhưng tan tốt trong dung dịch axit, tạo thành muối đồng (II) và tan trong dung dịch NH;, tạo thành phức amoniacat
Trang 15Khi đun nóng với dung dịch SnCl›, FeCl›, CuO bi khir thanh mudi Cu (1):
2CuO + SnCl; —» 2CuCl + SnO; 3CuO + 2FeCl, > 2CuCl + CuCl, + FeO; Đa số muối Cu (II)
dịch thường ở đạng hidrat Dung dịch loăng của các muối tan có màu lam (màu của
ion [Cu(H;O)¿]``), trong khi ở trạng th:
1.1.3.2 Tác dụng sinh hóa và độc tính của đồng
Đồng có vai trò quan trọng đối với nhiều loại thực vật và động vật Trong cơ
dễ tan trong nước, dễ bị thủy phân, kết tỉnh từ dung
„ các muối có màu khác
thể người, đồng có trong thành phân của một số protein, enzim và tập trung chủ yếu ở gan Hợp chất của Cu là cần thiết đối với quá trình tổng hợp hemoglobin và
photpholipit Nó tham gia vào các hoạt động sản xuất hồng cầu, sinh tổng hợp elastin và myelin, tổng hợp hocmon và các sắc tố
Sự thiếu Cu gây nên bệnh thiếu máu Với cá, khi hàm lượng đồng là 0,002
mg/1 đã có 50% cá thí nghiệm bị chết Với khuẩn lam khi hàm lượng đồng là 0,01
mg/l kim ching chét Với thực vật khi hàm lượng đồng là 0,1 mg/l da gây độc, khi hàm lượng đồng là 0,17 ~ 0,20 mg/1 gây độc cho củ cải đường, cà chua, đại mạch Khi
hàm lượng đồng trong cơ thể người là 10g/kg thể trọng gây tử vong, liều lượng 60 ~ 100 mg/kg gây nôn mửa Thiếu Cu ở những người phụ nữ mang thai có thẻ dẫn đến đẻ non và những trẻ sơ sinh này rất dé bị tổn thương
Tuy nhiên, thừa Cu cũng mang đến những hậu quả nghiêm trọng, ở nồng độ cao nó gây rồi loạn dạ dày, bệnh gan, thận Đồng kích thích cho sự oxi hoá của dầu mỡ, một lượng vét đồng cũng đủ làm thúc đây sự phá huỷ của các vitamin, làm mắt
giá trị dinh dưỡng của thức ăn Việc thừa đồng cũng gây ra những biểu hiện ngộ độc
mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết Lý do của việc này là do dùng thuốc diệt
nắm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu đồng bị cặn lại trong dat tir nim nay qua
năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây tác hại tương tự
1.1.3 Giới thiệu chì, tác dụng sinh hóa và độc tính [1] [4], [7] [14] [15], [16],
{18}, [20], [22}, [23]
1.1.3.1 Giới thiệu về chỉ
Chi (Pb) là nguyên tố hóa học thuộc chu kỳ 6, nhóm IVA trong bảng hệ
thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Pb là kim loại có màu xanh thẫm, mềm, dễ
Trang 16dat mỏng, để kéo sợi, dễ cắt và dễ định hình, là một kim loại nặng và độc hại
Chì có mặt trong vỏ Trái Dat, trong trằm tích, trong nước tự nhiên, trong không khí và trong sinh vật Trong tự nhiên, Pb tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp
chất như sunfua (PbS), sunfat (Pb§O/), cacbonat (PbCO;), hidroxit (Pb(OlHI)›)
Các muối của Pb thường ít tan nên hàm lượng chỉ trong nước ngầm tương đối thấp
Khoảng 95% tổng lượng Pb thải vào khí quyễn là do hoạt động nhân tạo
Ở điều kiện thường, Pb bị oxi hóa bởi không khí tạo thành lớp oxit màu xám xanh bọc trên bề mặt bảo vệ cho Pb không tiếp tục bị oxi hóa nữa
Chì có khả năng tương tác với các nguyên tố halogen và nhiều nguyên tố
không kim loại khác Pb chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và
axit H;SO¿ dưới 80% vi bị bao phủ bởi một lớp muối khó tan đó là PbCl: và PbSO,
nhưng với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, Pb có thé tan vi lớp muối bảo vệ
đã chuyển thành hợp chất theo phản ứng
PbCI; + 2HCI —y H;PbCl,
PbSO¿+ H;SO¿ -> Pb(HSO¿);
Với axit HNO; ở bắt kỳ nồng độ nào, Pb cũng phản ứng với vai trò một kim loại và tạo thành Pb(NO;); Trong HCI dim đặc, Pb phản ứng cho H;PbCl, và
HaPbCl; Pb có thê tương tác với dung dịch kiểm khi đun nóng và giải phóng H;
Pb + 2KOH +2H;O —> K;[Pb(OH),]+ H;
Trong các hợp chất Pb thường có số oxi hóa là +2, +4, trong đó hợp chất có số oxi hóa +2 là phổ biến và bền hơn Oxit PbO ít tan trong nước nhưng dé tan trong axit và trong kiểm mạnh PbO, kém hoạt động về mặt hóa học, không tan trong nước PbO; có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit
Khi tương tác với axit H,SO, đậm đặc, PbO; giải phóng khí oxi, với HCI giải
phóng Cl; Pb(OH); là chất kết tủa màu trắng ít tan trong nước Khi đun nóng, nó bị mắt nước tạo thành oxit PbO Pb(OH); cũng có tính chất lưỡng tính, nó có khả năng tác dụng với cả axit và kiểm
1.1.3.2 Tác dụng sinh hóa và độc tính của chỉ
'Pb là nguyên tế không thiết yếu đối với cơ thể sống Nó có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu là từ thức ăn Ở nồng độ rất thấp, chúng có thể cần thiết cho sinh vật nên được xem là nguyên tổ vi lượng, nhưng ở nồng độ cao, Pb
Trang 17ảnh hưởng có hại đối với cơ thể con người và động thực vật Do có khả năng tạo
phức với hợp chất hữu cơ trong cơ thể sinh vật, nên trong môi trường, Pb dễ dàng
thâm nhập vào cơ thé sinh vat va tích lũy dần qua chuỗi thức ăn
Khi đi vào cơ thể, Pb phá hủy myelin của dây thần kinh ngoại biên, làm giảm sự dẫn truyền dây thần kinh vận động, ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung
ương, Pb còn làm gián đoạn quá trình chuyển hóa axit amino-levalinic, vì vậy dẫn
đến thiếu máu ở người lớn và viêm não ở trẻ em Bên cạnh đó, Pb còn ức chế một số enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất, dẫn đến làm phá vỡ hồng cầu Ngoài ra, Pb
còn cản trở việc sử dụng oxy đề oxy hóa glucoza sản xuất năng lượng cho quá trình
sống Hàm lượng Pb trong máu nằm trong khoảng 0,5 - 0,8 ppm sẽ gây ra sự rồi loạn chức năng của thận và ảnh hưởng đến não
Tùy theo mức độ nhiễm độc ở người trưởng thành có thể bị đau tê ở đầu ngón tay, bắp thịt mỏi yếu, đau khớp, đau đầu, đau bụng, táo bón, buồn nôn, xanh
xao, giảm trí nhớ, viêm thận, suy thận nhiễm độc nặng có thể gây tử vong Bị
nhiễm độc Pb trong thời kỳ mang thai sẽ de dọa tính mạng người mẹ, kìm hãm sự
phát triển của thai nhĩ cũng như để lại nhưng di chứng bệnh tật cho đứa trẻ sinh ra sau này Trẻ em bị nhiễm độc Pb sẽ ảnh hưởng đến quá trình phát triển, nhất là ảnh
hưởng đến hệ thân kinh, làm giảm trí thông minh
1.1.4 Giới thiệu cadimi, tác dụng sinh hóa và độc tính [1], [4], [14], [15], [18],
{19}, [23], [25], [26], [30]
1.1.4.1 Giới thiệu về cadimi
Cadimi là một nguyên tô hóa học thuộc chu ky 5, nhóm IIB trong bảng hệ
thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học; là một kim loại nặng, độc hại Cả có màu trắng bạc nhưng ở trong không khí âm chúng dần dần bị bao phủ bởi mảng oxit nên mất ánh kim, mềm, đễ nóng chảy Cd có mặt trong vỏ Trái Đắt, trong trằm tích
“Trong nước tự nhiên, trong không khí và trong sinh vật Trong tự nhiên, Cả tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chat oxit (CdO), sunfua (CdS), cacbonat (CdCO;) Cả và hợp chất của nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiễu lĩnh vực như
được dùng trong công nghiệp mạ để chống ăn mòn, cadimi sunfït dùng trong công
nghiệp chất dẻo, gốm sứ
Trang 18Ở nhiệt độ thường Cả bị oxi hóa bởi không khí tạo thành lớp oxit bền,
mỏng bao phủ bên ngoài kim loại Cd tác dụng được với các phi kim như halogen,
tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen
Cả bền với nước ở nhiệt độ thường do có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt
độ cao Cd khử nước thành oxit, Cd dễ dàng tác dụng với axit không oxi hóa giải
phóng khí hidro
CdO có các màu từ vàng đến nâu gần như đen tùy thuộc quá trình chế hóa nhiệt Những màu khác nhau đó của chúng có liên quan đến kiểu khuyết trong mạng lưới tỉnh thể Hơi CdO rất độc CdO không tan trong nước, chỉ tan trong axit và kiểm nóng chảy:
CdO + 2KOH aing => KạCdO; + HạO
'Cd(OH); kết tủa nhầy, ít tan trong nước và có màu ừắng, khi đun nóng dễ
mắt nước thành oxit Cd(OH); không thể hiện rõ tính chất lưỡng tính, tan trong
dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiểm mà chỉ tan trong kiểm nóng chảy Đa số các muối Cả (II) đều không màu, Cd(1I) tao rat nhiều phức chất, có khả năng tạo phức mạnh với nhiều thuốc thử hữu cơ cũng như vô cơ Các phức của
Ca” véi halogenua, SCN’, CN’, NH:, đều là các phức tan
1.1.4.2 Tác dụng sinh hóa và độc tính của cadimi
Cả rất độc đối với con người, Cd xâm nhập vào cơ thể người qua đường thực phẩm và hô hấp Thức ăn hàng ngày là một nguồn chính của sự hấp thy Cd, nghĩa là mọi người đều bị tiếp xúc với Cd và sự tiếp xúc này có thể tồn tại trong cơ thể suốt đời Điều đó có nghĩa là không thể giảm việc hấp thụ Cd với bắt kỳ biện pháp nảo ngoại trừ một chế độ ăn uống thích hợp
'Hút thuốc lá cũng là nguyên nhân đáng kể gây nhiễm Cd, khoảng 30 - 50% Củ từ thuốc lá được hấp thụ trong phôi Trung bình những người hút thuốc lá có nông độ Cd trong máu cao gấp 4 - 5 lan va trong than cao gap 2 - 3 lần những người không hút thuốc lá Phần lớn Cd xâm nhập vào cơ thể con người được gii
lại ở thận và được đào thải, một phần nhỏ được liên kết mạnh với protein của cơ thể thành
metallothionein có mặt ở thận, trong khi phần còn lại được giữ trong cơ thể và dẫn dần được tích lũy cùng với tuổi tác Khi lượng Cd được tích trữ lớn, nó có thể thay
thế kẽm trong các enzim quan trọng và gây rối loạn tiêu hóa, các chứng bệnh rối loạn
Trang 19chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy sống, gây ung thư
Cd còn được biết đến như là một chất độc trực tiếp ảnh hưởng đến xương
'Khi bị nhiễm Cd với lượng lớn làm cho xương bị đau nhức, làm biến dạng xương
và gãy xương, kèm theo với các dấu hiệu của bệnh suy thận mãn tính
1.1.5
119}, [23], [25}, [26], [30] 1.1.5.1 Giới thiệu về kẽm
Kẽm là một nguyên tố kim loại lưỡng tính, kí hiệu là Zn và có số nguyên
thiệu kẽm, tác dụng sinh hóa và độc tính [1] |4] [14|, [15] [8]
tử là 30 Nó là nguyên tố đầu tiên trong nhóm 12 của bảng tuần hoàn nguyên tố Trên một số phương diện, kẽm có tính chất hóa học giống với magie, vì ion của chúng có bán kính giống nhau và có trạng thái oxy hóa duy nhất ở điều kiện bình thường là +2 Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái Đắt và có 5 đồng vị bền Quặng kẽm phô biến nhất là quặng sphalerit, một loại kẽm sulfua
Kém là một kim loại màu trắng xanh nhạt, ở nhiệt độ thường nhưng khi nấu
đến 100°C — 150°C nó trở nên mễm, dẻo, dé dát mỏng, dễ kéo đài Trong không khí
nó bị phủ bởi một lớp oxit nên mất tính ánh kim Kẽm có khối lượng riêng 7,13 (g/em’), nhiệt độ nóng chảy 419°C, nhiệt độ sôi 907°C Kẽm là một kim loại hoạt động trung bình có thể kết hợp với oxy và các á kim khác, có phản ứng với axit
loãng để giải phóng hidro
Kém trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn định Zn”', Zn, ZnẾ” và Zn*Š với đồng vị 64 là phô biến nhất 22 đồng vị phóng xạ được viết đến với phổ biến hay én định nhất là Zn với chu kỳ bán rã 244,26 ngày và Zn” với chu kỳ bán rã 46,5 giờ Các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 14 giờ với phần lớn có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giây Nguyên tố này cũng có 4 trạng thái đồng phân nguyên tử Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm
Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, sử dụng trong các hợp kim, trong đập
khuôn, sơn công nghiệp, hóa mỹ phẩm, chất khử mùi và bảo quản gỗ, chất lân
quang, trong hóa học hữu cơ, công nghiệp sản xuất chất dẻo và cung cấp các loại
khoáng chất và vitamin thiết yếu cho con người
Trang 20
1.1.5.2 Tác dụng sinh hóa và độc tính của kẽm
Kém tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt là tác động đến hằu hết các quá trình sinh học trong cơ thể Kẽm có trong thành phần của hơn 80 loại enzym khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận chuyền, thủy phân, đồng hóa, xúc tác phản ứng gắn kết các chuỗi trong phân tử AND, xúc tác phản ứng oxy hóa cung cấp năng lượng Đặc biệt, kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc lên quá trình tổng hợp, phân giải acid nucleic và protein - những thành phần quan trọng nhất của sự sống Vì vậy các cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da và niêm mạc, hệ tiêu hóa, tuần hoàn rất nhạy cảm với sự thiếu hụt kẽm Trẻ thiếu kẽm sẽ biếng ăn
Kém tham gia điều hòa chức năng của hệ thống nội tiết và có trong thành phần các hormon (tuyến yên, tuyến thượng thận, tuyến sinh dục ) Hệ thống này có vai trò quan trọng trong việc phối hợp với hệ thần kinh trung ương, điều hòa hoạt
động sống trong và ngoài cơ thẻ, phản ứng với các kích thích từ môi trường và xã
hội, làm cho con người phát triển và thích nghỉ với từng giai đoạn và các tình huống
phong phú của cuộc sống
Ngoài ra, các công trình nghiên cứu còn cho thấy kẽm có vai trò làm giảm độc tinh của các kim loại độc như nhôm (AI), asen (As), candimi (Cad) Góp phần
vào quá trình giảm lão hóa, thông qua việc ức chế sự ôxy hóa và dn định màng tế
bào Khả năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm, bởi nó hoạt hóa hệ
thống này thông qua cơ chế kích thích các đại thực bảo, tăng các limpho T
Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm vượt quá mức cân thiết sẽ có hại cho sức khỏe Hắp thụ quá nhi:
kẽm làm ngăn
chặn sự hấp thu đồng và sắt lon kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao đối với thực vật, đông vật không xương sống, và thậm chí là cả động vật có xương sống Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy
cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra
các triệu chứng như bệnh liệt đương, teo tỉnh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh
và một số triệu chứng khác
Trang 211.1.6 Một số phương pháp phân tích lượng vết đồng, chì, cadimi, kẽm [9], [11],
{12}, [17], [21], [25}, [26], [30]
1.1.6.1 Phương pháp trắc quang
Để xác định Cu, Pb, Cd, Zn theo phương pháp trắc quang (UV-VIS), người ta cho thuốc thử vào mẫu cần phân tích dé kim loại tạo phức với thuốc thử rồi chiết
các phức đó vào trong các dung môi hữu cơ thích hợp Sau đó đo độ hip thy anh
sáng của dung địch màu ở bước sóng (2) thích hợp Từ đó, tiến hành định lượng
kim loại theo phương pháp đường chuẩn hoặc thêm chuẩn
Phương pháp UV-VIS tuy xác định được Cu, Pb, C, Zn ở khoảng nồng độ
tương đối thấp (cỡ 0,1* 1 ppm), nhưng để xác định Cu, Pb, Cd, Zn trong nước tự nhiên thường phải cô, làm giàu mẫu Mặt khác, trong nước tự nhiên còn có mặt nhiều kim loại khác như Ni, Co và các kim loại này cũng tạo phức được với thuốc thử nên ảnh hưởng đến phép phân tích trước khi xác định Cu, Pb, Cd, Zn và do vậy, làm phức tạp quy trình phân tích và có thể dẫn đến làm nhiễm bẫn mẫu phân tích 'Vì vậy, phương pháp này ít được sử dụng trong phân tích vết
1.1.6.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
Để phân tích Cu, Pb, Cd theo phương pháp quang phô hấp thụ nguyên tử (AAS), trước hết mẫu chứa kim loại cần phân tích phải được nguyên tử hóa bằng
một trong các kỹ thuật sau: ngọn lửa (F - AAS), lò graphit (GF -AAS), hoặc nhiệt
điện (ET - AAS),
và đo độ hấp thụ ánh sáng Từ đó, tiến hành định lượng Cu, Pb, Cd, Zn theo
chiếu ánh sáng đơn sắc thích hợp qua đám hơi nguyên tử đó
phương pháp đường chuẩn hoặc thêm chuẩn
Phương pháp AAS tuy đạt được giới hạn phát hiện thấp, nhưng để phân tích
các kim loại trong nước tự nhiên thường phải cô, làm giàu mẫu hoặc chiết phức của
kim loại với thuốc thử hữu cơ do đó làm phức tạp quy trình phân tích, làm nhiễm
bẵn hoặc làm mắt chất phân tích
1.1.6.3 Các phương pháp phân tích điện hóa
Các phương pháp phân tích điện hóa sử dụng để phân tích lượng vết Cu,
Pb, Cả, Zn chủ yếu là phương pháp cực phô và phương pháp von-ampe hòa tan
Phương pháp cực phổ (thuật ngữ “cực phổ được dùng khi điện cực làm
việc là điện cực giọt thủy ngân rơi (DME) đã từ lâu đã được áp dụng để phân tích
Trang 22Cu, Pb Cd, Zn) Trong phương pháp này, thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thudng la 1 + 5 mV/s) va dong thời ghi dòng là hàm của thế trên điện cực
giọt thủy ngân rơi Sóng cực phô (hay đường von - ampe) thu được có dạng bậc
thang Chiều cao của bậc thang là độ lớn của dòng giới hạn khuếch tán và là cơ sở để định lượng chất phân tích Với nguyên tắc đó, có thể xác định Cu, Pb, Cd, Zn
trong các nền đệm khác nhau Do ảnh hưởng của dòng tụ điện, nên phương pháp
cực phổ chỉ đạt được giới hạn phát hiện cỡ ppm Để loại trừ ảnh hưởng của dòng tụ
điện va nang cao độ nhạy, các phương pháp cực phổ hiện đại như cực phổ xung vi
phan (DPP), cực phô sóng vuông (SQWP) đã phát triển và cho phép phân tích lượng vết Cu, Pb, Cd, Zn Song, để phân tích những nồng độ vết Cu, Pb, Cd, Zn
gần đây người ta đã áp dụng thành công các phương pháp von - ampe hòa tan
Phương pháp von - ampe hòa tan là phương pháp phân tích điện hóa có
triển vọng nhất hiện nay, vì có thể đạt được giới hạn phát hiện rất thấp (cỡ ppb) và do vay, rat thích hợp cho phân tích lượng vết vả siêu vết Trong các phương pháp 'von - ampe hòa tan, người ta sử dụng chủ yếu hai phương pháp von - ampe hòa tan anot (ASV) và von - ampe hòa tan hấp phụ (AdSV) Các phương pháp von - ampe
hòa tan (ASV và AdSV) sử dụng các loại điện cực làm việc khác nhau đã được
dùng phố biến trên thế giới để xác định riêng hoặc đồng thời lượng vết và siêu vết
Cu, Pb, Cd, Zn trong các đối tượng môi trường khác nhau và đạt được giới hạn phát
hiện rất thấp
Ngoài các phương pháp thường dùng nói trên, người ta còn sử dụng các phương pháp khác để xác định Cu, Pb, C, Zn như: quang phổ phát xạ nguyên tử (AES), quang phổ huỳnh quang nguyên tử (AFS), quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP- AES), phổ khối plasma (ICP-MS), kích hoạt nơtron (NAA) Mặc dù trong một số trường hợp, các phương pháp này có độ nhạy cao và GHPH thấp, nhưng
do chỉ phí thiết bị và phân tích đắt hoặc quy trình phân tích phức tạp, nên hiện nay các phương pháp này ít được phổ biến ở các phòng thí nghiệm của Việt Nam
Trang 23nghiệp y học, địa chat, hóa học Ở nhiều nước trên thể giới, nhất là các nước phát
triển, phương pháp phân tích phô AAS đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để phân tích lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng mẫu khác nhau như đất,
nước, không khí, dược phẩm, các mẫu sinh học
Với các trang bị và kỹ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này, người ta có thể định lượng được hâu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tổ) và một
số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm bằng kĩ thuật F - AAS và đến nồng độ ppb bằng kỹ thuật GF-AAS với sai số không lớn hơn 15%, các kết quả phân tích lại rất
én định
O nhiéu nước trên thế giới, nhất là ở các nước phát triển, phương pháp này
.đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại
1.2.1 Nguyên tắc của phương pháp quang pho hap thy nguyén tir [9], [11], [12] [17|
Cơ sở của phương pháp là dựa trên quá trình hấp thụ năng lượng (bức xa
đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi (khí) của nguyên tố cần xác định khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ và
tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố ấy Để đo phổ hấp thụ nguyên tử của
nguyên tố, chúng ta cần thực hiện các quá trình sau:
1 Hoá hơi và nguyên tử hóa mẫu: Nhờ quá trình này, chúng ta có được đám
hơi của các nguyên tử tự đo của các nguyên tố trong mẫu phân tích Đám hơi này chính là môi trường hấp thụ bức xạ và sinh ra phổ hắp thụ nguyên tử
Chúng ta có thể nguyên tử hóa mẫu phân tích theo hai kỹ thuật: kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa (phun dung dịch chứa chất phân tích 6 trang thái aerosol vào ngọn lửa đèn khí) và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa (nhờ tác dụng nhiệt của lò graphi)
2 Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa điều chế được ở trên Các nguyên tử của các nguyên tố cần xác định trong đám hơi đó sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hắp thụ của nó Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc đó là các đèn catot rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL), hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được biển điệu
3 Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phô người ta thu toàn bộ chùm sáng
phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường
Trang 24độ của nó Cường độ đó chính là tín hiệu hắp thụ của vạch phổ hắp thụ nguyên tử
Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ vạch phổ hắp thụ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình sau: A=KLC Trong đó: A: cường độ vạch phổ hấp thụ K: hằng số thực nghiệm L: bề dày của môi trường hắp thụ C: nồng độ chất phân tích
Ba quá trình trên chính là nguyên tắc của phương pháp quang phô hấp thụ nguyên tử
1.2.2 Trang bị của phép đo AAS [9], [11], [12], [17]
Muốn thực hiện phép đo phô hấp thụ nguyên tử, hệ thống trang bị của máy đo phổ hấp thụ nguyên tử gồm các phần cơ bản sau đây:
~ Phân 1: Nguồn phát chùm tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố phân tích
Hiện nay, người ta thường dùng chủ yếu hai loại đó là các đèn catot rỗng (HCL -
Hollow Cathode Lamp) và các đèn phóng điện không điện cực hay nguồn phát bức
xạ liên tục đã được biến điệu
~ Phân 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu, được chế tạo theo hai loại kỹ thuật: kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không
ngọn lửa
~ Phân 3: Hệ quang học và deteetor (nhân quang điện) dé thu, phân ly toàn bộ phổ của nguyên tố phân tích và chọn vạch phổ cần đo để hướng vào detector để đo cường độ của vạch phô, khuếch đại và đưa ra bộ phận chỉ thị kết qua
= Phân 4: Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ Hệ thống này có thể là điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ, hay máy ghi tự đông để ghỉ lại
cường độ của vạch phổ dưới dạng các pic trên băng giấy (đây là loại trang bị đơn
giản và lưu lại được kết quả), hay máy phân tích kế để thu, xử lý và in các kết quả phân tích ra bằng giấy, nhưng loại này đắt tiền
Đó là bốn bộ phận cơ bản quan trọng của một hệ thống máy đo phô hấp thụ nguyên
tử Nhưng hiện nay, để nâng cao hiệu quả, các hệ máy đo phổ hấp thụ nguyên tử
hiện đại còn có thêm máy tính chuyên dụng để làm cả việc xử lý và chỉ thị kết quả
Trang 25đo ïn lên băng giấy và điều khiển mọi quá trình làm việc của phép đo, để tăng tốc
đô phân tích và tự đông hóa phép đo, đồng thời còn có thêm bộ phân bơm mẫu tự động theo chương trình
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử
1_- Nguồn phát tia bức xạ don sic
~ Hệ thống nguyên tử hoá mẫu
3 - Hệ thống phân li quang học và ghi nhận tín hiệu
4_- Bộ phận khuếch đại và chỉ thị kết quả đo
5 _- Máy tính điều khiển
1.2.3 Các kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu |9J [11], [12] [17]
Mục đích của quá trình này là tạo ra được các đám hơi nguyên tử tự do từ
mẫu phân tích với hiệu suất cao và ồn định để phép đo đạt kết quả chính xác và có
độ lặp lại cao Đáp ứng mục đích đó, ngày nay người ta thường dùng hai kỹ thuật
đó là kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa (F-AAS) và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa hay còn gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit (GF-AAS)
*_ Kĩ thuật nguyên tử hỏa mẫu bang ngon lita (F - AAS)
Theo kĩ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để
hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích Trước hết ta chuẩn bị mẫu ở trạng thái dung dịch sau đó dẫn dung dịch mẫu vào ngọn đèn khí để nguyên tử hoá mẫu Quá trình nguyên tử hoá mẫu trong ngọn lửa xảy ra theo hai bước kế tiếp nhau
Trang 26Bước 1: Phun dung dịch mẫu thành thể các hạt nhỏ sương mù cùng với khí
mang và khí cháy, đó là các sol khí (aerosol), quá trình này gọi là aerosol hoá Tốc độ dẫn dung dịch, dẫn khí và kĩ thuật của quá trình này ảnh hưởng trực tiếp đến kết quá phân tích
.Bước 2: Dẫn hỗn hợp aerosol vào đèn đốt đẻ nguyên tử hoá Khí mang là một
trong hai khí để đốt, thường là không khí, oxi hay N;O Tác dụng nhiệt của ngọn lửa
trước hết làm bay hơi dung mơi dùng để hồ tan mẫu và các chất hữu cơ (nếu có) Lúc đó mẫu còn lại là các hạt rắn rất nhỏ trong ngọn lửa Tiếp đó là quá trình hoá hơi và nguyên tử hố các hạt mẫu khơ đó Q trình này xảy ra theo hai cơ chế
sau
Nếu năng lượng (nhiệt độ) hoá hơi (Ea.) của các hợp phần có trong mẫu nhỏ hơn năng lượng nguyên tử hoá (E,) của nó thì xảy ra theo cơ chế I
Cơ chế I: Me,Ry (r) => Me,Ry (k) => xMe (k) + yR(k)
Me (k) + hv —> phổ AAS
Ngược lại (Eạ, > E,) thì sẽ xảy ra theo cơ chế 2
Cơchế 2 Me,Ry (r) => xMe (r) + yR(k) => X Me (k)
Me (k) + hy > phd AAS
*_ Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa (phép đo phổ hắp thụ nguyên
tử lò graphit GF-ALAS)
Nguyên tắc: Là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rit ngắn nhờ
năng lượng của dòng điện công suất lớn 200 = 500A và trong môi trường khí trơ
Dưới tác dụng của nguồn năng lượng này, cuvet chứa mẫu phân tích sẽ được nung
nóng ngay tức khắc và mẫu sẽ được hóa hơi để tạo ra các nguyên tử tự do ở trạng
thái hơi có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó
Nguyên tử hóa mẫu phân tích là một công việc hết sức quan trọng của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Chính vì vậy người ta thường ví quá trình
nguyên tử hóa mẫu là trái tìm của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Quá
trình nguyên tử hoá xảy ra trong lò graphit xảy ra theo 4 giai đoạn kế tiếp nhau Các
giai đoạn đó là
~_ Sấy khô mẫu: giai đoạn này rất cần thiết nhằm đảm bảo cho dung mơi hồ tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng và hồn tồn, nhưng khơng làm mắt mẫu đo bị bắn, nhiệt độ sấy: 80-150°C, thời gian sắy 20-30 giây
~_ Tro hoá luyện mẫu: mục đích chính là để đốt cháy (tro hoá) các hợp chất
Trang 27hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy khô, đồng thời cũng là để nung luyện
mẫu ở một nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hoá tiếp theo đạt hiệu suất
cao và ôn định Nhiệt độ tro hoá: 400-1500°C, thời gian 20 - 30 giây
~_ Nguyên tử hoá và đo cường độ vạch phổ: giai đoạn này được thực hiện sau
giai đoạn sấy và tro hoá song lại bị ảnh hưởng bởi hai giai đoạn trên, thời gian thực
hiện giai đoạn này ngắn, thường vào khoảng 3 ~ 6 giây, tốc độ tăng nhiệt rất lớn,
thường là từ 1800°C/giây - 2500°C/giây Nhiệt độ sấy, tro hoá và nguyên tử hoá
ìt khác nhau Nhiệt độ này phụ thuộc vào bản chất của mỗi đó tổn tại và thành của mỗi nguyên tổ nguyên tố và cũng phụ thuộc vào dạng hợp chất mà nguyên phần nền của mẫu Nên tí hành nguyên tử hóa ở nhiệt độ không được lớn hơn nhiệt độ giới hạn và chọn thời gian nguyên tử hóa sao cho peak cường độ vạch phổ
thu được phải gọn và chỉ có một đỉnh
~_ Lảm sạch cuvet: loại bỏ các chất còn lại trong lò, chuẩn bị cho lần phân tích
mẫu tiếp theo
Các khí trơ như argon (Ar), nitơ (N;), heli (He), thường được dùng làm môi
trường cho quá trình nguyên tử hóa mẫu
1.2.4 Một số yếu tố ảnh hưởng và biện pháp khắc phục trong phép đo AAS [9],
(1, 12}, 171
Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo phổ hấp thụ
nguyên tử là rất đa dạng và phức tạp, có khi xuất hiện và cũng có khi không xuất
hiện, có ảnh hưởng hay không có là tuỳ thuộc vào thành phần của mẫu phân tích và chất nền của nó Các yếu tố ảnh hưởng có thể có và các biện pháp loại trừ trong
phép đo này là:
\phổ ảnh hưởng đến phép đo A4S
- Sự hấp thự nên: Vạch phổ được chọn để đo nằm trong vùng khả kiến thí yếu tố này thể hiện rõ ràng Còn trong vùng tử ngoại thì ảnh hưởng này ít xuất hiện
Để loại trừ phổ nền ngày nay người ta lắp thêm vào máy quang phổ hắp thụ nguyên
tử hệ thống bổ chính Trong hệ thống này người ta dùng đèn W(W- habit lamp) cho vùng khả kiến
~_ Sự chen lẫn của vạch phổ: Yếu tô này thường thấy khi các nguyên tổ thứ ba ở trong mẫu phân tích có nồng độ lớn và đó là nguyên tố cơ sở của mẫu Để loại trừ sự chen lấn của các vạch phổ của các nguyên tố khác cần phải nghiên cứu và chọn
Trang 28những vạch phân tích phù hợp Nếu bằng cách này mà không loại trừ được ảnh
hưởng này thì bắt buộc phải tách bỏ bớt nguyên tố có vạch phổ chen lấn ra khỏi mẫu phân tích trong một chừng mực nhất định, để các vạch chen lắn không xuất
hiện nữa
~_ Sự hắp thự của các hạt rắn: Các hạt này hoặc hấp thụ hoặc chắn đường đi của chùm sáng từ đèn HCL chiếu vào môi trường hấp thụ Yếu tố này được gọi ià
su hap thụ giả Để loại trừ sự hấp thụ này cần chọn đúng chiều cao của đèn nguyên
tử hoá mẫu và chọn thành phần hỗn hợp không khí cháy phù hợp * Nhóm các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến phép đo A4S ~_ Độ nhớt và sức căng bẻ mặt của dung dịch mẫu:
Do sự khác nhau về nông độ axit, loại axit, nồng độ chất nền của mẫu, thành phần của các chất có trong dung địch mẫu là nguyên nhân gây ra sự khác nhau về độ nhớt của dung dịch mẫu Để loại trừ ảnh hưởng này chúng ta có thể
dùng các biện pháp sau: Đo và xác định theo phương pháp thêm chuẩn; pha loãng
mẫu bằng một dung môi hay một nền phù hợp; thêm vào mẫu chuẩn một chất đệm có nồng độ đủ lớn; dùng bơm để đẩy mẫu với một tốc độ xác định mà chúng ta
mong muốn
~_ Hiệu ứng lưu lại: Khi nguyên tử hoá mẫu đề đo cường độ vạch phô, thì một
lượng nhỏ của nguyên tố phân tích không bị nguyên tử hoá, chứng được lưu lại trên
bề mặt cuvet và cứ thể tích tụ lại qua một số lần nguyên tử hoá mẫu Nhưng đến một lần nào đó thì nó lại bị nguyên tử hoá theo và do đó tạo ra số nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích tăng đột ngột không theo nỗng độ của nó trong mẫu Cách khắc phục là làm sạch cuvet sau mỗi lần nguyên tử hoá mẫu, để làm bay hơi hết các chất còn lại trong cuvet
~ _§w ion hố: Để loại trừ sự ion hoá của một nguyên tố phân tích có thể sử
Trang 29
~ Sự kích thích phổ phát xạ: Yêu tô này xuất hiện thường làm giảm nồng độ
của các nguyên tử trung hòa có khả năng hấp thụ bức xạ trong môi trường hấp thụ
Vì vậy: Chọn nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu thấp phù hợp mà tại nhiệt độ đó sự kích
thích phổ phát xạ là không đáng kể hoặc không xảy ra đối với nguyên tố phân tích;
Đó
thêm vào mẫu các chất đệm đẻ hạn chế sự phát xạ của nguyên tố phân
chính là các muối halogen của các kim loại kiểm, có thể kích thích phổ phát xạ thấp,
hơn thế kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích
*_ Nhóm các yếu tố hoá học ảnh hưởng đến phép đo 44S Các ảnh hưởng hoá học có thể được sắp xếp theo các loại sau đây:
~_ Nẵng độ axit và loại axit trong dụng dịch mẫu: Các axit càng khó bay hơi thường làm giảm nhiều đến cường độ vạch phổ Các axit dễ bay hơi gây ảnh hưởng nhỏ Chính vì thế trong thực tế phân tích của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử người
ta thường dùng môi trường là axit HCI hay HNO, 1 hay 2%
~_ Ảnh hưởng của các cation: Các cation có thể làm tăng, cũng có thể làm giảm và cũng có thể không gây ảnh hưởng gì đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân
tích Để loại trừ ảnh hưởng của các cation nên chọn điều kiện xử lý mẫu phủ hợp để
loại các nguyên tố ảnh hưởng ra khỏi dung dịch mẫu phân tích, chọn các thông số
của máy đo thích hợp và thêm vào mẫu phân tích những chất phụ gia phủ hợp
~ Anh hưởng của các anion: Nói chung các anion của các loại axit dé bay hoi thường làm giảm ít đến cường độ vạch phổ Cần giữ cho nồng độ của các anion trong mẫu phân tích và mẫu chuẩn là như nhau và ở một giá trị nhất định không
đổi Mặt khác không nên chọn axit H;SO, làm môi trường của mẫu cho phép đo
AAS mà chỉ riêng dùng axit HCI hay HNO; nỗng độ dưới 2%
= Thành phần nền của mẫu: Yếu tố ảnh hưởng này người ta quen gọi là matrix effect Nhưng không phải lúc nào cũng xuất hiện mà thường chỉ thấy trong một số trường hợp nhất định Thông thường đó là các mẫu có chứa các nguyên tố nên ở dưới dạng các hợp chất bền nhiệt, khó bay hơi và khó nguyên tử hoá
- Ảnh hưởng của dung mới hữu cơ: Sự có mặt của dung môi hữu cơ thường
làm tăng cường độ của vạch phổ hắp thụ nguyên tử của nhiều nguyên tố lên nhiều
Tần Đây là một phương pháp để tăng độ nhạy của phương pháp phân tích này
Trang 301.2.5 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phép đo AAS [9| [11], [12], [17]
* Uudiém:
Phép đo có độ nhạy và độ chọn lọc cao nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều
Tĩnh vực để xác định vết các kim loại, đặc biệt trong phân tích các nguyên tố vi lượng
Do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không cần làm giàu nguyên tố
my
Có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu Các
xác định trước khi phân
kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ (không quá 15% với nồng độ 1 - 2 ppm) Điều kiện nghiên cứu hết sức thuận lợi vì khi sử dụng phương pháp này có thể tiến hành
đo ở bất kỳ thời gian nào mà không phải chờ đợi như phương pháp kích hoạt
nơtron
Nhu vay, có thể nói phương pháp AAS là một phương pháp có tính ưu việt
trong hệ thống các phương pháp phân tích hiện nay *_ Nhược điểm:
Phải có một hệ thống máy đắt tiền Vì có độ nhạy cao nên sự nhiễm bắn có thể
ảnh hưởng đến kết quả phân tích hàm lượng vết Vì thế môi trường trong phòng thí
nghiệm phải có độ sạch cao, các dụng cụ phải sạch, có độ chính xác tiêu chuẩn và
hoa chat phải có độ tỉnh khiết cao
+ Pham vi tng dung
Đối tượng là phân tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại
mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ Với các trang bị và kĩ thuật hiện nay người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại ( khoảng 6Š nguyên tổ) va a kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm, ppb với sai số không lớn hơn 15%
“Trong khoảng 10 năm trở lại đây phương pháp này đã được sử dụng để xác
định các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, y học, sinh học, các
sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phâm có thê nói phương pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều
kim loại
Trang 31Chương 2
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Trong để tải này, chúng tôi áp dụng quy trình định xác định kim loại nặng
bằng phương pháp quang phổ hắp thụ nguyên tử dùng lò graphit (GF-AAS) dé xác
định Cu, Pb, Cả và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)
để xác định Zn trong thực phẩm truyền thống ở tỉnh Quảng Trị
Sử dụng phương pháp thống kê để đánh giá hàm lượng trung bình của các
kim loại Cu, Pb, Cd, Zn theo vị trí lấy mẫu cũng như đã tiến hành đánh giá biến
động hàm lượng trung bình của chúng giữa các loại thực phẩm có cùng và khác
Sau đó tiến hành so sánh hàm lượng trung bình của chúng trong thực
phẩm truyền thống với tiêu chuẩn cho phép về về sinh an toàn thực phẩm Các nội dung nghiên cứu cụ thể như sau:
1 Xây dựng đường chuẩn đối với các nguyên tố cần xác định bằng phương
pháp GF-AAS và F-AAS
2 Đánh giá độ tin cây của phương pháp phân tích thông qua độ lặp lại, độ đúng, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp phân tích
3 Xác định him Itong Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phẩm bằng phương pháp GF-AAS và phương pháp quang F-A AS
4 Đánh giá sự biến động hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn giữa các loại thực phẩm bằng phương pháp thống kê theo vị trí lấy mẫu
5 Đánh giá sự biến động hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn bằng phương pháp thống
kê giữa các loại thực phẩm có cùng và khác nguồn gốc
6 So sánh hàm lượng trung bình Cu, Pb, Cd, Zn trong các mẫu thực phẩm với tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1 Lấy mẫu và xử lý mau [5], [11], [32]
Lấy mẫu: Trong
tài này, chúng tôi chọn những mẫu thực phâm truyền thống gồm có những thực phẩm được chế biến từ bột gạo (bún, bánh ướt), chế biến từ thịt lợn (nem, chả), chế biến từ hải sản (ruốc, mắm) Mỗi mẫu, chúng tôi tiến
Trang 32hành lấy ở ba địa điểm khác nhau
Kí hiệu mẫu: Các mẫu bún kí hiệu B,, mẫu bánh ướt được kí hiệu BU,, mẫu
3iả
chả được kí hiệu C¡„ mẫu nem N|, mẫu ruốc R,„ mẫu mắm M, trong đó
các vị trí lấy mẫu thực phẩm tại Quảng Trị Vị trí lấy các mẫu thực phẩm được nêu phụ lục 2
Xứ lý mẫu: Cân 5 gam mẫu vào bộ phá mẫu, thêm vào ml dung dịch axit
nitric dam đặc và 3ml hydropeoxit Tiến hành phá mẫu đến dung dịch trong suốt
Đuôi hết axit đến còn muối 4m Dinh mức 10ml Song song tiến hành mẫu trắng Mẫu được phân hủy bằng axit nitric và hydropeoxit dưới áp suất cao trong
lò vi sóng Dung dịch thủy phân được pha loãng bằng nước Cu, Pb, Cả được xác
định bằng GF-A AS còn Zn được xác định bằng F-AAS 2.2.2 Phương pháp định lượng [20]
Để xác định hàm lượng của nguyên tố Cu, Pb, Cd, Zn trong mẫu phân tích
theo phép đo AAS, chúng tôi thực hiện theo phương pháp đường chuẩn
Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào phương trình cơ bản của phép
đo: A= b.C + a (với b là hằng số thực nghiệm, nó luôn không đổi trong cùng một
điều kiện thí nghiệm) và một dãy dung dịch chuẩn, sau đó dựa vào đường chuẩn này để xác định nồng độ C, của nguyên tố cần phân tích khi đo được giá trị A rồi từ đó tính được hàm lượng của nó trong mẫu phân tích
Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và rit phủ hợp với mục đích phân
tích hàng loạt mẫu của cùng một nguyên tố
Ham lượng Cụ, Pb, Cd, Zn (M,) trong mẫu phân tích được tính như sau:
19M] Sự) nếu M, tính theo đơn vị ppb (đối với Cụ, Pb, Cd)
101M] (mg/kg) nếu M, tính theo đơn vị ppm (đối với Zn) m
Trong đó: [Me] là nồng độ của kim loại trong mẫu thực tế m là khối lượng mẫu phân tích (gam)
2.2.3 Đánh giá độ tin cậy của phương pháp [28]
3.3.3.1 Độ lặp lại
Độ lặp lại là độ sai lệch giữa các giá trị riêng lẻ x; với giá trị trung bình x do
được trong những điều kiện thí nghiệm đồng nhất Độ lặp lại được đánh giá qua độ
Trang 33lệch chuẩn tương đối (RSD%) của độ hấp thụ nguyên tử (A) đo được, RSD càng
nhỏ thì độ lặp lại của phương pháp càng tốt Trong nội bộ phòng thí nghiệm, giá trị
RSD chấp nhận được là những RSD nhỏ hơn một nữa RSD¡ tính theo ham Horwitz:
RSDu (%) = 2!9#' trong đó C là nồng độ chất phân tích được biểu diễn dưới dạng phân số Tính độ lệch chuẩn (S) và độ lệch chuẩn tương đối (RSD) theo công thức (2.1) và (22): @10) RSD (%)= 1983 x @2) Trong đó: n: số lần thí nghiệm
x; gid trị tính được của lần thí nghiệm thứ ¡ +: giá trị trung bình của các lần làm thí nghiệm
Từ nồng độ C của chất phân tích, chúng tôi tính giá trị RSD theo hàm Horwitz: RSDjtcewiee = 2" ~ °°" va so sánh RSD của giá trị đo được với RSD tính
theo hàm Horwitz
3.3.3.2 Giới hạn phát hiện (LOD)
Giới hạn phát hién (LOD): là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ
thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng,
hay tin hiệu nền
LOD thể hiện khả năng định tính của một phương pháp phân tích, tức là
khả năng của một phương pháp phân tích có thể phân biệt được một cách tin cây
giữa tín hiệu đo của chất phân tích và tín hiệu đo của mẫu trắng Mẫu trắng, vẻ lí thuyết, là mẫu không chứa chất phân tích Nhưng trong thực tế, do dung dịch phân tích thường bị nhiễm bản bởi các hóa chất sử dụng trong quá trình pha chế/chuẩn bị dung dịch phân tích, nên tín hiệu mẫu trắng hiểm khi bằng 0 Trước khi áp dụng một phương pháp phân tích bắt kì vào thực tế, bắt buộc phải thông báo LOD của
phương pháp đó (hay nói cách khác LOD là thông số bắt buộc phải thông báo trong,
kiểm soát chất lượng hay thẩm định phương pháp phân tích)
LOD đối với mỗi phương pháp phân tích là một đại lượng thống kê và nó
Trang 34thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: bản chất của phương pháp phân tích, thiết bị đo, độ tỉnh khiết của hóa chất sử dụng, môi trường phòng thí nghiệm, kỹ năng
của người phân tích
Có nhiều cách xác định LOD khác nhau, nhưng phổ biến nhất là dựa vào quy tắc "3ø" theo phương pháp bình phương tối thiểu và xác định LOD theo phương pháp hồi quy tuyến tính Theo quy tắc “3ø ta có công thức:
YLop = Yg # 36g = Yp + 38, (2.3)
“Trong đó, yuop là in hiệu đo ứng với giới han phat hign (LOD)
y là tín hiệu đo ứng với mẫu trắng
6p (hodc Sp) là độ lệch chuẩn của tín hiệu mẫu trắng (hay cia yp) Nhu vay, dé xác định LOD, trước hết cần xác định được yu và ơa (hoặc Sp) rồi theo công thức trên sẽ tính được yuop Từ yuop, sẽ tính được LOD, vi theo hồi
quy tuyển tính ta có:
y=ax+b (24)
Từ đó sẽ tính được LOD=x=(Wiop =8)/b (25)
Theo phuong phap hoi quy tuyén tinh, yg va og dugc tinh nhu sau:
+ Vi yp là tín hiệu ứng với mẫu trắng, nghĩa là tín hiệu ở nồng độ chất phân
tích (x) bằng 0 —» Khi x = 0, từ (2.4) sẽ có yụ = a
+ Trong phương pháp bình phương tuyến tính, đã chấp nhận rằng, ở mọi x;
=§„=§,
Nhu vay, tai x = 0 (nồng độ chất phân tích trong mẫu trắng), độ lệch chuẩn
của yụ là ơy (hoặc Sạ) cũng phải bằng S,, tức là ơạ (hoặc Sa) =
đô lệch chuẩn của các giá trị y, là như nhau, tức là: S„¡ = S„z
Từ (2.3) suy ra: yuop = a + 3S, (26)
“Thay yuop ở (2.6) vào (2.5), tạ có:
LOD = (yop —a)/b = (a + 3S, — a)/b = 3S (47) (Có thể tính LOD trên excel ~ Data analysis - Regression) 3.2.3.3 Giới hạn định lượng (LOO)
Giới hạn định lượng (LOQ): là tín hiệu hay nồng độ thấp nhất trên một đường
chuẩn tin cậy
Cách xác định LOQ: Tín hiệu do ứng với LOQ (y.oo) được xác định theo
Trang 35công thite (2.8):
Yt00= Ya + 10 63= yu + 10Sp (2.8)
Trong đó, yạ và ơn, Sp nhu 6 (2.3)
So sánh (2.3) và (2.8), suy ra: LOQ = (3 - 4)LOQ và thường được chấp nhận: LOQ = 10S/b ~ 3,3LOD
'Như vậy, sau khi xác định LOD, dễ dàng xác định được LOQ
Lưu ý: + LOD thể hiện khả năng định tính của một phương pháp phân tích,
còn LOQ thể hiện khả năng định lượng của phương pháp phân tích, nghĩa là, phương
pháp phân tích chỉ xác định chính xác những nồng độ chất bằng LOQ trở lên
+ Trong thực tế, nhiều khi nồng độ chất phân tích trong mẫu nằm
ngoài vùng đường chuẩn, tức là nhỏ hơn LOQ Trong trường hợp đó, phải thông
báo kết quả như sau: Nồng độ chất phân tích trong mau (x) < LOD (và ghi chú
LOD đối với chất phân tích bằng bao nhiêu) 2.2.3.4 D6 nhay
Độ nhạy được định nghĩa là nồng độ nhỏ nhất của nguyên tố phân tích có trong mẫu đẻ có thể phát hiện được tín hiệu hấp thụ của nó theo một vạch phô nhất định đã chọn và tín hiệu này phải bằng 1% hấp thụ toàn phân, hay bằng ba lần dao động của giá trị nền
2.2.3.4 Độ đúng
Độ đúng được đánh giá qua độ thu hồi (recovery) Độ đúng là độ gần sát
giữa kết quả xác định được x và giá trị thực ụ của nó Có ba cách xác định độ đúng: Cách 1: Phân tích mẫu vật liệu so sánh được cấp chứng chỉ (CRMs:
Certified ference materials),
Cách 2: Phân tích mẫu thêm chuẩn
“Tính độ thu hồi (Rev) theo công thức:
c
Rev (%) = ——""_ VOO)= ee 100% 29) 2.9)
Trong đó: Cụ: nồng độ của các Me trong mẫu trước khi thêm chuẩn (ppb) 'Cặ,: nồng độ của các Me thêm chuẩn vào mẫu (ppb)
C¡, : nồng độ của các Me trong mẫu sau khi thêm chuẩn (ppb)
Trang 36* Sử dụng phần mềm Excel 2013, OriginPro 7.5 dé tính toán thống kê, biểu diễn kết quả thí nghiệm, thiết lập phương trình đường chuẩn và tính hệ số tương quan (R) 2.2.4 Xử lí số liệu thực nghiệm [28] Kết quá đo GF-AAS và F-AAS được thể hiện cụ thể - sau khi đo thông qua
phan mềm kết nối giữa máy tính và máy quang phố hắp thụ nguyên tử
Áp dụng phần mềm Excel 2013 để xử lí và kiểm tra các số liệu thực nghiệm
phân tích phương sai 1 yếu tố (ANOVA 1 chiều), xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính và đánh giá tương quan
Đánh giá hàm lượng các kim loại nặng bằng phương pháp thống kê
* Tính sai số
Các kết quả sau khi xử lí bằng phần mềm Excel 2013 trên máy vi tính và
Trang 37Bang 2.2 Két qué phan tich ANOVA I chiéu Nguồn phương |_ Tổng bình " Phương sai 7 Fines sai phucong (SS) | _(p (MS) ne “ Giữa các vị trí Sai số thí nghiệm ara : 2 Tv Phucong sai | OO) aye tổng % Trong đồ N=n.K
Nếu F„ < F¡ s„y& tương ứng với mức ý nghĩa p = 0,05: Các kết quả thí nghiệm như nhau hay yếu tố khảo sát không ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm có ý nghĩa về mặt thống kê với p > 0,05
Nếu F„„, > Ey s„ạ tương ứng với mức ý nghĩa p = 0,05: Các kết quả thí
nghiệm khác nhau, hay yếu tố khảo sát ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm
nghĩa về mặt thống kê với p < 0,05
Lưu ý: Để xác định xem x nào khác nhau thì phải tính độ lệch nhỏ nhất ( A) * Độ lệch nhỏ nhất (A) "3 n ely Sắp xếp các giá trị x theo thứ tự tăng dần, so sánh độ lệch giữa hai giá trị A x: gan nhau
Nếu |x.—Xa|>A thì hai giá tị x, khác nhau (p < 0,05) Nếu |: —Xu|< A thì hai giá trị xi như nhau (p > 0,05)
* So sánh các giá trị trung bình và giá trị trung bình với giá trị tiêu chuẩn
# ` Søsánh x va w
tenn I + Aa véin là số thí nghiệm (2.12)
Trang 38+ Nếu t,ạ < tạu„yác xvà ¡ như nhau (hay không khác nhau) với p > 0,05 + Nếu tum, > tuuuyác Xvà ụ khác nhau với p< 0,05 * Sø sánh Xivà x: Nếu độ lặp lại là như nhau: Sĩ (2.13) với nị và nạ là số lần thí nghiệm — (2.14)
tuøs„ tra bảng ở mức ý nghĩa p = 0,05 và Í= mị + n; - 2
+ Nếu tạ, < tụausá: xivà x:như nhau (hay không khác nhau) với p > 0,05
+ Nếu tum > tụuuyác xivà x: khác nhau với p < 0,05
Nếu độ lặp lại khác nhau: áp dụng phương pháp gần đúng,
sỊ
+
tyouye tra bảng ở mức ý nghĩa p = 0,05 và f*
So sánh gia tri tiny Va th yay để rút ra kết luận
2.3 THIẾT BỊ, DUNG CY, HOA CHAT 2.3.1 Thiét bi va dung cu
~ Máy quang phổ hắp thụ nguyên tử hiệu AA-7000 Shimazu (Nhật) cùng
với hệ ghép nối thiết bị tự động bơm mẫu (ASC-6100) vào lò GEA-EX7 ~ Thiết bị lọc nước siêu sạch (EASYpure RF cua hing Barnstead (Mj) ~ Cân phân tích (10-*g) điện tir AUW 220D Shimazu (Nhat)
~ Dụng cụ đun nóng BUCHI426 (Đức), bếp điện từ
~ Bộ phá mẫu vi sóng, bình phân hủy TefTon,
Trang 39~ Binh Kjeldahl, binh dinh mic, phéu, pipet, mieropipet, cốc, chai bằng chất
đeo
~ Các lọ polielen (PE) chứa mẫu và chứa dung dịch chuẩn
~ Bình tia polietilen chứa nước cất siêu sạch
~ Đèn catot rỗng hoặc đèn phóng điện không điện cực loại dùng cho Cu, Pb, Ca, Zn
2.3.2 Hóa chất
Chỉ sử dụng các thuốc thử loại tình khiết phân tích và sử dụng nước cất
hoặc nước đã loại ion, có điện trở > I§ A#Qem
~ Axit nitrie đậm đặc (HNO)), 65% khối lượng (*)
~ Axit nitrie (HNO,) 0,1M (Pha loãng 7 ml dung dịch (*) bằng nước đến I lít
~ Axit nitrie HNO;) 3M (Pha loãng 200 ml dung dịch (*) bằng nước đến 1 lit ~ Dung dịch hydro peroxit H;O; 30% khối lượng
~ Dung địch chuẩn gốc (dùng các dung địch chuẩn kim loại có bán sẵn loại
dùng cho quang phổ hấp thụ nguyên tử)
~ Dung địch chuẩn kẽm (1 mg/ml): Hòa tan 1,000 kẽm trong 14 ml nước và
7 ml axit nitric (*) trong bình định mức 1000ml Pha loãng bằng nước đến vạch ~ Dung dịch chuẩn đồng (1 mg/ml): Hòa tan 1,000 đồng trong 7 ml axit nitric (*) trong bình định mức 1000ml Pha loãng bằng nước đến vạch
~ Dung dịch chuẩn chỉ (1 mg/ml): Hòa tan 1,000 chỉ trong 7 ml axit nitric
(*) trong bình định mức 1000ml Pha loãng bằng nước đến vạch
~ Dung dịch chuẩn cadimi (1 mg/ml): Hòa tan 1,000 cadimi trong 14 ml nuée
va 7 ml axit nitric (*) trong bình định mức 1000ml Pha loãng bằng nước đến vạch
~ Dung dịch chuẩn làm việc:
+ Dung địch chuẩn làm việc dùng trong phân tích FAAS: Pha loãng dung
dịch của các kim loại với axit nitric 0,1M để có dải chuẩn làm việc bao trùm nồng độ của nguyên tố cần xác định
+ Dung dich chuẩn làm việc dùng trong phân tích GEAAS: Pha loãng dung
dịch của các kim loại với axit nitric 0,1M để có đải chuân làm việc bao trùm khoảng,
tuyến tính của các nguyên tố cần xác định
Trang 40
2.4 TIEN HANH PHAN TÍCH MAU THUC TE
2.4.1 Các thông số máy và chương trình nhiệt độ tối ưu để xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn bing phương pháp AAS
Phuong pháp GF-AAS xác định Cu, Pb, Cd và F-AAS xác định Zn được
thực hiện tại Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc ~ My phẩm ~ Thực phẩm Thừa Thiên
Huế Định lượng Cu, Pb, Cd, Zn theo phương pháp đường chuẩn Các thông số kỹ
thuật để định lượng Cu, Pb, Cd, Zn theo phương pháp GF-AAS và F-AAS được
trình bày trong bang 2.3 và 24
Băng 2.3 Các thông số tối tu của máy đo xác định Cu, Pb, Cả, Zn Thongsd | Cu Pb cả Zn Buse song (nm) | 324§ | - 2833 2288 2139 Độ rộng khe (nm) 0,5 10 10 0,5 Kiéu đèn BGC-D2| BGC-D2 BGC-D2 BGC-D2 Cường độ đèn (mA) | — 6 10 s 8
_ Băng 24 Chương tình nhiệt độ của 16 graphit đẻ xác định Cu, PB, Cả và lưu
lượng dòng khi O ~ C›H; của ngọn lửa để xác định Zn
¬ Nhiệt độ [ Thời Lưu lượng đồng Ar
Nguyên tố Giai đoạn ŒC) 6) (phat) Sây khô 150-250 30 01 ca Tro hoa 300 3 1 Nguyên tử hóa 2300 2 0 Lam sach cuvet 2500 2 1 ‘Say khô 150-250 30 01 Tro hoa 800 23 1 rp Nguyéntirhoa [2400 2 0 Lam sach cuvet 2500 2 1 Sây khô 150-250 30 01 ` Tro hóa 500 23 T cả Nguyên tử hóa | 2200 2 0 Làm sạch cuvet | _ 2400, 2 i 1 ưu lượng dòng O; - C;H; (L/phút) 20
2.4.2 Cách tiến hành đo độ hap thụ của Cu, Pb, Cd, Zn * Do độ hắp thụ theo phương pháp GE-A4S
Để tiến hành đo độ hắp thụ nguyên tử cần được thực hiện thao tác như sau:
~ Mỡ van khí Argon, lưu lượng của dòng khí IL/phút
~Mỡ máy làm lạnh lò
~ Bật máy chính bằng nút turn on