Luận văn thạc sĩ khoa học phân tích các dạng asen trong mẫu môi trường bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với chemometrics

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ PHƢƠNG THÙY PHÂN TÍCH CÁC DẠNG ASEN TRONG MẪU MÔI TRƢỜNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KẾT HỢP VỚI CHEMOMETRICS LuËn v¨n th[.]

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ PHƢƠNG THÙY PHÂN TÍCH CÁC DẠNG ASEN TRONG MẪU MÔI TRƢỜNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HP TH NGUYấN T KT HP VI CHEMOMETRICS Luận văn th¹c sÜ khoa häc Hà Nội - 2012 TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ PHƢƠNG THÙY PHÂN TÍCH CÁC DẠNG ASEN TRONG MẪU MÔI TRƢỜNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYấN T KT HP VI CHEMOMETRICS Chuyên ngành: Hóa phân tích MÃ số: 60.44.29 Luận văn thạc sĩ khoa học Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: GS TS Trần Tứ Hiếu Hà Nội - 2012 BẢNG KÍ HIỆU NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT Bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo (inverse least squares) ILS Hồi qui cấu tử (Principal component regression) PCR Cấu tử (Principal component) PC Phƣơng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá HVG - AAS Dimetylasen DMA Monometylasen MMA DANH MỤC HÌNH Hình Hình 1.1 Một số hình ảnh nạn nhân nhiễm độc As Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm mơ tả trình đo phổ hấp thụ nguyên tử As trang 22 Hình 3.1: Sự phụ thuộc Abs theo nồng độ As(III) 27 Hình 3.2: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ As(III) 28 Hình 3.3: Sự phụ thuộc Abs theo nồng độ As(V) 29 Hình 3.4: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ As(V) vô 29 Hình 3.5: Sự phụ thuộc Abs theo nồng độ DMA 31 Hình 3.6: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ DMA 31 Hình 3.7: Sự phụ thuộc Abs theo nồng độ MMA 32 Hình 3.8: Đƣờng chuẩn xác định riêng rẽ MMA 32 DANH MỤC BẢNG Bảng Trang Bảng 1.1 Một số dạng As đối tƣợng sinh học mơi trƣờng Bảng 2.1: Tóm tắt điều kiện tối ƣu xác định As(III) phƣơng pháp HVG-AAS 22 Bảng 3.1: Hiệu suất khử dạng asen môi trƣờng phản ứng (%) 26 Bảng 3.2: Khoảng tuyến tính phép xác định As(III) 27 Bảng 3.3: Khoảng tuyến tính phép xác định As(V) vơ 28 Bảng 3.4: Khoảng tuyến tính phép xác định DMA 30 Bảng 3.5: Khoảng tuyến tính phép xác định MMA 31 Bảng 3.6: Khoảng tuyến tính đƣờng chuẩn xác định riêng dạng As 33 Bảng 3.7: Kết đo độ hấp thụ quang lặp mẫu trắng môi trƣờng phản ứng khác 35 Bảng 3.8: Kết tính LOD LOQ theo phƣơng pháp hồi qui đa biến PCR 36 Bảng 3.9: Giá trị LOD LOQ phân tích đồng thời dạng As 36 Bảng 3.10: Kết kiểm tra độ cộng tính tín hiệu đo xác định dạng As 37 Bảng 3.11: Ma trận nồng độ 40 dung dịch chuẩn 39 Bảng 3.12: Hệ số PC tính theo hàm SVD 40 Bảng 3.13: Phƣơng sai PC 40 Bảng 3.14 : Nồng độ dạng asen mẫu thực lƣợng asen thêm vào 41 Bảng 3.15: Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng vật liệu bình chứa 42 Bảng 3.16: Ảnh hƣởng vật liệu bình chứa đến chuyển dạng asen 42 Bảng 3.17: Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng pH 44 Bảng 3.18: Ảnh hƣởng pH trình bảo quản mẫu 45 Bảng 3.19 : Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian 46 Bảng 3.20 : Ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình bảo quản mẫu 47 Bảng 3.21 : Ảnh hƣởng oxi hịa tan đến q trình bảo quản mẫu 48 Bảng 3.22 : Ảnh hƣởng lƣợng oxi hòa tan 48 Bảng 3.23 : Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng ion 49 Bảng 3.24 : Ảnh hƣởng ion đến trình bảo quản mẫu 52 Bảng 3.25 : Giá trị Abs khảo sát ảnh hƣởng Fe3+ có mặt EDTA 55 Bảng 3.26: Ảnh hƣởng Fe3+ có mặt EDTA 56 Bảng 3.27: Ma trận nồng độ asen thêm vào mẫu 57 Bảng 3.28: Kết kiểm tra độ lặp lại, độ phƣơng pháp 58 Bảng 3.29: Địa lấy mẫu đặc điểm mẫu 59 Bảng 3.30 Nồng độ thêm chuẩn dạng As vào mẫu dung dịch phân tích 60 Bảng 3.31 Nồng độ dạng thu đƣợc sau tính 60 Bảng 3.32 Hiệu suất thu hồi phƣơng pháp HVG-AAS sử dụng mơ hình PCR 61 Bảng 3.33: Hàm lƣợng dạng As mẫu tính theo phƣơng pháp đƣờng chuẩn (đã tính đến hệ số pha lỗng) 62 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN .2 1.1 SƠ LƢỢC TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM ASEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2 CÁC DẠNG TỒN TẠI TRONG MÔI TRƢỜNG CỦA ASEN 1.2.1 Các dạng asen tồn môi trƣờng 1.2.2 Độc tính dạng Asen 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DẠNG ASEN 1.3.1 Các phƣơng pháp xác định Asen có sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG) 1.3.2 Phƣơng pháp sử dụng hệ tách HPLC kết hợp với detector 10 1.4 ỨNG DỤNG CHEMOMETRICS TRONG PHÂN TÍCH DẠNG ASEN 11 1.4.1 Thuật toán hồi qui đa biến tuyến tính 11 1.4.2 Phân tích dạng As phƣơng pháp HVG – AAS sử dụng Chemometrics 17 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 18 2.1 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1.1 Cơ sở phƣơng pháp 19 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 19 2.2 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM 20 2.2.1 Hóa chất 20 2.2.2 Dụng cụ trang thiết bị đo 21 2.2.3 Các phần mềm tính tốn xử lí 21 2.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 21 2.3.1 Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử Asen 21 2.3.2 Qui trình phân tích 23 2.3.2.1 Qui trình phân tích riêng As(III) 23 2.3.2.2 Qui trình phân tích đồng thời dạng As 23 2.3.3 Các thuật toán hồi qui đa biến 23 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỒI QUY ĐA BIẾN TUYẾN TÍNH PHÂN TÍCH DẠNG ASEN 26 3.1.1 Đƣờng chuẩn xác định dạng asen riêng rẽ môi trƣờng HCl 6M 26 3.1.2 Giới hạn phát hiện(LOD) giới hạn định lƣợng (LOQ) xác định đồng thời dạng asen 34 3.1.3 Kiểm tra tính cộng tính dạng As 36 3.2 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHUYỂN DẠNG ASEN 41 3.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng vật liệu bình chứa đến chuyển dạng As 41 3.2.2 Khảo sát ảnh hƣởng pH đến chuyển dạng As trình bảo quản mẫu 43 3.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian bảo quản mẫu đến trình chuyển dạng 46 3.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng oxi hịa tan đến q trình chuyển dạng 48 3.2.5 Khảo sát ảnh hƣởng ion đến trình bảo quản dạng As 49 3.2.6 Khảo sát ảnh hƣởng Fe3+ có mặt EDTA 54 3.3 ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 57 3.4 ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ 58 3.4.1 Lấy mẫu nƣớc ngầm xử lí sơ mẫu 58 3.4.2 Xác định hàm lƣợng dạng As mẫu thực 59 KẾT LUẬN .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 MỞ ĐẦU Trong đời sống nay, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ngày trở thành mối quan tâm hàng đầu nhân loại Cùng với phát triển cơng nghiệp số lƣợng chất độc phân tán môi trƣờng ngày nhiều hoạt động sản xuất tiêu thụ đa dạng ngƣời Đặc biệt phải kể đến phân tán kim loại nặng vào môi trƣờng gây nên ô nhiễm Một số nguyên tố gây ô nhiễm mang độc tính cao asen (As) đƣợc phân tán nhanh môi trƣờng theo nhiều đƣờng [1, 8] Asen nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho trình sinh trƣởng phát triển động vật thực vật Tuy nhiên hàm lƣợng cao asen gây tác hại to lớn hệ sinh thái Asen cản trở trình quang hợp, gây tƣợng rụng lá, thiếu sắt thực vật Asen gây nhiều bệnh nguy hiểm cho ngƣời nhƣ: Ung thƣ, đột biến, tổn thƣơng nội tạng, bệnh hệ thần kinh, da, phổi bàng quang [ 2,4] Asen có khả tích lũy cao thể sinh vật xâm nhập vào thể qua nhiều đƣờng, mặt khác, y học chƣa có phác đồ điều trị hiệu cho bệnh nhân nhiễm độc As Do đó, hàm lƣợng As mơi trƣờng đƣợc qui định nghiêm ngặt Để xác định hàm lƣợng asen, ta sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhƣ phổ phát xạ (AES), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phổ phát xạ plasma cảm ứng(ICP-AES), phƣơng pháp trắc quang, phƣơng pháp điện hóa…Tuy nhiên phƣơng pháp hầu hết xác định đƣợc tổng hàm lƣợng asen Đối với q trình phân tích xác định lƣợng vết dạng asen có số cơng trình nghiên cứu chủ yếu tập trung nghiên cứu hệ kết hợp sắc kí lỏng hiệu cao (HPLC) kết nối với phận phát nhƣ AAS, AES, AFS, MS, [6, 27] Các hệ đo cho phép tách định lƣợng đồng thời dạng As cách hiệu nhiều đối tƣợng, đặc biệt đối tƣợng sinh học Nhƣng chi phí cho q trình phân tích lớn địi hỏi trang thiết bị đắt tiền nên khơng phải phịng thí nghiệm trang bị đƣợc Vì cần tìm phƣơng pháp sử dụng thiết bị phổ biến để định dạng As mà không cần công đoạn tách Cùng với phát triển mạnh mẽ ngành toán học thống kê tin học ứng dụng, Chemometrics - nhánh hóa học phân tích đại - phát triển nhanh chóng đƣợc ứng dụng ngày rộng Một mảng quan trọng Chemometrics đƣợc nghiên cứu sử dụng hiệu kĩ thuật hồi qui đa biến – thuật toán xác định đồng thời nhiều cấu tử hỗn hợp mà không cần tách loại Thuật toán đƣợc ứng dụng rộng rãi để giải nhiều toán định dạng phức tạp Đối với vấn đề xác định dạng As hỗn hợp, chƣa có nhiều cơng trình nghiên cứu theo hƣớng ƣu điểm lớn so với hƣớng nghiên cứu khác Trong dung dịch asen tồn dạng khác Trong đó, quan tâm chủ yếu đến bốn dạng As(III), As(V), DMA, MMA Tùy thuộc vào thành phần mẫu điều kiện cụ thể q trình bảo quản mẫu, dạng asen chuyển hóa lẫn Vì u cầu cấp thiết đặt phải nghiên cứu trình bảo quản mẫu, tránh chuyển đổi dạng asen q trình bảo quản từ xác định xác dạng asen, đánh giá mức độ nhiễm mơi trƣờng nƣớc để có biện pháp xử lí, hạn chế ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời Vì vậy, chúng tơi lựa chọn đề tài : ‘‘ Phân tích dạng asen mẫu môi trường phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với chemometrics’’ với mục tiêu đặt nghiên cứu trình chuyển dạng asen sở nghiên cứu trƣớc xác định dạng asen kĩ thuật HVG - AAS hồi qui đa biến để định lƣợng dạng asen mẫu nƣớc CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 SƠ LƢỢC TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM ASEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật, làm cho nguy ô nhiễm asen ngày cao As đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp nhƣ dƣợc, sản xuất kính, chất nhuộm, chất độc ăn mịn, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuộc da, ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch nhƣ cơng nghiệp xi măng, nhiệt điện, công nghệ đốt chất thải rắn nguồn gây nhiễm khơng khí, nƣớc As [10, 12] Các ngành công nghiệp khai thác chế biến loại quặng, quặng sunfua, luyện kim tạo nguồn ô nhiễm As việc khai đào mỏ nguyên sinh phơi lộ quặng sunfua, làm gia tăng q trình phong hóa, bào mòn tạo khối lƣợng lớn đất đá thải có lẫn asenopyrit lân cận khu mỏ Tại nhà máy tuyển quặng, asenopyrit đƣợc tách khỏi khống vật có ích phơi khơng khí Asenopyrit bị rửa trôi, dẫn đến hậu lƣợng lớn As đƣợc đƣa vào môi trƣờng xung quanh Những ngƣời khai thác tự đãi quặng thêm vào axit sunphuric, xăng dầu, chất tẩy Asenopyrit sau tách khỏi quặng thành chất thải đƣợc chất đống ngồi trời trơi vào sơng suối, gây nhiễm tràn lan Bên cạnh đó, q trình tự nhiên nhƣ địa chất, địa hóa, sinh địa hóa, làm cho As nguyên sinh có mặt số thành tạo địa chất (các phân vị địa tầng, biến đổi nhiệt dịch quặng hóa sunphua chứa As) tiếp tục phân tán hay tập trung gây ô nhiễm môi trƣờng sống [1, 23, 28] Rất nhiều nghiên cứu thủy địa hóa asen đƣợc tiến hành nhằm giải thích cách đầy đủ chế hình thành, giải phóng asen, nhƣ để đề xuất biện pháp loại trừ ô nhiễm cách có hiệu khả thi.[5] Vấn đề nhiễm asen vấn đề thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học, nhiều tổ chức ngồi nƣớc Sự nhiễm asen đặc biệt nƣớc ngầm đƣợc phát nhiều nơi giới nhƣ Achentina, Mêhico, Chile, Mỹ, Canada, Trung Quốc, Đài Loan, Ấn Độ, Băngladet Việt Nam Một phần lớn ngƣời dân bị nhiễm độc asen mãn tính có mặt asen nƣớc ngầm Ở Mêhico, Chile, Đài Loan, Ấn Độ, Băngladet hàm lƣợng Asen nƣớc cao từ vài trăm đến 1000 μg/L Ở số bang phía Tây nƣớc Mỹ, ngƣời dân phải sử dụng asen cao giới hạn tối đa cho phép 50  g/L[5] ( Tổ chức Y tế Thế giới đƣa giới hạn cho phép hàm lƣợng asen nƣớc ăn 10  g/L từ năm 1993) Ở Châu Á, vùng nhiễm độc asen cao nhƣ Băngladet Ấn Độ, nồng độ asen tóc nƣớc tiểu đƣợc sử dụng phổ biến làm thị cho phơi nhiễm asen mãn tính tạm thời (Awanar et al, 2002) Đặc biệt Băngladet, qua khảo sát 8000 giếng khoan 60 tỉnh tổng số 64 tỉnh nƣớc ngƣời ta thấy có khoảng 51% số giếng khoan có hàm lƣợng asen lớn 0,05 mg/L Theo ƣớc tính dây có khoảng 50 triệu dân sử dụng nƣớc bị ô nhiễm Asen[1] Một điều tra Chakraborti cộng cho thấy tổng số 35.000 mẫu tóc nƣớc tiểu thu thập từ bệnh nhân bị ảnh hƣởng da sống khu vực nhiễm asen nặng nề, có 90% số mẫu vƣợt mức bình thƣờng(Chakraborti et al, 2002,2003) Khi nghiên cứu số tỉnh thuộc Băngladet hàm lƣợng asen nƣớc, tóc nƣớc tiểu lần lƣợt là: 0,01-9 mg/L, 1,1-19,84 mg/Kg 0,05-9,42 mg/L Ở Việt Nam, theo vài báo cáo cho thấy, hàm lƣợng asen lấy từ giếng khoan vùng châu thổ sông Hồng cao Nồng độ asen trung bình tìm thấy 159  g/L[5] Hà Nội, Hà Nam, Hƣng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Hải Dƣơng vùng bị ô nhiễm asen nặng nề Ở đồng sông Cửu Long, nhà khoa học phát giếng khoan có hàm lƣợng asen cao tỉnh Đồng Tháp An Giang[12] Hiện nay, vùng đô thị nông thôn tỉ lệ ngƣời dân sử dụng nƣớc ngầm (nƣớc giếng khoan) có hàm lƣợng asen làm nƣớc ăn cịn nhiều Vì cần phải theo dõi tiến hành điều tra tình trạng nhiễm asen tác động đến mơi trƣờng sức khỏe ngƣời dân, tìm biện pháp giảm thiểu 1.2 CÁC DẠNG TỒN TẠI TRONG MÔI TRƢỜNG CỦA ASEN 1.2.1 Các dạng asen tồn mơi trƣờng Asen có mặt thành phần môi trƣờng: Môi trƣờng đất, môi trƣờng nƣớc mơi trƣờng khơng khí Phần lớn asen tồn địa dạng khoáng phân tán Do q trình tự nhiên nhƣ phong hóa, núi lửa hay hoạt động ngƣời nhƣ khai khoáng, luyện kim, đốt nhiên liệu hóa thạch, cơng nghiệp điện tử bán dẫn, khai thác nƣớc ngầm làm phần asen phân tán vào môi trƣờng Sau phát tán vào môi trƣờng, As tồn nhiều dạng khác tùy theo chất nguồn phát tán, điều kiện phát tán điều kiện môi trƣờng tồn Bảng 1.1 Một số dạng As đối tượng sinh học môi trường Tên gọi Công thức Asin AsH3 Asenit AsO33- Asenat AsO43- Axit dimetylasenic, DMAA Me2AsO2H Axit metylasonic, MMAA MeAsO3H2 Trimetylasin Me3As Oxit trimetylasin, TMAO Me3As+-O- Ion tetrametylasoni Me4As+ Trimetylasoniaxetat Me3As+CH2COO- 10 Asenocholin (2- Me3As+CH2CH2OH STT trimetylasonietanol) 11 Dimetylasinoyletanol Me3As+(O-)CH2CH2OH Các dạng chủ yếu As môi trƣờng nƣớc bốn dạng As(III), As(V), DMA MMA, hai dạng vơ có độc tính cao [2, 4] 1.2.2 Độc tính dạng Asen Asen tính chất hóa học giống với nguyên tố đứng phốtpho Tƣơng tự nhƣ phốtpho, tạo thành ơxít kết tinh, khơng màu, không mùi nhƣ As2O3 As2O5 chất hút ẩm dễ dàng hòa tan nƣớc để tạo thành dung dịch có tính axít, axít asenic (V), tƣơng tự nhƣ axít phốtphoric, axít yếu Asen tạo thành hiđrua dạng khí khơng ổn định, arsin (AsH3) Sự tƣơng tự lớn đến mức Asen thay phần cho phốtpho phản ứng hóa sinh học gây ngộ độc Tuy nhiên, liều thấp mức gây ngộ độc hợp chất Asen hịa tan lại đóng vai trị chất kích thích phổ biến với liều nhỏ nhƣ loại thuốc chữa bệnh cho ngƣời vào kỷ 18.[13] Độ độc asen phụ thuộc vào trạng thái oxi hóa asen, phụ thuộc vào dạng tồn vô hay hữu As(III) độc nhiều so với As(V), asen vô độc nhiều so với asen hữu Qua nhiều nghiên cứu ngƣời ta thấy độ độc giảm dần theo thứ tự: Asin > asenit > asenat > monometyl asenat > dimetyl asenat Dạng xâm nhập vào thể asen dạng vô cơ, đặc biệt Asen(III) dễ hấp thụ vào thể ngƣời qua đƣờng ăn uống Các hợp chất asenit asenat vô bền, có khả hịa tan nƣớc dễ dàng hấp thụ vào dày tế bào thể As(V) đƣợc tiết (chủ yếu qua nƣớc tiểu) nhanh As(III) lực với nhóm thiol (-SH) As(III) cản trở nhóm (-SH) gắn vào enzym giữ lại protein tế bào thể nhƣ keratin đisunfua tóc, móng da As(V) không độc As(III) không gây ức chế hệ enzym Tuy nhiên As(V) lại ngăn cản tổng hợp ATP[4,17] Asen hợp chất tác nhân gây 19 bệnh ung thƣ, đột biến dị thai tự nhiên Đối với thực vật, asen cản trở trình trao đổi chất, làm giảm mạnh suất, đặc biệt môi trƣờng thiếu photpho Đó tai họa mơi trƣờng sức khỏe ngƣời Những biểu bệnh nhân nhiễm độc asen: Nếu nhiễm asen mức độ thấp bị mệt mỏi, buồn nôn, hồng cầu bạch cầu giảm, rối loạn nhịp tim, mạch máu bị tổn thƣơng, gây xảy thai (nếu phụ nữ mang thai) Nếu nhiễm độc asen mãn tính đƣợc biểu từ thay đổi sắc tố da, chứng sạm da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), tổn thƣơng mạch máu, rối loạn cảm giác di động Ngƣời bị nhiễm độc asen lâu ngày xuất hiện tƣợng sừng hóa da, gây sạm sắc tố da hay bệnh Bowen, từ dẫn đến hoại thƣ hay ung thƣ da, viêm răng, khớp, tim mạch, [23, 24 ] Độc tính cao asen hợp chất cịn khả nhiễm độc qua nhiều đƣờng: hơ hấp, tiêu hố, tiếp xúc qua da, đặc biệt As tác nhân gây ung thƣ phận thể [21] Hiện giới chƣa có phƣơng pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc asen, nghiên cứu tập trung vào điều trị triệu chứng sử dụng bổ sung thêm thuốc tăng thải vitamin để thể tự đào thải As Hình 1.1 Một số hình ảnh nạn nhân nhiễm độc As [4] Đối với trồng, hấp thu asen nhiều trồng khơng q lớn, chí đất trồng nhiều asen, trồng thƣờng không chứa lƣợng asen gây nguy hiểm * Cơ chế gây độc [17] Asen vô phá hủy mô hệ hô hấp, gan thận, tác động lên enzim cơng vào nhóm hoạt động -SH enzim làm vơ hiệu hố enzim: As(III) nồng độ cao cịn làm đơng tụ protein, có lẽ As(III) cơng vào liên kết có nhóm sunfua Trong mơi trƣờng yếm khí As(III) tạo hợp chất (CH3)3As độc As(V) dạng AsO43- có tính chất tƣơng tự PO43- thay PO42- gây ức chế enzim, ngăn cản trình tạo ATP chất sản sinh lƣợng sinh học Nó can thiệp làm rối loạn số q trình sinh hóa thể Asen hữu tác động lên tế bào sinh học Các dạng As hữu có tính độc thấp nhiều, số hợp chất As(V) vơ chí khơng độc [36] 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DẠNG ASEN Để xác định hàm lƣợng asen ngƣời ta sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhƣ : Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử ( kỹ thuật lửa không lửa) để xác định tổng lƣợng asen có mẫu[9] Phƣơng pháp cực phổ xác định đƣợc asenit phƣơng pháp cực phổ xung vi phân áp dụng cho khoảng nồng độ tƣơng đối rộng 0,6ppb – 60ppb Phƣơng pháp Von – Ampe hòa tan xác định asen cách điện phân kết tủa làm giàu asen lên bề mặt điện cực sau ghi đƣờng hịa tan[10, 16] Phƣơng pháp trắc quang xác định tổng lƣợng asen việc đo độ hấp thụ quang sản phẩm tạo thành AsH3 với bạc dietyl [3 ] Phƣơng pháp xanh molypden xác định asen cách cho ion asenat phản ứng với amonimolipdat môi trƣờng axit tạo thành phức dị đa axit asenomolipdic màu vàng sau khử dạng phức màu xanh đo độ hấp thụ quang[11] Các phƣơng pháp phân tích thể tích xác định asen phép chuẩn độ iot dung dịch bromat Tuy nhiên tất phƣơng pháp áp dụng xác định tổng lƣợng asen có mẫu Để xác định hàm lƣợng dạng asen ngƣời ta phải sử dụng phƣơng pháp với kỹ thuật cao 1.3.1 Các phƣơng pháp xác định Asen có sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG) Phƣơng pháp dựa nguyên tắc khử hợp chất As dạng asin metylasin sau định lƣợng sản phẩm sinh để tính ngƣợc lại hàm lƣợng hợp chất ban đầu Phƣơng pháp cổ điển xác định As theo hƣớng phƣơng pháp Guizeit - sử dụng Zn axit HCl để khử As đo asin phép đo quang với bạc dietyldithiocacbamat Nhiều cơng trình sau sử dụng NaBH4 làm chất khử thay cho hệ Zn/HCl kết hợp với phận phát khác để định lƣợng asin nhƣ AAS, GC – AAS, GC – MS, [22, 35,36] Tuy nhiên trình xác định cần lƣu ý [32] Thứ nhất, hiệu suất khử dạng As thành asin dẫn xuất asin phụ thuộc nhiều vào môi trƣờng phản ứng nồng độ NaBH4 Mỗi dạng As có mơi trƣờng khử tối ƣu riêng, sở phƣơng pháp xác định đồng thời dạng As mẫu Thứ hai, trình khử xuất xếp lại phân tử dạng asin, đặc biệt có mặt oxi dung dịch Thứ ba, có nhiều ion lạ ảnh hƣởng tới phép đo nhƣ ion kim loại nặng, nitrat, chủ yếu theo hƣớng làm giảm tín hiệu tức giảm độ nhạy phƣơng pháp cách thức ion ảnh hƣởng lên phép đo không nhƣ Số lƣợng cơng trình áp dụng kĩ thuật hidrua hoá xác định As lớn đa dạng [9, 25, 34, 35] cho thấy tính ƣu việt vƣợt trội kĩ thuật này, đặc biệt kết hợp sử dụng hệ sắc kí phận hidrua hoá với detector nhƣ MS hay detector quang khác 1.3.2 Phƣơng pháp sử dụng hệ tách HPLC kết hợp với detector Nhiều cơng trình nghiên cứu theo hƣớng đạt đƣợc thành tựu định việc định lƣợng dạng As nhƣ phát ghi nhận thời gian lƣu dạng chƣa biết Việc sử dụng hệ xác định cho nhiều tiện ích việc xác định hàm lƣợng As, đặc biệt ƣu sử dụng lƣợng mẫu nhỏ nên phù hợp với yêu cầu xác định lƣợng vết nhiều đối tƣợng khác Trong phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu nâng cao ngƣời ta sử dụng cột trao đổi anion Hamilton PRP X – 100 đƣợc sử dụng để tách dạng asen với pha động dung dịch đệm photphat kết hợp với máy hấp thụ nguyên tử phát xạ nguyên tử cao tần cảm ứng để xác định lần lƣợt dạng asen Các tác giả Lê lan Anh, Nguyễn Đình Thuật, Bùi Minh Lý, Phạm Đức Thịnh – Viện Khoa học Công nghệ tiến hành phân tích asen nƣớc trầm tích ven biển kỹ thuật ghép nối sắc ký lỏng hiệu nâng cao phổ hấp thụ nguyên tử Các tác giả A.J Bednar, J.R Garbarino, M.R Burkhardt, J.F Ranville,T.R Wildeman [22] tiến hành xác định hàm lƣợng dạng As mẫu nƣớc tự nhiên với độ nhạy cao (