Giới thiệu về rau xanh
Vai trò của rau
Rau tươi Việt Nam rất đa dạng và có thể chia thành nhiều nhóm: nhóm rau xanh như cải, muống, xà lách, cần; nhóm rễ củ như cà rốt, củ cải, su hào, củ đậu; nhóm cho quả như cà chua, dưa chuột; và nhóm hành gồm hành, tỏi Trong chế độ ăn uống hàng ngày, rau tươi đóng vai trò quan trọng, cung cấp vitamin và muối khoáng cần thiết cho cơ thể Một số loại rau như bồ ngót và rau muống còn chứa lượng đạm cao, cho thấy rau tươi không chỉ bổ dưỡng mà còn là nguồn thực phẩm thiết yếu bên cạnh thịt và cá.
Rau xanh là nguồn thực phẩm giá rẻ nhưng lại cung cấp giá trị dinh dưỡng cao, với 1kg rau muống cung cấp 300 gam đạm tương đương 200 gam thịt Rau không chỉ giàu chất xơ, giúp tăng cường nhu động ruột và ngăn ngừa táo bón, mà còn giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư tiêu hóa và xơ vữa động mạch Chất xơ trong rau thúc đẩy sự hấp thụ dinh dưỡng từ protein, chất béo và đường, đồng thời rau cũng là nguồn cung cấp sắt và mangan tốt cho cơ thể Do đó, rau tươi đóng vai trò quan trọng trong chế độ ăn uống hàng ngày, cần đảm bảo sạch sẽ và không chứa vi khuẩn hay hóa chất độc hại.
Thế nào là rau sạch
Rau sạch là loại rau không bị ô nhiễm bởi các tác nhân sinh học, hóa học và vật lý vượt quá giới hạn cho phép, đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.
4 Ô nhiễm sinh học: ô nhiễm vi khuẩn, vi rút, kí sinh trùng
Ô nhiễm vi khuẩn từ phân tươi là nguồn gốc của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh như tả, lị, thương hàn và trứng giun sán Những vi khuẩn này có thể lây nhiễm sang rau, và khi tiêu thụ rau sống hoặc nấu chưa chín, chúng sẽ xâm nhập vào cơ thể và gây ra các bệnh lý nghiêm trọng.
Ô nhiễm vi rút là nguyên nhân phổ biến gây viêm gan, thường xảy ra trong các môi trường không đảm bảo vệ sinh như nước bẩn và thực phẩm nhiễm bẩn từ côn trùng hoặc phân người Đặc biệt, các loại rau thủy sinh trồng gần nguồn ô nhiễm như cầu tiêu, ao, hồ và sông rất dễ bị ảnh hưởng.
Ô nhiễm ký sinh trùng là một vấn đề nghiêm trọng khi rau trồng ở khu vực đất ô nhiễm, đặc biệt là từ phân gia súc, gia cầm và phân người, có khả năng nhiễm cao, gây nguy hiểm cho sức khỏe người tiêu dùng Bên cạnh đó, ô nhiễm hóa học do kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật và phụ gia bảo quản cũng là mối đe dọa lớn đối với an toàn thực phẩm.
Ô nhiễm kim loại nặng xảy ra khi rau quả và củ được trồng gần các nguồn ô nhiễm như khí thải từ nhà máy, khói xăng, hoặc gần quốc lộ Ngoài ra, việc sử dụng nước thải từ các nhà máy để tưới rau cũng là một nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này.
Ô nhiễm tồn dư thuốc bảo vệ thực vật trong rau quả đang trở thành vấn đề nghiêm trọng do thời gian cách ly ngắn, dẫn đến ngộ độc cấp và mãn tính cho người tiêu dùng Nhiều nông dân sử dụng quá nhiều phân bón hóa học và phun thuốc trừ sâu với liều lượng vượt mức an toàn, đặc biệt là gần ngày thu hoạch để đạt năng suất cao và tiêu diệt sâu bệnh Ngoài ra, rau quả trồng trên đất ô nhiễm, tưới phân tươi hoặc nước thải bẩn cũng tiềm ẩn nguy cơ cho sức khỏe Người tiêu dùng nên thận trọng với các loại rau ăn lá và rau trái không gọt vỏ như rau muống, xà lách, tần ô, cải bẹ xanh, cà chua, nho và táo.
Công dụng của một số loại rau
Rau muống có vị ngọt, tính hơi lạnh, giúp thanh nhiệt, lương huyết và giải độc Nó có nhiều công dụng trong việc phòng và chữa bệnh, như thanh nhiệt giải độc mùa hè, cầm máu, chữa tâm phiền, và các triệu chứng như chảy máu mũi, đau đầu do huyết áp cao, và đau dạ dày Rau muống cũng hỗ trợ điều trị các chứng bệnh như chảy máu cam, ho ra máu, tiểu ra máu, và phù thũng toàn thân Ngoài ra, rau muống chứa nhiều chất xơ, vitamin C, vitamin A, và các thành phần tốt cho sức khỏe, là thực phẩm bổ dưỡng cho mọi người.
Rau xà lách, theo Đông y Trung Quốc, có vị đắng ngọt và tính hàn, mang lại nhiều công dụng cho sức khỏe Nó giúp ích cho ngũ tạng, thông kinh mạch, cứng gân cốt, lợi tiểu tiện và làm trắng răng, đẹp da Rau xà lách được sử dụng để chữa trị các bệnh như tăng huyết áp, viêm thận mạn, và tình trạng sữa không thông sau sinh Ngoài ra, nó còn có tác dụng khai vị, thanh tâm và hỗ trợ điều trị các chứng ung độc, sưng tấy.
Cải thìa là cây thảo sống một hoặc hai năm, cao từ 25 đến 70 cm, với rễ không phình thành củ Lá cây to, màu xanh nhạt, có gân giữa trắng và phiến hình bầu dục, nhẵn hoặc có răng không rõ Hoa cải thìa màu vàng tươi, mọc thành chùm ở ngọn, dài từ 1 đến 1,4 cm và có 6 nhị Quả cải dài từ 4 đến 11 cm, có mỏ, hạt tròn màu nâu tím với đường kính 1 đến 1,5 mm Cải thìa chứa nhiều vitamin A, B, C, đặc biệt là vitamin C với hàm lượng phong phú, đứng đầu trong các loại rau Sau khi phơi khô, hàm lượng vitamin C vẫn giữ được cao Cải thìa có tác dụng chống scurvy, hỗ trợ tạng khớp và giảm sưng, trong khi hạt cải thìa giúp kích thích tiêu hóa và nhuận tràng.
Tiêu chí về rau an toàn
Khái niệm rau an toàn
Rau tươi, bao gồm các loại rau ăn củ, thân, lá và hoa quả, được coi là "rau an toàn" khi có chất lượng đúng như đặc tính giống, hàm lượng hóa chất độc dưới mức tiêu chuẩn cho phép và mức độ nhiễm sinh vật gây hại thấp Điều này đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng và bảo vệ môi trường.
Các yêu cầu chất lượng về rau an toàn
Ngày 19/12/2007, bộ trưởng bộ Y tế đã ra quyết định số 46-2007-QĐ-BYT
Quy định về giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm đã được thiết lập, nhằm xác định mức dư lượng cho phép trên sản phẩm rau, bao gồm hàm lượng nitrate, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh và thuốc bảo vệ thực vật Các mức dư lượng này chủ yếu dựa vào quy định của Tổ chức Lương Nông Thế Giới (FAO) và Tổ chức Y Tế Thế Giới (WHO) Gần đây nhất, quy chuẩn QCVN 8-2:2011/BYT đã được ban hành để đảm bảo an toàn thực phẩm.
Quy định về giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm là rất quan trọng, giúp các cá nhân và tổ chức sản xuất rau kiểm tra mức dư lượng kim loại nặng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn Việc tuân thủ các yêu cầu liên quan không chỉ bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng mà còn nâng cao chất lượng nông sản.
Chỉ tiêu nội chất cho rau tươi bao gồm các yếu tố quan trọng như dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, hàm lượng nitrat (NO3-), và nồng độ của một số kim loại nặng chủ yếu như Cu, Pb, Hg, Cd, As Ngoài ra, mức độ nhiễm vi sinh vật gây bệnh như E coli, Salmonella và ký sinh trùng đường ruột như trứng giun đũa Ascaris cũng là những chỉ tiêu cần được kiểm tra để đảm bảo an toàn thực phẩm.
Sản phẩm rau được thu hoạch đúng thời điểm và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật từng loại, đảm bảo không bị dập nát, hư thối, không lẫn tạp chất hay sâu bệnh, và có bao bì phù hợp.
Tất cả các chỉ tiêu trong sản phẩm rau cần phải đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm, dưới mức cho phép theo quy định của Tổ chức Quốc tế FAO/WHO và các nước tiên tiến như Nga, Mỹ.
Đại cương về kẽm và chì
Trạng thái tự nhiên của các kim loại Zn và Pb
Kẽm trong thạch quyển của vỏ quả đất chiếm khoảng 5.10 -3 % về khối lượng, tồn tại chủ yếu dưới dạng các khoáng vật như quặng blen kẽm (ZnS), calamin (ZnCO3), phranclinit hay ferit kẽm Zn(FeO2)2, cùng với zincit ZnO Trong tự nhiên, các khoáng vật chứa kẽm thường có sự hiện diện của các khoáng vật khác như chì (Pb), bạc (Ag) và cadmium (Cd).
Chì, một nguyên tố đã được con người biết đến từ thời thượng cổ, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và thường kết hợp với các kim loại khác, đặc biệt là bạc (Ag).
Chì (Zn) trong vỏ trái đất chiếm khoảng 1,6 x 10^-3% về khối lượng, chủ yếu tồn tại dưới dạng quặng galen (PbS), quặng quan trọng nhất trong ngành công nghiệp Ngoài ra, chì cũng có mặt trong các loại quặng khác như xeruzit (PbCO3) và anglebit (PbSO4).
Một số tính chất lý, hóa của Zn và Pb a Tính chất vật lý của Zn và Pb
Kẽm là một kim loại màu trắng bạc, có tính chất mềm dẻo Khi tiếp xúc với không khí, kẽm sẽ hình thành một lớp màng hidroxit – cacbonat bền Trong tự nhiên, kẽm có tổng cộng 15 đồng vị, trong đó có 5 đồng vị tự nhiên.
64Zn (48,89%), 66 Zn (27,81%), 67 Zn (4,11%), 68 Zn (18,56%) và 70 Zn (0,62%) Trong các đồng vị phóng xạ thì động vị 65 Zn bền nhất có chu kỳ bán hủy 245 ngày đêm
Chì là một kim loại mềm, có màu xám thẫm và khối lượng riêng lớn nhất Nó có 18 đồng vị, trong đó có 4 đồng vị tự nhiên chiếm tỉ lệ khác nhau: 204 Pb (1,48%), 206 Pb (23,6%), 207 Pb (22,6%) và 208 Pb (52,3%) Đồng vị phóng xạ bền nhất của chì cũng là một điểm đáng chú ý.
202Pb có chu kỳ bán hủy là 3.10 5 năm
Bảng 1.1 Một số hằng số vật lý của chì và kẽm
STT Hằng số vật lý Chì Kẽm
1 STT trong bảng tuần hòan 82 30
3 Cấu hình electron [Kr]6s 2 6p 2 [Kr]3d 10 4s 2
4 Năng lượng ion hóa (eV) I1=7,42 I1=9,39
8 Khối lượng riêng (g/cm 3 ) 11.34 7.13 b Một số tính chất hóa học của Zn và Pb
Chì bị oxi hóa ở điều kiện thường, tạo thành một lớp màng oxit bảo vệ kim loại Khi được đun nóng trong không khí, quá trình oxi hóa diễn ra dần dần cho đến khi hoàn toàn, dẫn đến sự hình thành PbO.
2Pb + O2 → 2PbO Ở nhiệt độ thường và trong không khí ẩm, kẽm bị bao phủ bởi lớp màng hidroxit – cacbonat bền
2Zn + H2O + O2 + CO2 → Zn2CO3(OH)2
Khi đốt nóng kẽm cháy trong oxi tạo ra oxit: ZnO
2Zn + O2 → 2ZnO *Tác dụng với các phi kim khác
Chì tác dụng được với các halogen, lưu huỳnh tạo thành muối h
Kẽm tác dụng với halogen, lưu huỳnh, photpho, selen tạo muối tương ứng
Chì và kẽm không phản ứng với nước ở nhiệt độ thường Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng cao, kẽm có khả năng khử hơi nước để tạo thành oxit Trong khi đó, chì phản ứng chậm với nước trong sự hiện diện của oxy, dẫn đến sự hình thành hidroxit.
Zn + H2O → ZnO + H2 2Pb + O2 + 2H2O → 2Pb(OH)2
Với axit không có tính oxi hóa (như HCl, H2SO4 loãng,…) chì và kẽm đều tác dụng, giải phóng khí hiđro
Khi chì tan trong HCl, lớp PbCl2 khó tan hình thành, ngăn cản quá trình tan tiếp theo Tuy nhiên, trong HCl đặc, chì lại dễ tan hơn nhờ vào việc tạo thành hợp chất dễ tan H2[PbCl4].
Với các axit có tính oxi hóa (như HNO3, H2SO4 đặc) thì chì và kẽm đều phản ứng, sẩn phẩm không có hiđro
3Zn + 8HNO3 → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Zn + 2H2SO4 đặc, nóng→ ZnSO4 + SO2 + 2H2O 4Zn + 5H2SO4 đặc, nguội → 4ZnSO4 + H2S + 5H2O
Pb + 2H2SO4 đặc → PbSO4 + SO2↑ + 2H2O
Chì chỉ phản ứng trên bề mặt với dung dịch H2SO4 có nồng độ dưới 80%, tạo ra lớp muối khó tan, từ đó được ứng dụng trong sản xuất ắc quy chì Ngược lại, khi tiếp xúc với H2SO4 đặc, chì dễ tan và hình thành hợp chất Pb(HSO4)2, không thể bảo vệ chì khỏi sự tác động tiếp tục của axit.
Pb + H2SO4 → PbSO4 + SO2↑+ 2H2O PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2
Axit HNO3 phản ứng với chì tạo ra Pb(NO3)2 ở mọi nồng độ Pb(NO3)2 khó tan trong HNO3 đặc nhưng dễ tan trong nước, do đó chì dễ tan trong HNO3 loãng và khó tan trong HNO3 đặc.
3Pb + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Chì cũng tan được trong axit axetic và một số axit hữu cơ khác khi có mặt oxi
2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Đặc biệt, chì và kẽm còn có thể tan được trong dung dịch kiềm giải phóng hiđro
Pb + 2KOH + 2H2O →K2[Pb(OH)4] + H2↑ Riêng kẽm còn có thể tan được trong dung dịch NH3 h
Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2↑ Trong môi trường kiềm cao, Zn khử được ion NO3 - thành khí NH3
4Zn + NO3 - + 7OH - + 6H2O → 4[Zn(OH)4] 2- + NH3↑
Vai trò của các nguyên tố Zn và Pb đối với con người a Chức năng sinh học của Zn
Kẽm là một nguyên tố vi lượng thiết yếu cho sức khỏe con người, mặc dù chỉ chiếm một phần nhỏ trong trọng lượng cơ thể Thiếu hụt hoặc thừa kẽm có thể dẫn đến nhiều bệnh lý Theo các chuyên gia, người trưởng thành cần khoảng 10-15mg kẽm mỗi ngày, nhưng nhu cầu này có thể thay đổi tùy thuộc vào độ tuổi và tình trạng sinh lý Cụ thể, trẻ em dưới 1 tuổi cần 8mg/ngày, trong khi trẻ từ 1-10 tuổi cần khoảng 20-25mg kẽm mỗi ngày.
Kẽm là thành phần cấu trúc tế bào và ảnh hưởng đến hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể, có mặt trong hơn 80 loại enzyme khác nhau Nó tham gia vào hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân và xúc tác phản ứng gắn kết với phân tử ADN, cũng như phản ứng oxy hóa cung cấp năng lượng Kẽm còn hoạt hóa nhiều enzym như amylase và pencreatinase, đồng thời đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp và phân giải axit nucleic và protein - những thành phần thiết yếu cho sự sống Do đó, các cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da và niêm mạc, hệ tiêu hóa và hệ tuần hoàn rất nhạy cảm với sự thiếu hụt kẽm.
Thiếu hụt kẽm ảnh hưởng rõ rệt đến sự tăng trưởng của động vật, vì kẽm là thành phần thiết yếu trong insulin, các protein chứa kẽm và enzyme như superoxit dismutase Sự thiếu hụt kẽm có thể gây ra các vấn đề về thị giác, khứu giác và trí nhớ, ảnh hưởng đến hoạt động của các cơ quan này Mức độ kẽm trong cơ thể liên quan chặt chẽ đến môi trường sống và chế độ dinh dưỡng, do đó, việc thiếu kẽm có thể dẫn đến nhiều hệ lụy nghiêm trọng cho sức khỏe.
Thiếu kẽm có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng cho sự phát triển của trẻ em, bao gồm biếng ăn, suy dinh dưỡng, chậm phát triển chiều cao, phát dục muộn, và dễ mắc các bệnh nhiễm trùng cũng như tiêu chảy Ngược lại, việc tiêu thụ quá mức kẽm cũng có thể dẫn đến các triệu chứng nguy hiểm như hôn mê, bất động và thiếu đồng.
Chì và các hợp chất của nó được coi là độc tố đối với cơ thể con người, thường được thải ra từ các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp, gây ô nhiễm môi trường Chì có thể xâm nhập vào cơ thể qua thực phẩm, nước uống và không khí bị nhiễm Khi hàm lượng chì tích lũy vượt quá ngưỡng cho phép, nó ức chế các enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu, dẫn đến việc không sản xuất được hồng cầu Sự ức chế này ảnh hưởng đến các sản phẩm trung gian như delta-aminolevulinic axit (ALA-dehidraza enzym I), một chất trung gian thiết yếu trong tổng hợp porphobilinogen.
Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng
Các phương pháp phân tích điện hoá
Phương pháp cực phổ dựa trên việc nghiên cứu các đường dòng thế trong các điều kiện đặc biệt, cho phép phân tích các chất điện phân với nồng độ thấp từ 10^-3 đến n.10^-6 M Phương pháp này cũng áp dụng cho các chất điện ly trơ, giúp nâng cao độ chính xác trong việc xác định thành phần hóa học.
Nồng độ chất điện phân trong quá trình khuếch tán đạt mức lớn, gấp hơn 100 lần, khiến chúng chỉ có thể vận chuyển đến điện cực qua con đường này Điện cực làm việc, hay còn gọi là điện cực chỉ thị, có bề mặt rất nhỏ, chỉ khoảng vài mm², thường sử dụng điện cực giọt thủy ngân trong các phương pháp cổ điển Điện cực so sánh là điện cực không phân cực, ban đầu là điện cực đáy thủy ngân với diện tích bề mặt lớn, sau đó được thay thế bằng điện cực Calomen hoặc điện cực Ag/AgCl Trong quá trình đo dòng I, điện thế tại điện cực làm việc được duy trì ở mức biến thiên liên tục nhưng tương đối chậm, để có thể coi là không đổi Các cực phổ hiện đại như cực phổ sóng vuông, cực phổ xung và cực phổ xung vi phân đã đạt được độ nhạy từ 10^-5 đến 10^-7 M.
Phương pháp này có nhiều ưu điểm, bao gồm trang thiết bị đơn giản và tiết kiệm hóa chất, cho phép phân tích nhanh với độ nhạy và chính xác cao Nó có khả năng xác định hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách riêng, làm cho phương pháp này rất phù hợp để phân tích hàm lượng các chất trong mẫu sinh học.
Phương pháp cực phổ hiện đại như cực phổ xung vi phân (DPP) và cực phổ sóng vuông (SQWP) đã được phát triển để khắc phục những hạn chế của các phương pháp truyền thống, bao gồm ảnh hưởng của dòng tụ điện, dòng cực đại, oxy hòa tan và bề mặt điện cực Những phương pháp này không chỉ loại trừ các yếu tố gây nhiễu mà còn nâng cao độ nhạy, cho phép xác định chính xác lượng vết của nhiều nguyên tố.
Phương pháp Von - Ampe hòa tan
Phương pháp này có khả năng xác định gần 30 kim loại với nồng độ từ 10^-6 đến 10^-9 M, đạt độ chính xác cao Nó cho phép định lượng đồng thời 3-4 ion kim loại trong cùng một dung dịch.
Phương pháp này được thực hiện qua hai giai đoạn:
- Điện phân làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt điện cực tại thế không đổi, đo dưới dạng một kết tủa (kim loại, hợp chất khó tan) h
-Hòa tan kết tủa đa được làm giàu và ghi đo dòng hòa tan Nồng độ ̣của chất tương ứng với chiều cao pic hòa tan
*Ưu điểm của phương pháp: xác định được cả những chất không bị khử trên điện cực với độ nhạy khá cao 10 -6 -10 -8 M
*Nhược điểm của phương pháp: độ nhạy bị hạn chế bởi dòng dư, nhiều yếu tố ảnh hưởng như: điện cực chỉ thị, chất nền…
Các phương pháp phân tích quang học
a) Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
Phương pháp này dựa trên việc tạo phức màu giữa các ion và thuốc thử, với nồng độ ion trong phức thay đổi sẽ dẫn đến sự xuất hiện của các màu sắc khác nhau Sự khác biệt về màu sắc này ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang, được xác định theo định luật Lamber-Beer thông qua một phương trình cụ thể.
: Hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bản chất màu và bước sóng của ánh sáng tới l: Chiều dày cu vet
C: Nồng độ chất phân tích
Khi l và không đổi, độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ
Khi xây dựng đường chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ C, việc xác định nồng độ chưa biết của một chất thông qua độ hấp thụ quang sẽ trở nên dễ dàng hơn Phương pháp này có giới hạn phát hiện trong khoảng 10^-5 M đến 10^-6 M.
*Ưu điểm của phương pháp: độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng h
Phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử (AES) có nhược điểm là không chọn lọc, vì một thuốc thử có thể tạo ra nhiều phức với nhiều ion khác nhau Dưới điều kiện bình thường, nguyên tử không thu hay phát xạ năng lượng, nhưng khi bị kích thích, các electron sẽ nhận năng lượng và chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn Trạng thái này không bền và sẽ giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững, tạo ra các bức xạ được gọi là phổ phát xạ nguyên tử.
Phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử (AES) dựa trên sự xuất hiện của nguyên tử tự do của nguyên tố khi tương tác với nguồn năng lượng thích hợp Các nguồn năng lượng phổ biến được sử dụng để kích thích phổ AES bao gồm ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện và tia lửa điện.
Phương pháp AES mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm độ nhạy cao và khả năng sử dụng ít mẫu Nó cho phép phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu, đồng thời có khả năng phát hiện lượng vết kim loại trong nước, lương thực và thực phẩm.
*Nhược điểm: chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó trong mẫu
Ngoài phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), còn nhiều phương pháp khác để xác định Zn và Pb Phương pháp AAS, đặc biệt là phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS, hiện đang được sử dụng phổ biến trong việc phân tích các kim loại này.
Khi nguyên tử tồn tại tự do trong thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, chúng không thu hay phát ra năng lượng Tuy nhiên, khi chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp với vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố, nguyên tử sẽ hấp thụ tia sáng đó và tạo ra một loại phổ riêng biệt.
Phổ hấp thụ của nguyên tử bao gồm 19 nguyên tử, với hai kỹ thuật nguyên tử hóa tương ứng cho phép đo Kỹ thuật phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F-AAS) có độ nhạy khoảng 0,1 ppm, trong khi kỹ thuật phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) đạt độ nhạy cao hơn gấp 50 lần so với phương pháp ngọn lửa.
Phân tích định lượng theo AAS dựa vào mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và nồng độ của nguyên tố cần phân tích, được thể hiện qua một biểu thức cụ thể.
Có 2 phương pháp định lượng theo phép đo AAS là : phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm tiêu chuẩn
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) nổi bật với độ nhạy và độ chính xác cao, đồng thời tiêu thụ lượng mẫu ít và có tốc độ phân tích nhanh Nhờ những ưu điểm này, AAS đã trở thành phương pháp tiêu chuẩn toàn cầu để xác định nồng độ nhỏ và lượng vết của các kim loại trong nhiều loại mẫu khác nhau.
Phép đo phổ AAS có khả năng phân tích lượng vết của hầu hết các kim loại, cũng như các hợp chất hữu cơ và anion không có phổ hấp thụ nguyên tử Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như địa chất, công nghiệp hóa học, hóa dầu, y học, sinh học và dược phẩm.
Kỹ thuật F-AAS sử dụng năng lượng nhiệt từ ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích Tất cả các quá trình nguyên tử hóa phụ thuộc vào đặc điểm và tính chất của ngọn lửa, với nhiệt độ ngọn lửa là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa Do đó, mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều có tác động đến kết quả của phương pháp phân tích này.
Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu và nhược điểm Ưu điểm nổi bật của nó là độ nhạy cao và độ chọn lọc tương đối tốt, cho phép xác định gần 60 nguyên tố hóa học với độ nhạy từ 1.10 -4 đến 1.10 -5 % Đặc biệt, khi sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa, độ nhạy có thể đạt đến n.10 -7 % Nhờ vào độ nhạy cao này, phương pháp đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại.
Một ưu điểm lớn của phép đo là không cần làm giàu nguyên tố trước khi phân tích, giúp tiết kiệm mẫu, thời gian và hóa chất tinh khiết Phương pháp này giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn trong quá trình xử lý mẫu qua các giai đoạn phức tạp Đặc biệt, nó cho phép phân tích hàng loạt mẫu trong thời gian ngắn, mang lại kết quả ổn định với sai số nhỏ.
Mặc dù phép đo AAS có nhiều ưu điểm, nhưng cũng tồn tại nhược điểm là chỉ cung cấp thông tin về thành phần nguyên tố trong mẫu phân tích mà không xác định được trạng thái liên kết của các nguyên tố trong mẫu đó.
Các kĩ thuật phân tích cụ thể trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 20 1 Phương pháp đồ thị chuẩn (đường chuẩn)
Phương pháp thêm chuẩn
Trong phân tích kim loại, khi đối mặt với các mẫu phức tạp mà không thể chuẩn bị mẫu chuẩn phù hợp, phương pháp thêm chuẩn là lựa chọn tối ưu Phương pháp này giúp loại trừ ảnh hưởng của thành phần mẫu, đảm bảo kết quả phân tích chính xác hơn.
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc sử dụng mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu, bằng cách thêm vào một lượng nguyên tố cần xác định theo từng bậc nồng độ cụ thể Cụ thể, lượng thêm vào được ký hiệu là ΔC1, ΔC2, ΔC3, ΔC4, tạo ra một dãy mẫu chuẩn có thành phần hóa học và các đặc tính vật lý đồng nhất Nồng độ của dung dịch cần xác định sẽ được xác định từ dãy mẫu này.
Trong phương pháp thêm chuẩn, chúng ta sẽ sử dụng các dung dịch chuẩn với nồng độ lần lượt là (Cx+ΔC1), (Cx+ΔC2), (Cx+ΔC3), Sau đó, lựa chọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và ghi lại cường độ hấp thụ của vạch phổ của nguyên tố phân tích Ví dụ, chúng ta thu được các giá trị Al, A2, A3, A4, Từ những giá trị cường độ này và các nồng độ tương ứng của nguyên tố phân tích, chúng ta sẽ xây dựng một đường chuẩn theo hệ tọa độ A - ΔC, đây chính là đường chuẩn của phương pháp thêm chuẩn.
Hình 1.2 Đồ thị đường chuẩn của phương pháp thêm chuẩn
Sau đó để xác định nồng độ Cx chưa biết chúng ta làm như sau:
Cách 1: Kéo dài đường chuẩn về phíatrái, nó cắt trục hoành tại điểm Cx Đoạn OCX chính bằng giá trị nồng độ Cx cần tìm
Để xác định giá trị Cx, bạn có thể kẻ một đường song song với đường chuẩn từ gốc tọa độ, sau đó từ điểm A0 kẻ một đường song song với trục hoành Hai đường này sẽ giao nhau tại điểm M Từ điểm M, hạ một đường vuông góc với trục hoành, và đường này sẽ cắt trục hoành tại điểm C0 Đoạn OC0 chính là giá trị Cx mà bạn cần tìm.
Phương pháp này có ưu điểm là dễ dàng trong việc chuẩn bị mẫu mà không cần nhiều hóa chất tinh khiết Nó loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng của thành phần và cấu trúc vật lý của các chất trong mẫu Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nồng độ thêm vào của nguyên tố phân tích phải theo từng bậc, và khoảng cách giữa các bậc này cần xấp xỉ bằng nồng độ.
Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Zn và Pb
Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh)
Phương pháp phân hủy mẫu sử dụng axit đặc có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hoặc HClO4, hoặc hỗn hợp axit như HNO3 + H2O2, nhằm chuyển đổi các kim loại hữu cơ thành ion trong dung dịch muối vô cơ Quá trình này có thể thực hiện trong hệ thống kín (áp suất cao) hoặc mở (áp suất thường), với lượng axit cần thiết gấp 10-15 lần lượng mẫu, tùy thuộc vào loại và cấu trúc mẫu Thời gian phân hủy trong các hệ mở thường kéo dài từ vài giờ đến hàng chục giờ, trong khi trong lò vi sóng hệ kín chỉ mất vài chục phút Sau khi phân hủy, cần loại bỏ axit dư trước khi tiến hành đo phổ Kỹ thuật này có những ưu và nhược điểm riêng.
+ Không mất một số kim loại như Pb, Fe, Zn, Cu…
+ Thời gian phân huỷ lâu, thường là từ 10 - 12 giờ
+ Tốn nhiều axit tinh khiết, axit dư nhiều, phải đuổi axit sau khi xử lý + Dễ gây nhiễm bẩn, nếu các hoá chất không có độ sạch cao
+ Phải đuổi axit dư lâu, có khi khó khăn không hết được Đồng thời khi đun đuổi axit lâu lại gây ra sự nhiễm bẩn hay bắn mất mẫu h
Phương pháp xử lý khô
Để phân tích các mẫu hữu cơ, trước tiên cần xay nghiền chúng thành bột hoặc thể huyền phù Sau đó, mẫu sẽ được nung ở nhiệt độ thích hợp để hóa tro, đốt cháy chất hữu cơ và chuyển các kim loại thành oxit hoặc muối Cụ thể, cân khoảng 5-10 g mẫu vào chén nung và nung ở nhiệt độ từ 400-550 °C, tùy thuộc vào loại mẫu và chất cần phân tích Sau khi nung, bã vô cơ còn lại sẽ được hòa tan trong axit vô cơ như HCl (1/1) hoặc HNO3 (1/2) để chuyển các kim loại thành dạng ion trong dung dịch Nhiệt độ và thời gian nung là yếu tố quyết định trong quá trình tro hóa.
Sử dụng phương pháp này có những ưu nhược điểm như:
+ Tro hóa triệt để được mẫu, hết các chất hữu cơ
+ Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý không lâu như phương pháp vô cơ hóa ướt
+ Không tốn nhiều axit tinh khiết cao, và không có axit dư
+ Hạn chế được sự nhiểm bẩn do dùng ít hóa chất
+ Mẫu dung dịch thu được sạch sẽ và trong
+ Nhưng hay bị mất một số nguyên tố phân tích (Pb, Zn, Cu, Cd…), nếu không dùng chất bảo vệ và chất chảy.
Phương pháp xử lý khô – ướt kết hợp
Mẫu được phân hủy trong chén hoặc cốc nung thông qua quy trình xử lý ướt sơ bộ với axit và chất phụ gia, nhằm phá vỡ cấu trúc ban đầu của hợp chất Quy trình này giúp giữ lại các nguyên tố có thể bay hơi khi nung, trước khi thực hiện nung ở nhiệt độ thích hợp.
Sử dụng phương pháp này có những ưu nhược điểm như:
+ Lượng axit dựng để xử lý thường chỉ bằng ẳ hay 1/5 lượng cần dựng cho xử lý ướt
+ Nung nhanh hơn, quá trình xử lý sẽ triệt để hơn xử lý ướt
+ Hạn chế được sự mất của một số kim loại khi nung
+ Sau khi hòa tan tro mẫu sẽ thu được dung dịch mẫu trong h
THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Hóa chất – Thiết bị
Hóa chất
- Acid đậm đặc : HNO3 65%, HCl 37%
- Các dung dịch chuẩn: Pb 1000 ppm, Zn 1000 ppm
Pha hóa chất
- Dung dịch HCl 18% : Lấy 500ml dung dịch HCl đậm đặc cho từ từ vào cốc 1l đã có sẵn 300 ml nước cất Thêm nước cất đến vạch 1l
- Dung dịch acid nitric 0,1N : Dùng pipet hút 7ml dung dịch acid nitric đậm đặc pha loãng với nước cất thành 1l
Dung dịch chuẩn Pb là một phần quan trọng trong phân tích hóa học Để tạo ra dung dịch chuẩn gốc 1000 mg/l, cần chuẩn bị dung dịch Pb với nồng độ cao Để có dung dịch chuẩn Pb 50 mg/l, hãy hút 5ml dung dịch chuẩn gốc 1000 mg/l vào bình mức 100ml và định mức bằng acid nitric 0.1N Cuối cùng, dãy dung dịch tiêu chuẩn Pb sẽ có nồng độ từ 0 mg/l đến 10 mg/l, phục vụ cho các thí nghiệm và phân tích tiếp theo.
Để xác định tiêu chuẩn của nguyên tố chì (Pb) trong dung dịch acid nitric 0.1N, chúng tôi sử dụng 11 bình định mức có dung tích 100 ml Mỗi bình được bổ sung một lượng dung dịch tiêu chuẩn đồng 50 mg/l và 50 ml dung dịch acid nitric 0.1N, từ đó tạo ra dãy dung dịch tiêu chuẩn Pb như trình bày trong bảng 2.1.
Bảng 2.1 Dãy dung dịch tiêu chuẩn Pb nồng độ từ 0mg/l đến 10mg/l
Thể tích dung dịch tiêu chuẩn
Pb lấy vào mỗi bình
Thể tích dung dịch acid nitric
0.1N thêm đến vạch định mức
Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn
Dung dịch chuẩn Zn có các bước chuẩn bị như sau: đầu tiên, chuẩn bị dung dịch chuẩn gốc với nồng độ 1000 mg/l Tiếp theo, để tạo dung dịch chuẩn Zn 10 mg/l, hút 1ml dung dịch chuẩn gốc 1000 mg/l vào bình mức 100ml và định mức đến vạch bằng acid nitric 0.1N Cuối cùng, tạo dãy dung dịch tiêu chuẩn Zn với nồng độ từ 0 mg/l đến 3.5 mg/l để phục vụ cho các phân tích tiếp theo.
Pha chế dãy tiêu chuẩn của nguyên tố Zn trong dung dịch acid nitric 0.1N bằng cách sử dụng 11 bình định mức có dung tích 100 ml Mỗi bình được cho thêm một lượng dung dịch tiêu chuẩn kem 10 mg/l và 50 ml dung dịch acid nitric 0.1N, từ đó tạo ra dãy dung dịch tiêu chuẩn Zn như trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2 Dãy dung dịch tiêu chuẩn Zn nồng độ 0mg/l đến 3.5mg/l
Thể tích dung dịch tiêu chuẩn
Zn lấy vào mỗi bình
Thể tích dung dịch acid nitric
0.1N thêm đến vạch định mức
Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn
Hình 2.1 Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS – iCE 3500
Thiết bị
- Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - iCE 3500
Dụng cụ
- Bình định mức 25 ml, 50 ml, 100 ml
- Pipet 1 ml, 2 ml, 5 ml, 10 ml
- Cốc thủy tinh 100 ml, 200 ml, 500 ml, 1000 ml
- Đũa thủy tinh, đĩa thủy tinh …
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là một kỹ thuật hiện đại với độ chính xác, nhạy và chọn lọc cao, lý tưởng cho việc xác định vi lượng các nguyên tố Đặc biệt, phương pháp này thường không yêu cầu làm giàu mẫu trước khi phân tích, giúp tiết kiệm lượng mẫu cần sử dụng.
Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa F-AAS được sử dụng phổ biến để xác định hàm lượng kim loại như Pb và Zn trong các loại rau như rau muống, rau cải và rau xà lách Việc áp dụng phương pháp này rất hiệu quả trong việc phân tích hàm lượng kim loại trong nhiều trường hợp khác nhau.
Tôi đã thực hiện thí nghiệm đo trên hệ thống máy hấp thụ nguyên tử AAS - iCE 3500 tại trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng Dựa trên các khảo sát trước đó và điều kiện thực tế, tôi đã chọn điều kiện tối ưu như trong bảng 2.3 Sau đó, tôi tiến hành đo trên mẫu chuẩn và phân tích mẫu thực tế bằng phương pháp đường chuẩn, đồng thời kiểm tra lại bằng cách sử dụng mẫu thêm chuẩn.
Bảng 2.3 Điều kiện đo phổ F-AAS của Pb và Zn
Nguyên tố Các yếu tố
Vạch phổ hấp thụ (nm) 217.0 213.9
Cường độ dòng đèn (%Imax) 70 75
2.2.1 Khảo sát xác định khoảng nồng độ tuyến tính
Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, tín hiệu hấp thụ của vạch phổ phụ tỷ lệ thuận với nồng độ của nguyên tố cần phân tích, và được xác định theo một phương trình cụ thể.
A: Cường độ hấp thụ C: Nồng độ nguyên tố trong mẫu h
K: Hằng số thực nghiệm b: Hằng số bản chất, phụ thuộc vào nồng độ
Trong khoảng nồng độ xác định và nhỏ, hệ số b=1 cho thấy mối quan hệ giữa A và C là tuyến tính theo phương trình y=a.x, được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo Giá trị khoảng tuyến tính này khác nhau đối với các nguyên tố khác nhau và phụ thuộc vào kỹ thuật đo Để xác định khoảng tuyến tính của Zn và Pb, tôi đã chuẩn bị một dãy mẫu chuẩn với nồng độ biến thiên từ 0.25ppm-10ppm cho Pb và 0.25ppm-3.5ppm cho Zn, tất cả đều được pha trong HNO3 0.1N Kết quả được trình bày trong bảng 2.4 và bảng 2.5.
Bảng 2.4 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn
Hình 2.3 Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn
Qua đồ thị khảo sát ta thấy khoảng tuyến tính của Zn từ 0.25 ppm đến 2.0 ppm
Bảng 2.5 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb
Hình 2.4 Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb
Qua đồ thị khảo sát ta thấy khoảng tuyến tính của Pb từ 0.25 ppm đến 8.0 ppm
2.2.2 Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng
Dựa trên các kết quả thu được, tôi đã sử dụng tính năng hồi quy Regression trong Excel để xác định các hệ số trong phương trình hồi quy tuyến tính Mục tiêu là xây dựng đường chuẩn cho các nguyên tố chì và kẽm, đồng thời xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của chúng.
Từ kết quả thu được ở bảng 2.4 đường chuẩn kẽm được xác định:
Hình 2.5 Đường chuẩn của kẽm
Tra bảng ta tính được giá trị t(0.95;6)=1.943
Phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn có dạng Y = A + B.X:
Trong đó : Ai là cường độ hấp thụ thu được khi đo phổ (Abs)
CZn là nồng độ của kẽm trong mẫu (ppm) Giới hạn phát hiện Zn bằng phép đo phổ F-AAS theo đường chuẩn:
= 0.1261 (ppm) Giới hạn định lượng Zn theo đường chuẩn:
= 0.4203 (ppm) 2.2.2.2 Đường chuẩn của chì
Từ kết quả thu được ở bảng 2.5 đường chuẩn chì được xác định:
Hình 2.6 Đường chuẩn của chì
Tra bảng ta tính được giá trị t(0.95;7)=1.895
Phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn có dạng Y = A + B.X:
Trong đó Ai là cường độ hấp thụ thu được khi đo phổ (Abs)
CPb là nồng độ của chì trong mẫu (ppm)
Giới hạn phát hiện Pb bằng phép đo phổ F-AAS theo đường chuẩn:
= 0.3063 (ppm) Giới hạn định lượng Zn theo đường chuẩn: h
Để đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo, cần xây dựng đường chuẩn và chuẩn bị ba mẫu chuẩn với nồng độ ở đầu, giữa và cuối khoảng tuyến tính của mỗi nguyên tố Mỗi loại nồng độ sẽ được đo lặp lại 10 lần để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.
Các kết quả thí nghiệm được xử lí thống kê theo các công thức sau: Độ lệch chuẩn
Độ lệch chuẩn (Sr) là chỉ số đo lường tính lặp lại của kết quả phân tích, trong đó n là số lần lặp lại và xi là kết quả của từng lần thực hiện Giá trị trung bình (̅) được tính từ n lần thực hiện Để tính độ lệch chuẩn tương đối, ta sử dụng công thức %RSDr = (Sr / ̅) × 100.
Trong đó: t : chuẩn Student à : giỏ trị thực cần đo được h
Khoảng tin cậy của giỏ trị phõn tớch : - ≤ à ≤ +
2.2.3.1 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo Zn
Tiến hành thực nghiệm với các mẫu chuẩn và xử lí các kết quả thu được bằng thống kê tôi thu được kết quả như trong bảng 2.6
Bảng 2.6 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Zn Độ hấp thu
Nồng độ chuẩn bị 0.25 ppm 1 ppm 2.5 ppm
Nồng độ trung bình ( ) 0.041 0.159 0.401 Độ lệch chuẩn (Sr) 0.0014 0.0051 0.012 Độ lệch chuẩn tương đối 3.33 3.19 2.97 h
Chuẩn studen (t) 0.8027 0.2333 0.1258 Độ chính xác () 0.8463 0.2353 0.1181
Từ các kết quả thu được ở các bảng 2.6 tôi thấy rằng:
- Các giá trị thu được có độ lặp lại tương đối tốt
Khi so sánh giá trị t với t(0.95; 9) = 2.262 từ bảng phân phối Student, ta nhận thấy rằng tất cả các giá trị t đều nhỏ hơn t(0.95; 9) Điều này cho thấy phương pháp được sử dụng không gặp phải sai số hệ thống, bao gồm những sai số có thể phát sinh từ kỹ thuật đo, phương pháp phân tích, thiết bị máy móc, cũng như kỹ năng và sai sót của người phân tích.
- Khoảng tin cậy của giá trị phân tích của các phép đo hoàn toàn có thể đánh giá thông qua các giá trị và tương ứng
2.2.3.2 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo Pb
Tiến hành thực nghiệm với các mẫu chuẩn và xử lí các kết quả thu được bằng thống kê tôi thu được kết quả như trong bảng 2.7
Bảng 2.7 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Pb Độ hấp thu
Nồng độ chuẩn bị 1 ppm 4 ppm 8 ppm
0.059 0.112 0.172 Độ lệch chuẩn (Sr) 0.0015 0.0014 0.0015 Độ lệch chuẩn tương đối (%RSDr)
Chuẩn studen (t) 0.5421 0.2963 1.594 Độ chính xác () 0.4273 0.1133 0.4423
Từ các kết quả thu được ở các bảng 2.7 tôi thấy rằng:
- Các giá trị thu được có độ lặp lại tương đối tốt
So sánh giá trị t với t(0.95;9) = 2.262 cho thấy tất cả các giá trị t đều nhỏ hơn t(0.95;9) Điều này chứng tỏ rằng phương pháp không gặp phải sai số hệ thống, tức là không bị ảnh hưởng bởi các sai sót do kỹ thuật đo, phương pháp phân tích, thiết bị, hoặc kỹ năng và sai sót của người phân tích.
- Khoảng tin cậy của giá trị phân tích của các phép đo hoàn toàn có thể đánh giá thông qua các giá trị và tương ứng h
Phân tích mẫu thực
Trong đề tài này tôi nghiên cứu một số loại rau cải trên địa bàn quận Liên Chiểu gồm: rau xà lách, rau cải, rau muống
Theo Thông tư 16/2009/TT-BKHCN ngày 2/6/2009 của Bộ Khoa học và Công nghệ, việc lấy mẫu kiểm tra chất lượng hàng hóa lưu thông trên thị trường được thực hiện tại các địa điểm như vườn rau số 5 - khu công nghiệp Hòa Khánh, Đặng Chiêm - Hòa Khánh Bắc, và khu dân cư Phú Thạnh 1 - Hòa Minh, quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng Thời gian lấy mẫu diễn ra từ tháng 9/2017 đến tháng 11/2017.
Hình 2.7 Một số địa điểm lấy rau
Mẫu rau sau khi thu thập được đặt trong túi nilon sạch và mang về phòng thí nghiệm để xử lý Đầu tiên, rau được rửa sạch để loại bỏ đất cát, sau đó tráng lại bằng nước cất nhiều lần Sau khi để ráo, trọng lượng tươi của rau được cân và tiến hành sấy ở nhiệt độ 100-120 độ C để tiêu diệt men, rồi tiếp tục sấy ở khoảng 50 độ C cho đến khi khô hoàn toàn Mẫu rau khô được chuyển vào bình hút ẩm để nguội và cân lại nhằm xác định trọng lượng khô Cuối cùng, các mẫu rau được bảo quản trong lọ kín để tránh ẩm mốc và được dán nhãn rõ ràng với thông tin về tên mẫu, loại rau, thời gian và địa điểm lấy mẫu.
Bảng 2.8 Tỉ lệ khối lượng của một số loại rau trước và sau khi sấy khô
STT Loại rau Địa điểm
Khối lượng sau và trước khi sấy (g/g)
1 Xà lách (XL1) Số 5 – KCN Hòa Khánh 40.67/1000 4.067 %
2 Cải xanh (CX1) Số 5 – KCN Hòa Khánh 38.54/1000 3.854 %
3 Rau muống (M1) Số 5 – KCN Hòa Khánh 43.37/1000 4.337 %
4 Xà Lách (XL2) Đặng Chiêm – Hòa Khánh Bắc 39.48/1000 3.948 %
5 Cải xanh (CX2) Đặng Chiêm – Hòa Khánh Bắc 37.78/1000 3.778 %
6 Rau muống (M2) Đặng Chiêm – Hòa Khánh Bắc 44.54/1000 4.454 %
7 Xà lách (XL3) Khu dân cư Phú Thạnh 1 – Hòa Minh 36.78/1000 3.678 %
8 Cải xanh (CX3) Khu dân cư Phú Thạnh 1 – Hòa Minh 37.94/1000 3.794 %
9 Rau muống (M3) Khu dân cư Phú Thạnh 1 – Hòa Minh 43.56/1000 4.356 %
2.3.2 Khảo sát quá trình xử lí mẫu
Mỗi mẫu đó được nghiền thành bột mịn, ở đây tôi chọn phương pháp xử lí khô- ướt kết hợp để vô cơ hóa mẫu theo quy trình sau:
Cân khoảng 5 g mẫu vào chén nung và thêm 1 g KNO3 cùng V ml HNO3 65% Trộn đều và đun nhẹ cho mẫu sôi đều cho đến khi khô đen Nung mẫu ở nhiệt độ T o C trong 6-8 giờ cho đến khi hết than đen, thu được mẫu tro trắng Hòa tan tro thu được trong 15 ml dung dịch HCl 18%, đun nhẹ cho tan hết và định mức thành 25 ml bằng nước cất.
HNO3 đặc là một trong những tác nhân oxi hóa quan trọng trong quá trình phá mẫu Việc xác định thể tích HNO3 tối ưu không chỉ giúp tiết kiệm hóa chất mà còn đảm bảo cường độ hấp thụ cao nhất, điều này rất cần thiết trong quy trình phân tích.
Mục đích của quá trình tro hóa là đốt cháy các hợp chất hữu cơ trong mẫu sau khi đã than hóa, đồng thời nung luyện ở nhiệt độ tối ưu để đạt hiệu suất cao và ổn định trong giai đoạn nguyên tử hóa mẫu Giai đoạn này ảnh hưởng lớn đến kết quả phân tích; nếu nhiệt độ tro hóa không phù hợp, một số hợp chất có thể bị phân hủy, trong khi nhiệt độ quá cao cũng có thể gây ra vấn đề.
Vì vậy cần khảo sát 2 yếu tố này để tìm được điều kiện tối ưu của quá trình vô cơ hóa mẫu
Bố trí thí nghiệm được thực hiện theo quy trình xử lý mẫu như mục 2.2.1, sử dụng thể tích HNO3 đậm đặc lần lượt là 4 ml và 5 ml Nhiệt độ tro hóa được thay đổi trong khoảng từ 430 đến 470 °C Kết quả thu được được trình bày trong bảng 2.9.
Bảng 2.9 Kết quả khảo sát lượng dung môi và nhiệt độ tối ưu để vô cơ hóa mẫu
Chú thích: (-): chưa thành tro trắng (+): đã thành tro trắng h
Kết quả từ bảng 2.9 cho thấy mẫu số 3 và mẫu số 4 đã được hóa trắng Để tiết kiệm thời gian và năng lượng trong quá trình vô cơ hóa mẫu, tôi chọn thể tích HNO3 là 5 ml và nhiệt độ nung là 450 °C trong 6 giờ, nhằm đạt kết quả tốt và hạn chế hao hụt mẫu.
Sau khi xử lý sơ bộ, mẫu được vô cơ hoá bằng cách cân khoảng 5 g mẫu vào chén nung, thêm 1 g KNO3 và 5 ml HNO3 65%, sau đó trộn đều và đun nhẹ cho mẫu sôi cho đến khi chuyển thành than đen Mẫu được nung ở nhiệt độ 450 o C trong 6 giờ cho đến khi hết than đen, thu được tro trắng Tro này được hòa tan trong 15 ml dung dịch HCl 18%, đun nhẹ cho tan hết và định mức thành 25 ml bằng nước cất Cuối cùng, mẫu này được sử dụng để xác định hàm lượng chì và kẽm bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS.
Mẫu trắng: Thay 5g mẫu bằng 5 ml nước cất và thực hiện đúng theo như quy trình trên
2.4 Thực nghiệm đo phổ và kết quả tính toán
Sau khi chuẩn bị dung dịch mẫu, tôi tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Thermo (Mỹ), sử dụng phần mềm tích hợp để xây dựng và xử lý đường chuẩn nhằm xác định nồng độ ion của các nguyên tố cần phân tích.
Dựa vào giá trị độ hấp thụ A và đường chuẩn đã xây dựng, tôi xác định được nồng độ kẽm và chì trong các dung dịch mẫu đã được xử lý.
Hình 2.8 Một số hình ảnh trước và sau khi xử lý mẫu h
Hàm lượng của chất phân tích được tính theo công thức:
X: hàm lượng chì, kẽm trong thể tích mẫu đem đo (mg/kg)
CX : Nồng độ chất phân tích trong mẫu đo phổ tìm được theo đường chuẩn (mg/l)
V: Thể tích dung dịch mẫu (25 ml) m: Lượng mẫu phân tích để xử lí (5 gam) f: Hệ số pha loãng Nếu không pha loãng thì hệ số này bằng 1
Từ kết quả trên ta xác định được hàm lượng chì, kẽm trong 1000 gam mẫu tươi theo công thức sau:
X’= X × %khô (trong đó X’ là hàm lượng chì, kẽm trong 1000 gam mẫu tươi)
Phương sai cho phép xác định kết quả là S 2 : Độ lệch chuẩn trung bình : = = ( , ) ×
(với độ tin cậy của phép đo p = 0.95 tra bảng Student ta có t(p= 0.95;k= 2) 4.303 )
Khoảng xỏc định cho phộp kết quả dịch chuyển là: - ≤ à ≤ +
Sai số tương đối của phép đo là %Δ = × 100 h
Kết quả xác định hàm lượng kẽm, chì trong các mẫu rau được đưa ra trong bảng 2.10 và bảng 2.11
Bảng 2.10 Kết quả hàm lượng kẽm trong các mẫu rau
Hàm lượng kẽm tính theo đường chuẩn
Hàm lượng kẽm trong mẫu tươi Độ lệch chuẩn trung bình
Sai số tương đối của phép đo (%) (mg/l) (mg/kg) (mg/kg)
Quyết định 46/2007/QĐ-BYT 40 mg/kg
Bảng 2.11 Kết quả hàm lượng chỉ trong các mẫu rau
Hàm lượng chì tính theo đường chuẩn
Hàm lượng chì trong mẫu tươi Độ lệch chuẩn trung bình
Sai số tương đối của phép đo (%) (mg/l) (mg/kg) (mg/kg)
Hàm lượng chì tính theo đường chuẩn
Hàm lượng chì trong mẫu tươi Độ lệch chuẩn trung bình
Sai số tương đối của phép đo (%) (mg/l) (mg/kg) (mg/kg)
Hàm lượng chì tính theo đường chuẩn
Hàm lượng chì trong mẫu tươi Độ lệch chuẩn trung bình
Sai số tương đối của phép đo (%) (mg/l) (mg/kg) (mg/kg)
Sau khi phân tích hàm lượng kẽm và chì trong các mẫu rau bằng phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử với ngọn lửa, kết quả thu được cho thấy mức độ tồn tại của hai kim loại nặng này trong rau.
Hàm lượng kẽm và chì trong các mẫu rau đều thấp hơn ngưỡng tối đa cho phép, cho thấy rằng các loại rau này an toàn hơn khi so sánh với ngưỡng giới hạn kim loại nặng trong thực phẩm.
Theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT của Bộ Y tế, hàm lượng kẽm tối đa là 40 mg/kg và hàm lượng chì không vượt quá 0.3 mg/kg theo QCVN 8-2:2011/BYT Kết quả phân tích cho thấy các mẫu rau đều đạt tiêu chuẩn an toàn về hàm lượng kẽm và chì, đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng.
Mặc dù các mẫu nghiên cứu và phân tích hàm lượng kim loại nặng đều nằm dưới mức cho phép, nhưng cần lưu ý đến những mẫu có hàm lượng kim loại cao hơn bình thường, đặc biệt là rau muống, được khuyến cáo là có khả năng hấp thu chì và các kim loại nặng khác.
2.5 Đánh giá hiệu suất thu hồi Để đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình vô cơ hóa mẫu, ta chuẩn bị mẫu thêm chuẩn như sau: Mẫu rau sau khi được nghiền mịn, cân khoảng 5g, thêm 1.0 ml chuẩn Pb 1 mg/l, 2.0 ml chuẩn Zn 2.5 mg/l Trộn đều, để qua đêm Sau đó tiến hành theo quy trình ở mục 2.2.1 đối với mẫu rau và mẫu thêm chuẩn Các dung dịch này được đem định lượng trên máy Quang phổ hấp thu nguyên tử
Hiệu suất thu hồi được tính theo công thức sau:
Cobs: Hàm lượng kim loại trong mẫu thêm chuẩn
Csample: Hàm lượng kim loại trong mẫu h
Cspike: Hàm lượng kim loại thêm vào
Kết quả được trình bày trong bảng 2.12 và bảng 2.13:
Bảng 2.12 Hiệu suất thu hồi của quá trình vô cơ hóa mẫu để xác định hàm lượng kẽm
Hàm lượng kẽm thêm vào (mg/kg)
Hàm lượng kẽm xác định được (mg/kg)
Hàm lượng kẽm thêm vào (mg/kg)
Hàm lượng kẽm xác định được (mg/kg)
Bảng 2.13 Hiệu suất thu hồi của quá trình vô cơ hóa mẫu để xác định hàm lượng chì
Hàm lượng Chì thêm vào (mg/kg)
Hàm lượng Chì xác định được (mg/kg)
Hàm lượng Chì thêm vào (mg/kg)
Hàm lượng Chì xác định được (mg/kg)