ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ DUY HÙNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT KẼM VÀ CADIMI TRONG LÁ CHÈ XANH TRÊN ĐỊA BÀN THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON AMPE HÒA TAN Chuyên ngà[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ DUY HÙNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT KẼM VÀ CADIMI TRONG LÁ CHÈ XANH TRÊN ĐỊA BÀN THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON - AMPE HÒA TAN Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS Dương Thị Tú Anh Thái Nguyên, năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Thái Nguyên, tháng năm 2016 Tác giả Vũ Duy Hùng i LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập thực đề tài luận văn thạc sĩ, chun ngành Hóa phân tích, Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên, em nhận ủng hộ, giúp đỡ thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè gia đình Đầu tiên, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Dương Thị Tú Anh, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm q báu để em hồn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, thầy Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu trường Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian có hạn, khả nghiên cứu thân cịn hạn chế, nên kết nghiên cứu cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy giáo, giáo, bạn đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 04 năm 2016 Tác giả Vũ Duy Hùng ii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục kí hiệu chữ viết tắt .iv Danh mục bảng v Danh mục hình vi Mở đầu Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung chè 1.1.1 Đặc điểm thành phần .2 1.1.2 Công dụng chè .2 1.1.3 Phân loại chè 1.1.4 Nguồn gốc chè .3 1.1.5 Vài nét chè Thái Nguyên 1.2 Cơng dụng đặc tính Kẽm Cadimi 1.2.1 Cơng dụng đặc tính Kẽm 1.2.2 Công dụng độc tính Cadimi .8 1.3 Một số phương pháp phân tích xác định vết kim loại nặng .9 1.4 Giới thiệu phương pháp Von-Ampe hòa tan .10 1.4.1 Nguyên tắc phương pháp Von-Ampe hòa tan .10 1.4.2 Ưu điểm phương pháp Von-Ampe hòa tan 11 1.4.3 Nhược điểm phương pháp Von-Ampe hòa tan .11 1.4.4 Một số loại điện cực thường phương pháp Von-Ampe hòa tan 12 1.5 Tổng quan nghiên cứu loại điện cực biến tính xác định hàm lượng kim loại nặng chè xanh nước giới 13 1.5.1 Điện cực cacbon biến tính 13 1.5.2 Các loại điện cực biến tính khác 15 iii 1.5.3 Tổng quan cơng trình khoa học nước giới nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng chè xanh 15 1.6 Tiêu chuẩn số kim loại nặng chè sản phẩm chè 18 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất .19 2.1.1 Thiết bị dụng cụ 19 2.1.2 Hóa chất 19 2.2 Nội dung nghiên cứu .20 2.3 Phương pháp nghiên cứu .20 2.3.1 Tiến trình thí nghiệm theo phương pháp Von-Ampe hịa tan 20 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Điện cực làm việc (WE) 25 3.2 Nghiên cứu đặc tính điện hóa điện cực làm việc (BiF/CNTPE) .25 3.2.1 So sánh điện cực cacbon nanotubes paste với điện cực Glassy cacbon .25 3.2.2 Lựa chọn chất tạo màng thích hợp cacbon nanotubes paste 26 3.2.3 Lựa chọn dung dịch làm thành phần 28 3.2.4 Bản chất xuất peak hòa tan Zn Cd .29 3.3 Nghiên cứu, lựa chọn điều kiện tối ưu cho phép ghi đo xác định đồng thời Zn(II) Cd(II) 30 3.3.1 Nghiên cứu lựa chọn thời gian sục khí N2 đuổi oxi hịa tan 30 3.3.2 Nghiên cứu lựa chọn pH tối ưu 32 3.3.3 Nghiên cứu lựa chọn thời gian điện phân làm giàu .34 3.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng điện phân 35 3.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ quay điện cực 37 3.3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chất tạo màng 39 3.3.7 Ảnh hưởng tốc độ quét 40 3.4 Đánh giá độ đúng, độ lặp phép đo, giới hạn phát giới hạn định lượng phương pháp 43 3.4.1 Đánh giá độ phép đo 43 3.4.2 Đánh giá độ lặp phép đo 44 iv 3.4.3 Giới hạn phát (Limit of Detection - LOD) 45 3.4.4 Giới hạn định lượng (Limit Of Quantificati0n - LOQ) 46 3.5 Xác định hàm lượng Zn Cd mẫu phân tích 46 3.5.1 Vị trí lấy mẫu .46 3.5.2 Lấy bảo quản mẫu trước phân tích 48 3.5.3 Quy trình phân hủy mẫu phân tích 48 3.5.4 Kết phân tích .48 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Tiếng Việt Tiếng Anh Ký hiệu Dòng đỉnh hòa tan Peak current Điện cực màng bitmut Bismuth Film Electrode BiFE Điện cực giọt thủy ngân treo Mercury Drop Elactrode HMDE Điện cực làm việc Working Electrode Điện cực paste ống nano Carbon nanotubes paste cacbon electrode Điện cực Bismust ống Bismuth film /Carbon nanotubes Ip WE CNTPE BiF/CNT nano cacbon paste electrode Điều kiện thí nghiệm Experimental conditions Độ lệch chuẩn Standard Deviation Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation RSD 10 Độ thu hồi Recovery Rev 11 Giới hạn định lượng Limit of quantification LOQ 12 Giới hạn phát Limit of detection LOD 13 Nồng độ phần tỷ Part per billion ppb 14 Oxy hòa tan Dissolve Oxygen DO 15 Than thủy tinh Glassy carbon GC 16 Thế đỉnh Peak potential Ep 17 Thế điện phân làm giàu Deposition potential Edep 18 Thế làm điện cực Cleaning potential EClr 19 Thời gian điện phân làm giàu Deposition time tdep iv PE ĐKTN S 20 Thời gian làm điện cực Cleaning time tcls 21 Thời gian nghỉ Rest time trest 22 Tốc độ quay điện cực The rotating speed of electrode w 23 Tốc độ quét Sweep rate v 24 Von-ampe hòa tan anot Anodic Stripping Voltammetry ASV 25 Von-ampe hòa tan catot Cathodic Stripping Voltammetry CSV 26 Xung vi phân Differential Pulse DP 27 Ống nano cacbon Carbon nanotubes CNT 28 Điện cực màng thủy ngân Mecury film electrode MFE 29 Thời gian sục khí tsk v DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết kim loại Bảng 1.2 Tiêu chuẩn kim loại nặng cho phép chè sản phẩm chè 18 Bảng 3.1 Kết so sánh Ip Zn(II) Cd(II) hai điện cực GC CNTPE 26 Bảng 3.2 Kết so sánh Ip Zn(II) Cd(II) hai điện cực GC CNTPE 27 Bảng 3.3 Giá trị đỉnh píc E p Zn(II), Cd(II) đệm axetat 29 Bảng 3.4 Các giá trị Ip Zn(II), Cd(II) tương ứng với thời gian sục khí (t sk ) khác 31 Bảng 3.5 Các giá trị Ip Zn(II), Cd(II) tương ứng với pH khác 33 Bảng 3.6 Các giá trị Ip Zn(II), Cd(II) thời gian điện phân làm giàu khác 34 Bảng 3.7 Giá trị Ip Zn(II), Cd(II) điện phân (E đf) khác 36 Bảng 3.8 Các giá trị Ip Zn(II) Cd(II) Tốc độ quay điện cực ( ) khác 38 Bảng 3.9 Các giá trị Ip Zn(II) Cd(II) giá trị [Bi 3+ ] tạo màng khác 39 Bảng 3.10 Các giá trị Ip Zn(II) Cd(II) giá trị tốc độ quét khác 41 Bảng 3.11 Các điều kiện thí nghiệm thích hợp cho phép ghi đo xác định đồng thời Zn(II) Cd(II) 42 Bảng 3.12 Kết phân tích Zn 2+ Cd 2+ mẫu dung dịch chuẩn 43 Bảng 3.13 Các giá trị Ip Zn(II) Cd(II) 10 lần đo lặp lại 44 Bảng 3.14 Địa điểm thời gian lấy mẫu 47 Bảng 3.15 Hàm lượng Zn, Cd mẫu phân tích 49 v DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.1 Một số hình ảnh điện cực chế tạo 25 Hình 3.2 Các đường DPASV Zn(II) Cd(II) đo điện cực GC điện cực CNTPE 26 Hình 3.3 Đường DPASV Zn(II) Cd(II) điện cực cacbon nanotubes paste với màng khác 27 Hình 3.4 Đường DPASV Zn(II), Cd(II) đệm khác 28 Hình 3.5 Đường DPASV khi: 1) khơng có đệm axatat 30 Hình 3.6 Các đường DPASV Zn(II), Cd(II) thời gian sục khí khác 31 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc IP Cd(II) Zn(II) vào thời gian sục khí 32 Hình 3.8 Các đường DPASV Zn(II), Cd(II) dung dịch đệm axetat 32 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc IP Cd(II) Zn(II) vào pH dung dịch đệm 33 Hình 3.10 Đường DPASV Zn(II), Cd(II) thời gian điện phân làm giàu khác 34 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc IP Cd(II) Zn(II) vào thời gian điện phân làm giàu 35 Hình 3.12 Các đường DPASV Zn(II), Cd(II) điện phân làm giàu khác 36 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc IP Cd(II) Zn(II) vào điện phân (Eđf) 37 Hình 3.14 Các đường DPASV khảo sát ảnh hưởng tốc độ quay điện cực đến dòng đỉnh hòa tan Ip Zn(II) Cd(II) 37 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc giá trị IP Cd(II) Zn(II) vào tốc độ quay điện cực 38 vi Từ kết thấy giá trị Ip Zn(II) Cd(II) lần đo khác có sai khác khơng đáng kể, điều cho thấy phép đo có độ lặp tốt 3.4.3 Giới hạn phát (Limit of Detection - LOD) Có cách tính LOD, cụ thể là: Cách 1: Tiến hành thí nghiệm để lập phương trình đường chuẩn, từ xác định Sy (độ lệch chuẩn tín hiệu y đường chuẩn) chấp nhận Sy = Sb Như GHPH nồng độ chất phân tích cho tín hiệu 3Sy Từ phương trình đường chuẩn tính nồng độ chất phân tích Cách tiến hành nhanh khơng thật xác chấp nhận phụ thuộc tín hiệu vào nồng độ mà thơng thường đường chuẩn lập thường có khoảng nồng độ cách xa GHPH Cách 2: Tiến hành n thí nghiệm xác định nồng độ mẫu chuẩn, thu giá trị ybi (i = 1, 2, , n), từ tính tốn đại lượng giá trị trung bình X , độ lệch chuẩn S GHPH theo công thức: X= S= y (2.1) bi n (y bi X ) (2.2) n 1 Trong đó: n số lần đo n-1 số bậc tự Nếu nồng độ mẫu chuẩn C GHPH tính theo cơng thức (2.3) LOD = 3.C.S X (2.3) Sử dụng kết ghi đo phần đánh giá độ chụm phép đo để tính GHPH theo cách với IP(tb) kí hiệu dịng đỉnh hịa tan trung bình chúng tơi thu kết sau: + Với Zn(II): IP(tb) = 2672 nA ; Độ lệch chuẩn: S = 10,32 45 LOD = 3.C.S = 1,78 10-9 M X + Với Cd(II): IP(tb= 1561 nA ; Độ lệch chuẩn: S = 5,67 LOD = 3.C.S = 4,86 10 -9 M X 3.4.4 Giới hạn định lượng (Limit Of Quantification - LOQ) Giới hạn định lượng xem nồng độ thấp chất phân tích mà hệ thống định lượng với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín hiệu mẫu trắng (hay tín hiệu nền) đạt độ tin cậy 95% Thường người ta chấp nhận tính giới hạn định lượng theo cơng thức (2.4): LOQ = 10 S LOD B (2.4) B độ dốc đường chuẩn, độ nhạy phương pháp S độ lệch chuẩn tín hiệu y đường chuẩn Giới hạn định lượng lần giới hạn phát lần độ chênh lệch chuẩn mẫu trắng Giới hạn định lượng tính theo cơng thức (2.4): + Với Zn(II): LOQ LOD = 5,34 10-9 M + Với Cd(II): LOQ LOD = 4,44 10-8 M 3.5 Xác định hàm lượng Zn Cd mẫu phân tích 3.5.1 Vị trí lấy mẫu Việc xác định vị trí lấy mẫu vùng lấy mẫu tùy thuộc vào mục đích phép phân tích Mục đích đề tài nghiên cứu xác định hàm lượng Zn Cd chè xanh số địa điểm khác thuộc địa bàn Thái Nguyên Từ có nhận xét sơ phân bố hàm lượng Zn Cd vùng đất khác nhau, với kỹ thuật canh tác, chăm bón khác Chúng tơi tiến hành lấy mẫu địa điểm khác (được trình bày cụ thể bảng 3.14) đợt: 46 Bảng 3.14 Địa điểm thời gian lấy mẫu STT ĐỊA ĐIỂM LẤY MẪU THỜI GIAN KÝ HIỆU MẪU Nhà ông Nam, Thái Sơn 1, xã Quyết thắng, TPTN 28/11/2015 QT1 Nhà bà Hương, KCN Quyết Thắng, xã Quyết Thắng, 28/11/2015 QT2 Nhà anh Tâm, Tổ 10, xã Quyết Thắng, TPTN 28/11/2015 QT3 Nhà bà Lam, Thái Sơn 2, xã Quyết Thắng, TPTN 28/11/2015 QT4 Nhà anh Quang, Trung Thành, xã Quyết Thắng, TPTN 28/11/2015 QT5 Nhà anh Toàn, Tổ 11, xã Quyết Thắng, TPTN 28/11/2015 QT6 Nhà ông Thắng, gần UBND xã Quyết Thắng,TPTN 28/11/2015 QT7 Nhà chị Xuân, xóm Nước Hai, xã Quyết Thắng,TPTN 28/11/2015 QT8 Nhà chị Lý, Độc 7, Kim Phương, Định Hóa, TN 16/12/2015 ĐH1 10 Nhà bác Cường, Làng Há, Lam Vĩ, Định Hóa, Thái Nguyên 16/12/2015 ĐH2 11 Nhà ơng Đềm, Linh Thơng, Định Hóa, Thái Nguyên 16/12/2015 ĐH3 12 Nhà chị Quyên, Gốc Hồng, Quy Kỳ, Định Hóa, TN 16/12/2015 ĐH4 13 Nhà Hiển, Kim Tiến, Kim Sơn, Định Hóa, Thái Nguyên 16/12/2015 ĐH5 14 Nhà anh Quý, Độc 10, Kim Phương, Định Hóa,TN 16/12/2015 ĐH6 15 Nhà bà Hoa , Tân Dương, Định Hóa, TPTN 16/12/2015 ĐH7 16 Nhà ơng Nam, Thái Sơn 1, xã Quyết thắng, TPTN 5/2/2016 QT9 17 Nhà bà Hương, KCN Quyết Thắng, xã Quyết Thắng, 5/2/2016 QT10 18 Nhà anh Tâm, Tổ 10, xã Quyết Thắng, TPTN 5/2/2016 QT11 19 Nhà bà Lam, Thái Sơn 2, xã Quyết Thắng, TPTN 5/2/2016 QT12 20 Nhà anh Quang, Trung Thành, xã Quyết Thắng, TPTN 5/2/2016 QT13 21 Nhà anh Toàn, Tổ 11, xã Quyết Thắng, TPTN 5/2/2016 QT14 47 22 Nhà ông Thắng, gần UBND xã Quyết Thắng,TPTN 5/2/2016 QT15 23 Nhà chị Xuân, xóm Nước Hai, xã Quyết Thắng,TPTN 5/2/2016 QT16 24 Nhà chị Lý, Độc 7, Kim Phương, Định Hóa, TN 20/3/2016 ĐH8 25 Nhà bác Cường, Làng Há, Lam Vĩ, Định Hóa, Thái Nguyên 20/3/2016 ĐH9 26 Nhà ơng Đềm, Linh Thơng, Định Hóa, Thái Ngun 20/3/2016 ĐH10 27 Nhà chị Quyên, Gốc Hồng, Quy Kỳ, Định Hóa, TN 20/3/2016 ĐH11 28 Nhà Hiển, Kim Tiến, Kim Sơn, Định Hóa, Thái Nguyên 20/3/2016 ĐH12 29 Nhà anh Quý, Độc 10, Kim Phương, Định Hóa,TN 20/3/2016 ĐH13 30 Nhà bà Hoa , Tân Dương, Định Hóa, TPTN 20/3/2016 ĐH14 3.5.2 Lấy bảo quản mẫu trước phân tích Các mẫu chè lấy địa điểm khác nhau, địa bàn Thái Nguyên vào buổi sáng sớm, hái tránh làm dập hay nát Sau lấy về, mẫu bảo quản tủ lạnh để giữ chè tươi chưa dùng tới Nhưng để đảm bảo tính xác kết phân tích.là nên xử lí mẫu sau lấy [9] 3.5.3 Quy trình phân hủy mẫu phân tích 3.5.4 Kết phân tích Để xác định đồng thời hàm lượng Cd Zn mẫu nghiên cứu tiến hành phân tích dựa điều kiện thí nghiệm tham khảo [2], [3] lựa chọn Mỗi mẫu nghiên cứu chúng tơi tiến hành phân tích lặp lại lần Kết phân tích trung bình thể bảng 3.15: 48 Bảng 3.15 Hàm lượng Zn, Cd mẫu phân tích Mẫu Hàm lượng (µg/g) QT1 Zn 26,94 ± 5,05 Cd 1,10 ± 0,180 QT2 49,47 ± 1,84 QT3 QT4 Mẫu Hàm lượng (µg/g) QT16 Zn 20,45 ± 0,07 Cd 0,25 ± 0,06 0,44 ± 0,01 ĐH1 34,04 ± 7,04 0,47 ± 0,01 32,16 ± 1,26 35,54± 1,15 0,22 ± 0,02 0,31 ± 0,03 ĐH2 ĐH3 49,46 ± 2,97 26,43 ± 1,14 0,49 ± 0,03 0,39 ± 0,06 QT5 16,94 ± 1,95 0,34± 0,01 ĐH4 25,84± 2,82 0,45 ± 0,01 QT6 27,33 ± 1,56 2,85 ± 0,32 ĐH5 27,22 ± 2,27 0,85± 0,03 QT7 QT8 20,52 ± 1,48 22,20 ± 1,37 0,73 ± 0,25 1,72 ± 1,12 ĐH6 ĐH7 16,31± 1,66 23,90 ± 1,93 0,68 ± 0,02 0,17 ± 0,01 QT9 30,95 ± 1,21 0,75 ± 0, 01 ĐH8 32,72 ± 3,06 0,51 ± 0,02 QT10 QT11 QT12 QT13 QT14 38,18 ± 3,36 16,93± 1,23 35,54± 1,15 15,74 ± 4,69 28,09 ± 1,17 0,43 ± 0,16 0,41 ± 0,04 0,31 ± 0,03 0,34 ± 0,05 1,31 ± 0,03 ĐH9 ĐH10 ĐH11 ĐH12 ĐH13 44,72 ± 3,25 27,78±1,55 21,73± 1,98 24,11 ± 1,79 17,93 ± 1,98 0,53 ± 0,04 0,36± 0,04 0,51 ± 0,01 0,76± 0,02 0,74 ± 0,02 QT15 19,50 ± 1,56 0,58 ± 0,05 ĐH14 18,42± 1,22 0,19 ± 0,01 Trên sở số liệu thu xây dựng biểu đồ biểu diễn hàm lượng Zn Cd có chè xanh địa điểm khác thuộc khu vực tỉnh Thái Nguyên Kết thể hình sau : 50 40 30 Zn 20 10 QT1 QT2 QT3 QT4 QT5 QT6 QT7 QT8 Mẫu lấy ngày 28/11/2015 Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) chè xanh Quyết Thắng ngày 28/11/2015 49 40 30 20 Zn 10 QT9 QT10 QT11 QT12 QT13 QT14 QT15 QT16 Mẫu lấy ngày 5/2/2016 Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) chè xanh Quyết Thắng ngày 5/2/2016 3.0 2.5 2.0 1.5 Cd 1.0 0.5 0.0 QT1 QT2 QT3 QT4 QT5 QT6 QT7 QT8 Mẫu lấy ngày 28/11/2015 Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) chè xanh Quyết Thắng ngày 28/11/2015 1.4 1.2 1.0 0.8 Cd 0.6 0.4 0.2 0.0 QT9 QT10 QT11 QT12 QT13 QT14 QT15 QT16 Mẫu lấy ngày 5/2/2016 Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) chè xanh Quyết Thắng ngày 5/2/2016 50 50 40 30 20 Zn 10 ĐH1 ĐH2 ĐH3 ĐH4 ĐH5 ĐH6 ĐH7 Mẫu lấy ngày 16/12/2015 Hình 3.26 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) chè xanh Định Hóa ngày 16/12/2015 60 40 Zn 20 ĐH8 ĐH9 ĐH10 ĐH11 ĐH12 ĐH13 ĐH14 Mẫu lấy ngày 20/3/2016 Hình 3.27 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) chè xanh Định Hóa ngày 20/3/2016 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 Cd 0.3 0.2 0.1 0.0 ĐH1 ĐH2 ĐH3 ĐH4 ĐH5 ĐH6 ĐH7 Mẫu lấy ngày 16/12/2015 Hình 3.28 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) chè xanh Định Hóa ngày 16/12/2015 51 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 Cd 0.3 0.2 0.1 0.0 ĐH8 ĐH9 ĐH10 ĐH11 ĐH12 ĐH13 ĐH14 Mẫu lấy ngày 20/3/2016 Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) chè xanh Định Hóa ngày 20/3/2016 45 40 35 30 25 20 15 10 Zn QT9 QT10 Q T11 QT12 Q T13 Q T14 Q T15 QT16 ĐH9 ĐH10 ĐH11 ĐH12 ĐH13 ĐH14 Mẫu Hình 3.30 Đồ thị so sánh Hàm lượng Zn (µg/g) mẫu chè Định Hóa Quyết Thắng đợt 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 Cd 0.4 0.2 0.0 Q T9 Q T10 Q T11 Q T12 Q T13 Q T14 Q T15 Q T16 ĐH ĐH 10 ĐH 11 ĐH 12 ĐH 13 ĐH 14 Mẫu Hình 3.31 Đồ thị so sánh Hàm lượng Cd (µg/g) mẫu chè Định Hóa Quyết Thắng đợt 52 45 40 35 30 25 Zn 20 15 10 QT9 QT10 QT11 QT12 QT13 QT14 QT15 QT16 ĐH9 ĐH10 ĐH11 ĐH12 ĐH13 ĐH14 Mẫu Hình 3.32 Đồ thị so sánh Hàm lượng Zn (µg/g) mẫu chè Định Hóa Quyết Thắng đợt 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 Cd 0.4 0.2 0.0 QT9 QT10 QT11 QT12 QT13 QT14 QT15 QT16 ĐH9 ĐH10 ĐH11 ĐH12 ĐH13 ĐH14 Mẫu Hình 3.33 Đồ thị so sánh Hàm lượng Cd (µg/g) mẫu chè Định Hóa Quyết Thắng đợt Qua kết phân tích, chúng tơi nhận thấy: Trong mẫu chè có chứa hàm lượng kim loại Kẽm Cadimi Ở địa điểm lấy mẫu khác có chênh lệch hàm lượng kim loại Kẽm Cadimi khác có chênh lệch rõ nét Hàm lượng kim loại Kẽm mẫu từ (18,833-36,697)µg/g, hàm lượng kim loai Cadimi ( 0,248 – 0,849 )µg/g Khu vực lấy mẫu chè địa điểm thuộc xã Quyết Thắng huyện Định Hóa Thái Ngun Đây khu vực có khí hậu đất đai thuận lợi Người dân trồng sản xuất chè chủ yếu theo phương pháp thủ công truyền thống 53 So sánh hàm lượng Zn Cd mẫu thuộc khu vực xã Quyết Thắng huyện Định Hóa với ta thấy: Hàm lượng Zn cao hàm lượng Cd nhiều Hàm lượng Zn mẫu QT2 thuộc khu vực xã Quyết Thắng cao (49,466±1,84µg/g) thấp mẫu QT13 (15,738±4,69µg/g) chênh lệch 30,738 µg/g Hàm lượng Cd cao mẫu QT6 (2,852±0,321) thấp mẫu ĐH7(0,178±0,01µg/g) chênh lệch 0,333µg/g Nguyên nhân dẫn đến chênh lệch hàm lượng Kẽm Cadimi thổ nhưỡng, thành phần kim loại có đất, mẫu lấy thời điểm khác nên lượng thuốc trừ sâu, thuốc kích thích chè hấp thụ khác nhau, chất thải đặc trưng vùng khác Hàm lượng kim loại Kẽm mẫu QT2 QT10, ĐH2 ĐH9 hàm lượng Cadimi mẫu QT1, QT6, QT8, QT14 địa điểm có hàm lượng tương đối lớn Bởi mẫu chè đa số lấy từ khu vực sản xuất lớn, trục đường có nhiều xe qua lại có khu cơng nghiệp hoạt động Nên chè xanh dễ bị nhiễm kim loại nặng Các mẫu chè QT5, QT13, ĐH7, ĐH14 có hàm lượng kim loại Kẽm Cadimi thấp khu vực lấy mẫu nơi người dân không tập trung khai thác chè, có vài hộ gia đình có vườn chè nên việc sử dụng thuốc khích thích, hay trừ sâu cho chè khơng thường xuyên, nơi hẻo lánh người xe qua lại vườn chè trồng sườn đồi sau nhà nên lượng khí thải khói xe giảm đáng kể Như vậy, 30 mẫu chè phân tích tìm thấy kim loại Zn Cd Lượng Zn mẫu cao gần có khu cơng nghiệp nên chất thải, nước thải hay khí thải từ khu cơng nghiệp có ảnh hưởng nhiều tới hàm lượng kim loại Kẽm Cadimi có chè Mặt khác, có mỏ khai thác đá, khai thác khống sản có sử dụng thuốc nổ, mìn để phục vụ cho việc khai thác nên tác động xấu tới môi trường xung quanh Từ yếu tố mà nguồn đất, nguồn nước chịu tác động xấu, điều làm ảnh hưởng khơng tốt tới trồng nên nguyên nhân dẫn đến hàm lượng Cd, Zn cao 54 So sánh kết thực nghiệm phân tích với “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm ” quy định công báo số 535+536 / năm 2011 BYT thấy hầu hết tất mẫu chè giới hạn cho phép Do nói chè xanh vùng khảo sát an toàn cho sức khỏe người 55 KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu phương pháp xác định Kẽm Cadimi chè xanh số khu vực Thái Nguyên phương pháp Von-Ampe hịa tan, chúng tơi đạt số kết sau: Đã nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời hàm lượng Zn Cd là: Dung dịch axetat: pH = 4,7; điện phân làm giàu: Eđp= - 1,40V; thời gian điện phân: 30s; thời gian sục đuổi khí oxi hịa tan: 60s; tốc độ khuấy: 2000v/phút; tốc độ quét thế: 25mV/s; thoảng quét thế: -1,40 0,45V Đã áp dụng điều kiện tối ưu lựa chọn vào việc phân tích mẫu dung dịch chuẩn để đánh giá độ đúng, độ chụm, giới hạn phát giới hạn định lượng phương pháp Kết cho thấy phương pháp có độ đúng, độ chụm tốt, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng phương pháp Zn(II) 1,78 10-9 M 5,34 10-9 M ; Cd(II) 4,86 10-9 M 4,44 10-8 M Đã nghiên cứu phân bố Zn Cd chè xanh số địa điểm khác thuộc địa bàn Thái Nguyên Kết phân tích cho thấy: - Hàm lượng Zn Cd mẫu địa điểm khác khác - Trong mẫu phân tích, hàm lượng Zn lớn nhiều so với hàm lượng Cd - Phần lớn hàm lượng Cadimi Kẽm nằm giới hạn cho phép, bên cạnh có số mẫu có hàm lượng Cd cao so với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm” quy định công báo số 535+536/ năm 2011 BYT Tuy nhiên hàm lượng hai kim loại địa điểm cao không nhiều so với mẫu chè an tồn nên kết luận chè xanh Thái Nguyên chưa bị nhiễm kim loại nặng Cadimi Kẽm Tuy nhiên, cần phải có biện pháp cải tạo đất quản lý thích hợp để tránh khắc phục tình trạng nhiễm nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, thương hiệu "Đệ danh trà" chè xanh Thái Nguyên 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Vũ Thị Giang (2015), Nghiên cứu chế tạo điện cực cacbon nano biến tính định hướng ứng dụng, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học sư phạm-ĐH Thái Nguyên [2] Cao Văn Hoàng, Dương Thị Tú Anh, Trịnh Xuân Giản, Trịnh Anh Đức, Tống Thị Thanh Thủy, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Hợp (2010), “Nghiên cứu phát triển điện cực nano cacbon paste phủ lớp màng bitmut để xác định lượng vết In3+ Pb2+ phương pháp von - ampe hịa tan anơt ”, Tạp chí Hóa học – Tập 48, số 4C, trang 437- 441 [3] Cao Văn Hoàng, Dương Thị Tú Anh, Trịnh Xuân Giản, Trịnh Anh Đức, Từ Vọng Nghi, Cao Thế Hà, Nguyễn Văn Hợp, Nguyễn Thị Liễu (2010), “Nghiên cứu xác định đồng thời hàm lượng vết In, Cd, Pb phương pháp von ampe hịa tan anơt với lớp màng bitmut điện cực paste nano cacbon”, Tạp chí Hóa học – Tập 48, số4C, năm 2010, trang 479-484 [4] Cao Văn Hoàng, Trịnh Xuân Giản, Đinh Thị Trường Giang, Dương Thị Tú Anh (2011), “Determination of trace metals by anodic stripping volammetry using a bismuth-modified nano silver and carbon nanotube electrode – Phân tích lượng vết số kim loại nặng phương pháp Von-Ampe hòa tan sử dụng điện cực màng bitmut biến tính điện cực nano bạc ống cacbon nano”, Tạp chí Khoa học Công nghệ –Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Tập 49, số 3A, năm 2011, trang 125-133 [5] Cao Văn Hoàng (2012), Nghiên cứu xác định đồng thời lượng vết số kim loại nặng nước tự nhiên phương phá Von-Ampe hòa tan sử dụng điện cực màng bitmut Paste nano cacbon, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam [6] Nguyễn Văn Hợp, Bùi Thị Ngọc Bích, Nguyễn Hải Phong,Võ Thị Bích Vân (2012), “Nghiên cứu xác định cadmi, chì đồng phương pháp von-ampe hòa tan anot sử dụng điện cực màng thủy ngân paste carbon”, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, tập 74b, số 5, trang 65-74 57 [7] Trần Chương Huyến, Lê Thị Hương Giang, Hoàng Tuệ Trang (2005), Điện cực Bi khả ứng dụng phân tích lượng vết phương pháp vonampe hịa tan, Tuyển tập cơng trình khoa học tham gia Hội nghị khoa học phân tích hóa, lý sinh học Việt Nam lần thứ hai, tr 215 - 221 [8] Nguyễn Như Lâm (2014), Nghiên cứu xác định hàm lượng Cd Pb chè xanh Thái Nguyên, Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên [9] Phạm Luận (2010), Các phương pháp lấy mẫu xử lý mẫu, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội [10] Nguyễn Đình Luyện, Bùi Tuấn Minh, Nguyễn Duy Lưu, Cao Văn Hoàng (2010), “Nghiên cứu điều kiện tối ưu để xác định lượng vết chì phương pháp von-ampe hòa tan, sử dụng điện cực màng thủy ngân cacbon nano”, Tạp chí Khoa học Giáo dục, Trường ĐH Sư phạm Huế, số 3(15), tr.53-61 [11] Đỗ Thị Nga (2013), Nghiên cứu việc xác định kẽm mangan chè xanh thái nguyên phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, Luận văn thạc sĩ Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên [12] Từ Vọng Nghi, Hồng Thọ Tín, Nguyễn Văn Hợp, Trần Cơng Dũng, Nguyễn Hải Phong (2004), “Phát triển điện cực màng Bismut để xác định Cu, Pb, Cd Zn phương pháp Von-ampe hịa tan anot”, Tạp chí Hóa, Lý Sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội Tập 9, Số trang 60 [13] Nguyễn Thu Phương, Trịnh Xuân Giản (2014), “Điện cực biến tính bitmut oxit xác định vết kim loại phương pháp Von- Ampe hòa tan anot”, Tạp chí phân tích hóa, lí sinh học, tập 19 số 3, trang 58-63 [14] Đặng Quốc Trung (2011), Xác định hàm lượng Asen chè xanh phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, Luận văn thạc sĩ Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên [15] Lê Thị Vân (2012), Xác định hàm lượng Cu Cr chè xanh Thái Nguyên phương pháp phổ hấp thụ Nguyên tử, Luận văn thạc sĩ Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên 58 Tài liệu Tiếng Anh [16] Augustine Donkor, Charles Kuranchiea, Paul Osei-Fosua, Stephen Nyarkoa and Louis Doamekpora (2015), “Assessment of Essential Minerals and Toxic Trace Metals in Popularly Consumed Tea Products in Ghana, A Preliminary Study ”, Research Journal of Chemical and Environmental Sciences Res J Chem Environ Sci vol [1] February 2015: 49-55 [17] B Srividhya, R Subramanian And V.Raj (2011), Determination of lead, manganese, copper, zinc, cadmium, nickel and chromium in tea leaves, International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, vol3, Issue [18] L Polechońska, M Dambiec, A Klink, A Rudecki (2015), Concentrations and solubility of selected trace metals in leaf and bagged black teas commercialized in Poland, Volume 23, Issue 3, Pages 486–492 [19] Pumera Mertin, Llopis Xavier, Valle Manel del (2005), “New materials for electrochemical sensing IV: Carbon nanotubes”, Analytical chemistry, vol24, pp 826-838 [20] Sandeep Kumar Vashist, Dan Zheng, Khalid Al-rubeaab, John H.T Luong, FwuShan Sheu, (2010), “Advances in carbon nanotubes based electrochemical sensors for bioanalytical applications”, Biotechnology Advances, pp.1-20 [21] Soomro M.T.Zahir E Mohiuddin Setal (2008), “Quantitative Assessment of Metals in Local Brands of Tea in Pakistan”, Pakistan Journal of Biological Sciences 11, pp: 285-289 [22] Svancara.I, Walcarius.A, Kalcher.K, Vytras.K (2009), “Carbon paste electrodes in the new millennium”, Cent Eur J Chem 7(4), pp 598-656 [23] Wang J Lu J Hocevar S.B Ogorevc B (2001), “Bismuth-coated screen-printed electrodes for stripping voltammetric measurements of trace lead”, Electroanalysis 13 (1), pp 13-16 [24] Wang J.,Thongngamdee S., Lu D (2006), “Adsorption stripping voltammetric measurements of trade molybdenum at the bismuth film electrode”, Electroanalysis 18 (1), pp 59-63 [25] Wen-Si Zhong, Ting Ren, Li-Jiao Zhao (2015), Determination of Pb (Lead), Cd (Cadmium), Cr (Chromium), Cu (Copper), and Ni (Nickel) in Chinese tea with highresolution continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometry 59