Xác định hàm lượng kẽm trong một số loài cá ở khu vực sông gianh huyện quảng trạch tỉnh quảng bình bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học Tập 25, Số 2/2020 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI CÁ Ở KHU VỰC SÔNG GIANH HUYỆN QUẢNG TRẠCH TỈNH QUẢNG BÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ[.]

Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học - Tập 25, Số 2/2020 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM TRONG MỘT SỐ LỒI CÁ Ở KHU VỰC SƠNG GIANH HUYỆN QUẢNG TRẠCH TỈNH QUẢNG BÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ Đến tòa soạn 19-11-2019 Nguyễn Mậu Thành, Ngơ Thị Thuỳ Linh Trường Đại học Quảng Bình SUMMARY DETERMINATION OF ZINC CONTENT IN SOME FISH SPECIES IN GIANH RIVER AT QUANG TRACH DISTRICT, QUANG BINH PROVINCE BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETY The flame atomic absorption spectrometry (F-AAS) has been applied to determine the zinc content in some fish species, in Gianh river at Quang Trach distric Quang Binh province This method has high repeatability with relative standard deviation (RSD) < 2.0%, the recovery from 95 to 105 %, low limit of detection (LOD) = 0.06 ppm and limit of quantization (LOQ) = 0.20 ppm The concentration of zinc has a good linear correlation in the concentration of 0,005 ÷ ppm Results obtained shows that the average zinc contents in the fish species were in the range of 3.803 ÷ 9.000 mg/kg wet weight and within the allowed limits according to the regulation No.46/2007/QĐ-BYT Keywords: Gianh river, some fish species, zinc, AAS method nguồn nước sông Một số nghiên cứu rằng, hàm lượng chất nhiễm tích lũy sinh vật thường phản ánh chất lượng môi trường Nhiều nghiên cứu giới cho thấy, cá số loài sinh vật quan tâm nghiên cứu mức tích lũy kim loại, có kẽm [12] Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F-AAS) nhiều quốc gia giới thừa nhận phương pháp chuẩn, ứng dụng rộng rãi để xác định hàm lượng vết kim loại (trong có Zn) đối tượng mẫu môi trường khác như: nước, trầm tích, sinh vật [2].Tuy nhiên, nay, chưa có nghiên cứu xác định hàm lượng Zn lồi cá sơng Gianh Vì vậy, báo này, chúng tơi trình bày kết MỞ ĐẦU Sông Gianh sông chảy địa phận tỉnh Quảng Bình, bắt nguồn từ khu vực ven núi Cô Pi cao 2017 mét thuộc dãy Trường Sơn, chảy qua huyện Minh Hóa, Tun Hố, Quảng Trạch, Ba Đồn, Bố Trạch, để đổ biển Đông Cửa Gianh Đây sông lớn số sơng tỉnh, có giá trị lớn mặt kinh tế xã hội cho tỉnh Song song với việc khai thác tiềm từ dịng sơng Gianh vấn đề mơi trường cần quan tâm Đặc biệt, hệ thống sông Gianh tiếp nhận nước thải sinh hoạt, nông nghiệp công nghiệp hoạt động như: Nhà máy xi măng Sông Gianh, nhà máy xi măng Văn Hoá, nhà máy gạch - ngói tuynel, nhà máy phân lân vi sinh Sơng Gianh, nhà máy khai thác đất cao lanh,…, đe doạ gây ô nhiễm 60 nghiên cứu xác định hàm lượng Zn thịt số lồi cá khu vực sơng Gianh chảy qua địa phận huyện Quảng Trạnh, tỉnh Quảng Bình phương pháp F-AAS THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất Các ống nghiệm, cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình định mức; cân phân tích, bếp điện, máy xay mẫu chuyên dụng, dao mổ y tế làm inox dùng để tách thịt khỏi xương cá; micropipette pipete (Eppendorf) Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Zeenit 700P hãng Analytika Jena (Đức) Các hóa chất sử dụng loại tinh khiết (PA) hãng Merck (Đức): Dung dịch chuẩn gốc kẽm (1000 ± ppm) chuyên dùng cho phép đo AAS, axit HNO3 65% Mg(NO3)2 Nước để pha chế hóa chất rửa dụng cụ nước cất hai lần 2.2 Lấy mẫu, xử lý mẫu Các mẫu cá thu thập cách dùng ngư cụ đánh bắt (lưới, chèo, chài, vợt, ) nhiều địa điểm sông Gianh chảy qua địa phận huyện Quảng Trạch (đoạn từ thôn Phù Ninh xã Quảnh Thanh đến tổ dân phố Nam phường Quảng Thuận với chiều dài khoảng 14,5 km), vào đợt (đợt 1: 16  18/8/2019; đợt 2: 19  21/10/2019) Mỗi đợt gồm mẫu phân loại theo kích cỡ từ nhỏ đến lớn theo chiều dài loài cá, mẫu gồm  12 cá thể tùy theo loài mẫu thu mẫu tổ hợp Đặc tính ký hiệu mẫu cá: Cá đục (Sillaginidae) nước ngọt, sống tầng đáy, thường ăn nhiều loại giun nhiều tơ động vật giáp xác, ký hiệu CĐi; Cá bống (Gobiodei) sống tầng đáy, thiên ăn động vật chủ yếu giáp xác, cá nhỏ động vật thủy sinh tầng đáy, ký kiệu CBi; Cá hanh (Tinca tinca) chủ yếu kiếm ăn ban đêm với thức ăn tảo nhiều chủng loại động vật không xương sống tầng đáy mà tự kiếm được, ký hiệu CHi; Cá móm (Gerreidae) sống thành đàn, len lỏi kiếm ăn chủ yếu tầng trung đáy, ký hiệu CMi; Cá nâu (Scatophagus argus) thường sống độ sâu  m nước, cá ăn tạp thiên thực vật, thức ăn bao gồm rong tảo, rau xanh, côn trùng, giáp xác thức ăn viên, ký hiệu CNi; Cá bơn (Soleidae) thân bẹt sống tầng nước đáy thức ăn chúng loài động vật giáp xác nhỏ loài động vật không xương sống, ký hiệu Cbi ; đó: i =  (thứ tự đợt lấy mẫu) Mẫu cá chuyển phịng thí nghiệm sau thu Mẫu xử lý sơ trước tiến hành phân tích: Rửa nước cất nhiều lần, sau dùng dao inox tách lấy phần thịt Tiến hành phân hủy mẫu theo phương pháp tro hóa khơ [3, 4, 6]: Phần thịt cá xay nhuyễn, vơ hóa sau: Đưa lên cân phân tích lượng mẫu xác (lượng cân dao động khoảng  gam); cho vào cốc nung có nắp, thêm mL HNO3 65% mL Mg(NO3)2 5%; khuấy đun nhẹ bếp điện đến than đen Chuyển cốc nung chứa mẫu vào lò nung, nung nhiệt độ 4500C vòng giờ; lấy mẫu khỏi lò, để nguội thấm ướt tro nước cất lặp lại trình đến thu tro trắng [4] Chuyển mẫu sang cốc thủy tinh HNO3 M, đun đến cạn để đuổi hết lượng axit dư Dùng mL HNO3 0,5 M để hịa tan mẫu chuyển định lượng vào bình định mức dung tích 50 mL, định mức nước cất, dung dịch phân tích [3, 5, 8, 9] 2.3 Phương pháp phân tích Để xác định Zn mẫu thịt cá, áp dụng phương pháp F-AAS chấp nhận điều kiện hoạt động thiết bị công bố [2] (Bảng 1) Bảng 1: Điều kiện hoạt động phương pháp F-AAS xác định Zn Thông số Zn λ (nm) 213,9 Khe đo (mm) 0,5 Chiều cao buner Cường độ đèn (mA) 4,0 Hỗn hợp khí đốt C2H2- KK Kiểu đèn Catot rỗng kẽm Thời gian chờ (s) Thời gian đo (s) 61 Hàm lượng Zn mẫu định lượng theo phương pháp đường chuẩn: phương trình đường chuẩn có dạng y  a  bx, a đoạn cắt trục tung b độ dốc, y x tương ứng độ hấp thụ quang nồng độ Zn dung dịch phân tích Trường hợp độ hấp thụ quang mẫu lớn điểm cực đại đường chuẩn, cần pha loãng mẫu với hệ số pha lỗng phù hợp để đưa hấp thụ quang mẫu vào vùng đường chuẩn (hay khoảng tuyến tính) Hàm lượng Zn mẫu tính theo khối lượng tươi mg/kg hay ppm, theo công thức [5] : C ([C ]  [C ]1 )d f  50 m KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khoảng tuyến tính đường chuẩn Để khảo sát khoảng tuyến tính, tiến hành đo độ hấp thụ quang dung dịch chuẩn Zn, xây dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) nồng độ dung dịch chuẩn (C), theo nguyên tắc phương pháp bình phương tối thiểu, sử dụng công cụ Data Analysis phần mềm Microsoft - Excel 2013 phần mềm Origin 8.5 Kết Bảng Hình1 cho thấy: Phương trình có dạng: y = (0,019 ± 0,005) + (0,431 ± 0,009) x, với y độ hấp thụ quang x hàm lượng Zn (ppm) Trong khoảng nồng độ C = 0,005 ÷ ppm, y x có tương quan tuyến tính tốt với R2  0,997 , đó, [C]2 nồng độ Zn dung dịch phân tích; [C]1 nồng độ trung bình Zn dung dịch mẫu trắng; df hệ số pha loãng; m khối lượng mẫu phân tích Bảng 2: Kết xác định độ hấp thụ quang dung dịch chuẩn Zn Nồng độ Zn (ppm) Độ hấp thụ quang (A) 0,005 0,0348 0.45 0.40 §é hÊp thơ (A) 0.35 0,1 0,0567 0,2 0,1109 0,4 0,1978 0,8 0,3719 0,4403 3.2 Độ lặp lại phương pháp Tiến hành phân tích Zn sáu mẫu thịt cá lấy đợt một, mẫu phân tích lặp lại lần (n  3), thu kết Bảng Zn y  (0,019  0,005)  (0,431  0,009) X R2 = 0,997 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 Nång ®é (ppm) Hình Đường chuẩn xác định Zn Bảng 3: Kết xác định độ lặp lại phương pháp F-AAS xác định Zn mẫu thịt cá (a) Mẫu CĐ1 CB1 CH1 CM1 CN1 Cb1 Lần 5,576 7,452 3,868 8,183 9,000 8,238 Lần 5,468 7,348 3,759 8,267 8,896 8,074 Hàm lượng, ppm Lần Trung bình ± SD 5,685 5,576 ± 0,109 7,462 7,421 ± 0,063 3,856 3,828 ± 0,060 8,095 8,182 ± 0,086 9,117 9,004 ± 0,111 8,401 8,238 ± 0,164 62 RSD (%) 1,9 0,9 1,6 1,1 1,2 2,0 ½ RSDH (%) 6,2 5,9 6,5 5,8 5,7 5,8 (a) SD: Độ lệch chuẩn (n = 3); RSD: Độ lệch chuẩn tương đối (n = 3); RSDH: Độ lệch chuẩn tương đối tính theo phương trình Horwitz [11] Kết Bảng cho thấy, phương pháp FAAS đạt độ lặp lại tốt với RSD < 2,0% Người ta cho rằng, xác định nồng độ C bất kỳ, đạt RSD khơng vượt q ½ RSDH đạt yêu cầu (RSDH độ lệch chuẩn tương đối tính tốn từ phương trình Horwitz: RSDH = 21 – 0,5lgC với C nồng độ biểu diễn phân số [12]) 3.3 Độ phương pháp Độ phương pháp phân tích xác định thông qua độ thu hồi (Recovery) [11] theo công thức : Re v(%)  C  C1 100 Trong đó, C0 Co nồng độ chất phân tích thêm vào mẫu; C1 nồng độ chất phân tích mẫu; C2 nồng độ chất phân tích mẫu thêm chuẩn Độ phương pháp F-AAS xác định Zn sáu mẫu thịt cá lựa chọn Bảng Bảng 4: Kết đánh giá độ phương pháp F-AAS xác định Zn mẫu thịt cá Mẫu CĐ1 CB1 CH1 CM1 CN1 Cb1 Nồng độ Zn mẫu (ppm) 5,576 7,452 3,868 8,183 9,000 8,238 Nồng độ Zn thêm vào mẫu (ppm) 10 10 10 10 10 10 Từ kết Bảng cho thấy, phương pháp đạt độ tốt với độ thu hồi từ 95  105% 3.4 Giới hạn pháp (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) Giới hạn phát (LOD) phương pháp phân tích xác định theo quy tắc “3” [11] Theo quy tắc này, giới hạn phát tính sau: y = yb + 3 hay y = yb + 3Sb, đó, y tín hiệu ứng với giới hạn phát Biết tín hiệu y tính giới hạn phát từ phương trình đường chuẩn y = a + bC, LOD = (y – a)/b; yb tín hiệu mẫu trắng; b (hoặc Sb) độ lệch chuẩn tín hiệu mẫu trắng Có thể xác định yb Sb sau: tiến hành thí nghiệm để thiết lập phương trình đường chuẩn y = a + bC Từ xác định yb Sb cách chấp Nồng độ Zn sau thêm vào mẫu (ppm) 15,197 16,995 13,496 18,714 19,397 18,006 Độ thu hồi (Rev, %) 96 95 96 105 104 98 nhận yb giá trị y C = 0, suy yb = a Sb = Sy (độ lệch chuẩn tín hiệu đo – độ hấp thụ quang) với Sy tính theo cơng thức sau n [11] :  y i  Yi  i 1 Sb  Sy  ; Ở n 2 đây, yi giá trị thực nghiệm y Yi giá trị tính từ phương trình đường chuẩn Từ phương trình đường chuẩn, biến đổi tính LOD theo cơng thức sau: LOD = 3Sy/b Với b độ dốc đường chuẩn Giới hạn định lượng (LOQ) phương pháp phân tích tính theo cơng thức sau: LOQ = 10Sy/b  3,3 LOD Kết tính tốn LOD LOQ phương pháp trình bày Bảng Bảng Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn y = a + bx Các giá trị Kim loại Zn b a Sy R 0,431 ± 0,009 0,019 ± 0,005 0,009 0,999 63 LOD (ppm) 0,06 LOQ (ppm) 0,20 Lê Huy Bá Độc học môi trường bản, Nxb ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2008 Phạm Luận Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb ĐHQG Hà Nội, 2006 Phạm Luận Những vấn đề sở kỹ thuật xử lý mẫu phân tích, Nxb ĐHTHQG Hà Nội, 1999 Nguyễn Mậu Thành Xác định, đánh giá hàm lượng chì đồng trong nghêu khu vực sơng Gianh phương pháp F-AAS, Tạp chí Hóa học Ứng dụng, Hội Hóa học Việt Nam, số 4(36), tr.1-5, 2016 Nguyễn Mậu Thành, Nguyễn Đình Luyện Phân tích, đánh giá hàm lượng số kim loại thịt cá lóc (Channa maculata) ni khu vực xã Ngư Thủy Bắc, huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình, Tạp chí Hóa học, số 3e12 55, tr 85-89, 2017 Nguyễn Mậu Thành, Nguyễn Thị Nhàn Phân tích, đánh giá hàm lượng đồng kẽm đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Harms) thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng Bình phương pháp F-AAS, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, tập 24, số 4A, tr.162 – 167, 2019 Bộ Y Tế Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT, “Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học hoá học thực phẩm”, Hà Nội, 2007 AOAC International (2012) AOAC Guidelines for Single Laboratory Validation of Chemical Methods for Dietary Supplements and Botanicals AOAC International (1995) Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists, 16th ed., (Arlington, Virginia) 10 Horwitz W., Albert R., The Concept of Uncertainty as Applied to Chemical Measurement, Analyst 122 615-617, 1997 11 Miller J C., Miller J N., Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, Ed 6th, Pearson Education Limited, England, 2010 12 Farkas, A., Salanki, J., & Varanka, I., Heavy metal concentrations in fish of Lake Balaton Lakes and Reservoirs: Research and Management, 5, 271-279, 2000 doi: 10.1046/j.1440-1770.2000.00127 Hàm lượng Zn (mg/kg) Kt qu cho thy, phương pháp F-AAS đạt LOD thấp Zn (0,06 ppm) Từ xác định LOQ 0,20 ppm Kết hợp với kết xây dựng đường chuẩn (mục 3.1), cho rằng, đường chuẩn phù hợp để định lượng Zn mẫu cá khảo sát 3.5 Hàm lượng kẽm thịt số loài cá Các kết hàm lượng Zn thịt số loài cá khu vực sông Gianh thuộc địa bàn huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình qua đợt khảo sát Hình cho thấy: 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 Đợt Đợt CĐ CB CH CM CN Cb Các loài cá Hỡnh Hàm lượng Zn thịt lồi cá sơng Gianh Hàm lượng Zn thịt loài cá khác không nhiều đợt khảo sát, dao động khoảng 3,803 ÷ 9,000 ppm (mg/kg tươi) Hàm lượng Zn trung bình mẫu thịt cá qua đợt khảo sát 7,058 ppm tươi (n  12) hàm lượng nằm phạm vi cho phép theo Quyết định 46/2007/QĐ-BYT Bộ Y tế quy định giới hạn tối đa cho phép chất ô nhiễm thực phẩm (quy định hàm lượng Zn ≤ 100 mg/kg) [7] KẾT LUẬN Phương pháp F-AAS phương pháp thích hợp để xác định hàm lượng kẽm mẫu thịt cá Phương pháp có giới hạn phát thấp, độ độ lặp lại tốt Hàm hượng kẽm thịt sáu loài cá khu vực sơng Gianh nằm khoảng 3,803 ÷ 9,000 mg/kg tươi mức cho phép theo quy định hành Bộ Y tế giới hạn tối đa nhiễm sinh học hố học thực phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 ... lượng Zn mẫu cá khảo sát 3.5 Hàm lượng kẽm thịt số loài cá Các kết hàm lượng Zn thịt số lồi cá khu vực sơng Gianh thuộc địa bàn huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình qua đợt khảo sát Hình cho thấy:...nghiên cứu xác định hàm lượng Zn thịt số lồi cá khu vực sơng Gianh chảy qua địa phận huyện Quảng Trạnh, tỉnh Quảng Bình phương pháp F-AAS THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất Các ống nghiệm,... Phương pháp F-AAS phương pháp thích hợp để xác định hàm lượng kẽm mẫu thịt cá Phương pháp có giới hạn phát thấp, độ độ lặp lại tốt Hàm hượng kẽm thịt sáu lồi cá khu vực sơng Gianh nằm khoảng 3,803