(Luận văn) nghiên cứu xác định hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong một số giống ngô lai ở hà nội bằng thiết bị icp ms

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Phùng Thị Tính lu an n va p ie gh tn to NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TÍCH LŨY TRONG MỘT SỐ GIỐNG NGƠ LAI Ở HÀ NỘI BẰNG THIẾT BỊ ICP/MS d oa nl w ll u nf va an lu m oi LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC z at nh z m co l gm @ an Lu n va Hà Nội - 2022 ac th si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Phùng Thị Tính lu an n va p ie gh tn to NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TÍCH LŨY TRONG MỘT SỐ GIỐNG NGƠ LAI Ở HÀ NỘI BẰNG THIẾT BỊ ICP/MS nl w d oa Chun ngành : Hóa phân tích Mã số: 8440118 va an lu ll u nf LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC m HỌC VIÊN oi HƯỚNG DẪN KHOA HỌC z at nh z TS Trương Ngọc Minh Phùng Thị Tính m co l gm @ PGS.TS Nguyễn Quang Trung an Lu n va Hà Nội - 2022 ac th si LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu luận văn cơng trình nghiên cứu thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Quang Trung với TS Trương Ngọc Minh Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Học viên xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm vấn đề liên quan đến nội dung đề tài Tác giả luận văn lu an n va gh tn to Phùng Thị Tính p ie d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si Lời cảm ơn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Quang Trung TS Trương Ngọc Minh – người thầy hướng dẫn khoa học cho em lời khuyên bảo, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô tại Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Cơng nghệ anh chị, bạn phịng thí nghiệm động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành đề tài nghiên cứu lu an Hà Nội, ngày tháng năm 2022 n va Học viên p ie gh tn to d oa nl w Phùng Thị Tính ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng việt AAS Atomic Spectrometric Absorption ICP Inductively coupled plasma Plasma cao tần cảm ứng MS Mass spectroscopy Phổ khối lượng OES Optical spectrometry emission AES Atomic spectroscopy emission LOD Limit of detection Giới hạn phát Limit of quantitation Giới hạn định lượng Standard deviation Độ lệch chuẩn Quang phổ hấp thụ nguyên tử Quang phổ phát xạ nguyên tử lu an n va Quang phổ phát xạ nguyên tử ie gh tn to p LOQ Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation d RSD oa nl w SD ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh năm loại kỹ thuật phân tích kim loại nặng 18 Bảng 2.1 Thông tin vị trí lấy mẫu 20 Bảng 3.1 Các số khối chuẩn hóa 18 kim loại nặng 28 Bảng 3.2 Điều kiện thiết bị ICP/MS 31 Bảng 3.3 Phương trình đường chuẩn 18 kim loại nặng 32 Bảng 3.4 Kết tính tốn giới hạn phát giới hạn định lượng 34 Bảng 3.5 Kết đánh giá độ lặp lại mẫu ngô 35 lu Bảng 3.6 Kết đánh giá độ tái lặp mẫu ngô 36 an n va Bảng 3.7 Kết phân tích mẫu ngơ CP888 tại Hà Nội Đơn vị: mg/Kg 38 ie gh tn to Bảng 3.8 Kết phân tích mẫu ngơ CP999 tại Hà Nội Đơn vị: mg/Kg 39 p Bảng 3.9 Kết phân tích mẫu ngơ LVN10 tại Hà Nội Đơn vị: mg/Kg 39 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Một số giống ngô phổ biến [5] Hình 1.2 Các phận ngơ điển hình.[6] Hình 1.3 Sự khác cấu tạo hạt giống ngô [7] Hình 1.4 Tình hình sản xuất ngơ Việt Nam giai đoạn 2006-2020 Hình 1.5 Tình hình nhập ngơ Việt Nam giai đoạn 2011-2022 Hình 1.6 Ngọn đuốc ICP [34] 16 Hình 2.1 Thiết bị ICP-MS 7900 24 lu Hình 3.1 Ảnh hưởng RF tới cường độ tín hiệu đo 29 an Hình 3.2 Ảnh hưởng độ sâu mẫu tới cường độ tín hiệu đo 30 va n Hình 3.3 Ảnh hưởng lưu lượng khí mang tới cường độ tín hiệu đo 31 gh tn to Hình 3.4 Biểu đồ PCA kim loại nặng ngô theo vùng trồng mẫu 42 p ie Hình 3.5 Biểu đồ PCA kim loại nặng ngô theo giống 42 w Hình 3.6 Biểu đồ phân tán tải PCA kim loại nặng ngô theo giống 43 d oa nl Hình 3.7 Biểu đồ phạm vi di chuyển (a) 55Mn, (b) 66Zn, (c) 75As, (d) 121Sb, (e) 52Cr, ( k) 60Ni Trục tung minh họa hàm lượng (µg / g mẫu khơ) ngun tố mẫu Trục hoành hiển thị tên khu vực 45 ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si iv MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH iii MỤC LỤC iv MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÔ lu 1.1.1 Đặc điểm sinh thái phân bố tự nhiên an 1.1.2 Đặc điểm thực vật va n 1.1.3 Phân loại to 1.1.5 Thành phần hóa học p ie gh tn 1.1.4 Tình hình sản xuất ngơ Việt Nam oa nl w 1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG TƠI SỨC KHỎE CON NGƯỜI 10 d 1.2.1 Nguồn kim loại nặng 10 lu va an 1.2.2 Ảnh hưởng số kim loại nặng đến sức khỏe người 11 ll u nf 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI TRONG THỰC PHẨM 12 m oi 1.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 13 z at nh z 1.3.2 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (Atomic emission spectrometry- AES) 14 @ gm 1.3.3 Phương pháp plasma cao tần cảm ứng (ICP) 15 m co l 1.3.4 So sánh phương pháp phân tích kim loại 16 an Lu CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 20 n va 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 20 ac th si v 2.1.1 Đối tượng 20 2.1.2 Phương pháp tiến hành thu thập mẫu 22 2.1.3 Phương pháp bảo quản vận chuyển mẫu 22 2.2 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 22 2.2.1 Hóa chất, chất chuẩn 22 2.2.2 Thiết bị dụng cụ 23 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.3.1 Phương pháp phá mẫu vi sóng 24 lu 2.3.2 Phương pháp phân tích kim loại nặng 24 an 2.3.3 Xây dựng đường chuẩn cho nguyên tố kim loại 25 n va 2.3.4.1 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ): 25 p ie gh tn to 2.3.4 Thẩm định phương pháp phân tích (LOD, LOQ, độ đúng, độ thu hồi) 25 w 2.3.5 Xác định hàm lượng số kim loại mẫu ngô 26 oa nl 2.3.6 Các phương pháp xử lý số liệu thống kê 27 d CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 lu u nf va an 3.1 KẾT QUẢ XÂY DỰNG ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH KIM LOẠI TRÊN HỆ THỐNG ICP-MS 28 ll 3.1.1 Xác định điều kiện tối ưu thiết bị ICP/MS 28 m oi 3.1.2 Kết xây dựng thẩm định phương pháp định lượng 32 z at nh 3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU NGƠ LAI 37 z 3.2.1 Hàm lượng kim loại nặng số giống ngô lai 37 @ m co l gm 3.2.2 Đánh giá hàm lượng kim loại nặng phương pháp phân tích thống kê đa biến 41 KẾT LUẬN 46 an Lu DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 n va PHỤ LỤC 50 ac th si lu an n va p ie gh tn to MỞ ĐẦU Tại Việt Nam, ngô lương thực chính đứng thứ hai sau lúa, với sản lượng năm 2021 đạt 4,43 triệu diện tích trồng 902 300 [1] Tuy nhiên, lượng ngô nước sản xuất thấp so với nhu cầu thực tế Những năm gần đây, lượng ngô nhập liên tục tăng cao, đạt gần gấp lần lượng ngô sản xuất nước vào giai đoạn 2021-2022 [1] Hầu hết giống ngô nhập thường ngô lai (ngô biến đổi gen) Trong nước, ngô lai giống ngô trồng phổ biến tại vùng sinh thái nông nghiệp nước (gồm Đồng sông Hồng, Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ Đồng sông Cửu Long) suất cao, khả thích nghi cao chi phí thấp Xu hướng diễn Hà Nội – nơi có sản lượng ngơ lớn khu vực Đồng sông Hồng [1] Ngô lai trồng nhiều vùng ngoại thành Ba Vì, Đan Phượng, nơi có diện tích đất nơng nghiệp lớn Những năm gần đây, phát triển nhanh chóng trình cơng nghiệp hóa khiến cho tình trạng nhiễm đất, nước không khí gia tăng Đặc biệt, hoạt động sản xuất ngành luyện kim nói chung, phát thải công nghiệp sinh hoạt gia tăng hàm lượng kim loại nặng gây ô nhiễm nguồn nước đất Các kim loại nặng dư thừa môi trường tự nhiên xâm nhập vào lưới thức ăn theo đường hô hấp, đường ăn uống tiếp xúc qua da, sau tích tụ lại thể, đe dọa đáng kể đến sức khỏe cộng đồng Các biểu chính sinh ung thư, dị dạng đột biến [2] Mối nguy kim loại nặng đại diện sau: Hg trực tiếp ngấm vào gan sau ăn, gây tổn thương đáng kể cho não, thần kinh thị lực; Cd có thể dẫn đến cao huyết áp, bệnh tim mạch, mạch máu não, tổn thương xương, gan, thận,… Lead có thể phá hủy hệ thần kinh thai nhi gây chậm phát triển trí tuệ bẩm sinh; Arsenic có thể gây bệnh toàn thân, chủ yếu tổn thương da Để góp phần ngăn ngừa kiểm sốt nhiễm kim loại nặng, cần phân tích tích lũy kim loại nặng đối tượng khác Một đối tượng quan tâm lương thực, thực phẩm Trong đó, ngơ biết đến thực vật có khả tích tụ kim loại nặng cao [3] Giới hạn hàm lượng kim loại nặng ngô (thuộc ngũ cốc) quy định rõ QCVN 82:2011/BYT 0,1 mg/kg với Cd; 0,2 mg/kg với Pb; 250 mg/kg với Sn… cho thấy tầm quan trọng nghiên cứu phân tích hàm lượng kim loại nặng d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 57 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 58 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 59 Bảng S2 Bảng tính tải Variable number Component Component Component Component lu an n va 0.223130 -0.194385 0.820653 -0.294952 52Cr -0.119553 0.878864 0.099011 0.179372 55Mn 0.742464 0.434737 0.001643 0.010435 57Fe -0.621870 0.694899 -0.047241 -0.114864 59 Co -0.716187 0.457692 0.052884 -0.092487 60Ni -0.569557 0.724387 -0.070368 0.023261 63Cu 0.401447 0.643833 -0.251390 -0.272024 66Zn 0.810204 0.358189 0.018084 0.104564 75As 0.777842 -0.271788 0.047368 0.164592 107Ag 10 -0.433094 -0.797558 0.153910 -0.118090 111Cd 11 0.228926 0.620930 0.317511 -0.463964 121Sb 12 0.920529 0.292853 -0.043813 0.036611 13 -0.220561 0.436295 0.545656 0.576187 tn to 51V 208Pb p ie gh d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si lu an n va to tn gh ie p ad nl o w tz oi n nf ul lm lu an va z om l.c gm @ an Lu n va ac th si