luận văn thạc sỹ hóa học Phạm Thị Thanh Hồng

nghiên cứu xác định tổng số và tổng dạng ASEN trong một số hải sản bằng phương pháp trắc quang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ ĐỨC LIÊM

THÁI NGUYÊN - 2009

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả của luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất

kỳ tài liệu nào

Thái Nguyên, tháng 11 năm 2009

Tác giả

Phạm Thị Thanh Hồng

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Đức Liêm - Đại học Mỏ địa chất đã giao đề tài, hướng dẫn khoa học và tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn này

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Vũ Đức Lợi - Phòng Khoa học và Kỹ thuật phân tích, Viện Hóa học đã hướng dẫn khoa học, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm luận văn

Em cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Lan Anh và các anh chị

em thuộc phòng Khoa học và Kỹ thuật phân tích, Viện Hóa học đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Hóa học, các thầy cô giáo trong tổ bộ môn hóa học phân tích - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã dạy dỗ, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin chân thành cám ơn gia đình, bạn bè, người thân và đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Thái Nguyên, ngày 25 tháng 9 năm 2009

Tác giả

Phạm Thị Thanh Hồng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1.Khái quát về nguyên tố Asen 3

1.1.1.Tính chất lí học của Asen 3

1.1.2 Tính chất hóa học của Asen và các hợp chất 5

1.1.2.1 Các phản ứng hóa học của nguyên tố Asen 5

1.1.2.2 Tính chất hóa học của các hợp chất của Asen 6

1.2 Ứng dụng của Asen[6] 9

1.2 Các dạng Asen trong môi trường biển: 10

1.2.1 Những dạng Asen trong nước biển và nước mạch bùn biển 11

1.2.2 Các dạng Asen trong động vật biển 12

1.2.3 Các dạng Asen trong mẫu trầm tích biển 13

1.3 Ảnh hưởng của Asen đến sức khỏe [12] 14

1.3.1 Tác động sinh hóa 14

1.3.2 Nhiễm độc cấp tính 15

1.3.3 Nhiễm độc mãn tính [12] 15

1.4 Các phương pháp tách chiết và bảo quản mẫu trong phân tích các dạng Asen 18

1.4.1 Một số phương pháp xử lý mẫu trước khi phân tích [13,14] 19

1.4.2 Phương pháp chiết và bảo quản các dạng Asen trong các mẫu hải sản [13] 23

1.4.3 Ổn định và duy trì những dạng ban đầu của mẫu 26

1.5 Các phương pháp phân tích Asen 26

1.5.1 Phương pháp đo hiện trường với chất nhuộm thủy ngân Bromua 26

1.5.2 Phương pháp phát xạ nguyên tử cảm ứng cộng hưởng plasma (ICP- ASE) 27

1.5.3 Phương pháp quang phổ hấp tụ nguyên tử kết hợp thiết bị sinh

khí Hiđrua ( HVG - ASS) 27

1.5.4 Phương pháp dùng vi khuẩn phát sáng 28

1.5.5 Phương pháp phân tích thể tích 28

1.5.6 Phương pháp cực phổ Von- Ampe hòa tan 28

1.5.8 Phương pháp trắc quang [4,5,10] 29

CHƯƠNG II THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP 33

2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 33

2.1.1 Thiết bị và dụng cụ 33

2.1.2 Hóa chất 33

2.1.3 Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn 34

2.2 Phương pháp nghiên cứu: 35

2.2.1.Phương pháp xác định asen : 35

2.2.2 Phương pháp xử lý mẫu: 36

2.3 Đối tượng nghiên cứu: 37

2.4 Nội dung nghiên cứu 37

2.4.1 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để xác định asen bằng phương pháp đo quang: 37

2.4.2 Xây dựng qui trình phân tích cho các đối tượng mẫu nghiên cứu 37

2.5 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 38

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

3.1 Khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình tạo hợp chất màu 39

3.1.1 Khảo sát phổ hấp thụ của thuốc thử: 39

3.1.2 Khảo sát phổ hấp thụ của hợp chất màu 39

3.1.3 Khảo sát thời gian tối ưu cho việc tạo hợp chất màu 41

3.1.4.Ảnh hưởng của pH đến quá trình khử Asen 42

3.1.5 Ảnh hưởng của nồng độ chất khử (KI)tới độ hấp thụ quang(A)

cúa Asen 43

3.1.6 Ảnh hưởng của nồng độ chất khử (Zn)tới độ hấp thụ quang(A) cúa Asen 43

3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố khác tới sự tạo hợp chất màu 45

3.2.1.Khảo sát ảnh hưởng của thể tích thuốc thử 46

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thể tích mẫu 47

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của các chất đến sự tạo hợp chất màu 49

3.2.4 Xây dựng đường chuẩn xác định Asen 50

3.2.5 Giới hạn phát hiện của phương pháp 51

3.3 Qui trình phân tích Asen tổng số 52

3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của thành phần và nồng độ axit tới quá trình vô cơ hóa mẫu 52

3.3.2 Khảo sát hiệu suất của quá trình vô cơ hóa mẫu 54

3.3.3 Quy trình phân tích Asen tổng số 56

3.3.4 Đánh giá độ chính xác của phương pháp 60

3.4 Phân tích dạng Asen hữu cơ và vô cơ 61

3.4.1 Quy trình phân tích các dạng Asen từ các mẫu hải sản 61

3.4.2 Kết quả phân tích dạng Asen vô cơ, dạng Asen hữu cơ trong một số mẫu hải sản ……….… ….62

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

Vì thế, việc xác định hàm lượng Asen trong hải sản có ý nghĩa cực kỳ quan trọng Độc tính của Asen phụ thuộc rất nhiều vào dạng hóa học của nó, nhìn chung, Asen ở dạng hợp chất Asen hữu cơ (Asen hữu cơ) ít độc hơn dạng hợp chất Asen vô cơ (Asen vô cơ ) Chính vì vậy, nếu chỉ phân tích hàm lượng Asen tổng số trong hải sản thì chưa cho được thông tin chính xác về độc tính của Asen, do đó, việc định dạng và xác định chính xác hàm lượng các dạng hóa học khác nhau của Asen tạo nên tổng hàm lượng Asen trong một mẫu phân tích là rất cần thiết Nó góp phần tích cực cho ngành xuất nhập khẩu hải sản và chương trình an toàn thực phẩm quốc gia

Hải sản là một nguồn thực phẩm vô cùng phong phú và đa dạng, chính

vì vậy, việc nghiên cứu phân tích, đánh giá được hết các dạng Asen trong tất

cả các hải sản là khó khăn, đòi hỏi nhiều thời gian Trong phạm vi của luận văn này, do thời gian có hạn, với mục tiêu đặt ra là, xác định hàm lượng Asen tổng số, hàm lượng Asen hữu cơ và Asen vô cơ trong một số loài hải sản bằng phương pháp trắc quang, một phương pháp đơn giản về thiết bị nhưng lại cho kết quả đáng tin cậy do phép đo có nhiều ưu điểm cơ bản: -Độ nhạy cao( C10-4 -10-7 mol/l, cỡ 1ppm), độ chọn lọc khá cao, phân tích nhanh, thuận tiện trong phép phân tích nhiều đối tượng khác nhau

-Xác dịnh được định tính, định lượng, xác định được cấu trúc ban đầu của mẫu, dễ tự động hóa, đa năng ,thực thi do thiết bị phổ biến không đắt tiền

Từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài:" Nghiên cứu xác định tổng

số và tổng dạng Asen trong một số hải sản bằng phương pháp trắc quang" Nhiệm vụ đặt ra của đề tài để đạt được những mục tiêu trên là:

-Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng để đưa ra các điều kiện thích hợp xác định hàm lượng Asen trong một số hải sản bằng phương pháp trắc quang -Xây dựng qui trình phân tích Asen với mẫu là hải sản

-ứng dụng vào phân tích một số mẫu hải sản

-Xác định hàm lượng tổng số, tổng dạng Asen trong một số hải sản -Kết luận được tính độc của Asen trong các mẫu hải sản đã phân tích

Do thời gian có hạn, nên luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết, chúng tôi rất mong nhận đươc sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp

Dưới đây là một số thông số vật lí của Asen [33]:

Số hiệu nguyên tử: 33

Khối lượng nguyên tử: 74,2916 g.mol-1

Tỉ trọng: 5,7g.cm-3(ở 140

C) Điểm nóng chảy: 8140C(36atm)

Điểm sôi: 6150C

Bán kính vanderwaals: 0,139nm

Bán kính: 0,222 nm(-3); 0,047 nm(+5); 0,058 nm(+3)

Đồng vị: 8

Lớp vỏ điện tử: [Ar] 3d10 4s2 4p3

Năng lượng ion hóa thứ nhất: 947kJ Mol-1

Năng lượng ion hóa thứ hai: 1798kJ Mol-1

Năng lượng ion hóa thứ ba: 2376kJ Mol-1

Thế tiêu chuẩn: -0,3V(As3+/As)

Asen có hai dạng thù hình là dạng kim loại và dạng không kim loại Dạng không kim loại của Asen khi làm ngưng tụ dạng hơi, đó là chất rắn màu vàng đuợc gọi là Asen vàng, tan trong CS2 cho dung dịch gồm những

phân tử As4 Ở nhiệt độ thưòng, Asen vàng dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh sang dạng kim loại

Dạng kim loại của Asen có màu trắng bạc, có cấu trúc giống phốt pho đen, dẫn điện dẫn nhiệt nhưng giòn, dễ nghiền thành bột, không tan trong CS2 Asen phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất với nồng độ trung bình khoảng 2mg/kg Nó có mặt trong đá đất nước không khí, và một số sinh vật Asen có thể tồn tại với 4 trạng thái oxi hóa: -3;0;+3;+5 [6]

Asen là nguyên tố cancofil dễ tạo sunfua với lưu huỳnh, tạo hợp chất với selen, telua và đặc biệt với đồng, niken, sắt, bạc, Có khoảng gần 140 khoáng vạt độc lập của Asen, trong đó 60% là Asenat và 35% là sunfua Các khoáng vật quan trọng nhất của Asen là: Asenopirit(FeAsS), Ocpirmen(As2S3), Rialga(AsS) Asenconf kết hợp các nguyên tố khác, thay thế lưu huỳnh trong các hợp chất như: Lơlingit( FeAs2), Smartina(As2Co), các loại hợp chất này thường tạo thành ở nhiệt độ thấp

Nhờ quá trình chuyển hóa sinh học mà Asen còn tồn tại ở một số dạng hữu cơ như MMA (Monomethylarsonic axit), DMA (Dimethylarsinous acid), AsB (Asenobetaine), AsC (Asenochline), Asenosugars [32]

Asen là nguyên tố trong dãy chuyển tiếp,có tính chất hóa học gần giống với nguyên tố đứng trên nó là phốt pho, có tính chất gần với kim loại hơn tính

á kim Asen có hai đồng vị 75

As (đồng vị bền) và 78As (đồng vị phóng xạvới chu kỳ bán rã T1/2

= 26,8 giờ) Asen có bốn dạng biến thể gồm hai biến thể kết tinh và hai biến thể ẩn tinh, trong đó bền vững là các dạng biến thể kết tinh còn gọi là Asen dạng kim loại có màu xám bạc Asen kim loại khi bị đốt nóng đến 615,50C thì thăng hoa mà không qua giai đoạn nóng chảy, khi gặp lạnh nó ngưng tụ thành tinh thể tà phương Tuy nhiên, dưới áp suất cao 35,8 atm nó nóng chảy ở nhiệt độ 814-8680

C

Trong không khí, Asen kim loại dễ bị oxihóa thành As2O5 dạng bột màu trắng, có mùi tỏi, rất độc đối với cơ thể sống

Asen là một chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột có thể tạo ra các hợp chất bán dẫn của Asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như Silic và Gecmani

1.1.2 Tính chất hóa học của Asen và các hợp chất

1.1.2.1 Các phản ứng hóa học của nguyên tố Asen

Asen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hóa học gần với tính chất của á kim, cấu hình lớp vỏ điện tử hóa trị của Asen là 4s2

4p3, trong cấu hình điện tử của Asen có sự tham gia của ocbital d , vì vậy, có khả năng mở rộng

vỏ hóa trị

Trong các hợp chất Asen có ba giá trị số oxi hóa -3, +3, và +5, trong đó

số oxi hóa -3 rất đặc trưng cho Asen

Asen bền trong không khí khô, nhưng bề mặt bị oxi hóa dần trong không khí ẩm thành lớp xỉn màu đồng cuối cùng thành lớp vỏ màu đen bao quanh nguyên tố Khi đun nóng trong không khí, Asen bắt cháy tạo thành Asen trioxit- thực tế là tetraasen hexaoxit As4O6, đun nóng trong oxi tạo thành Asen pentoxit- thực tế là tetraasen đecaoxit As4O10 và As4O6

Asen không phản ứng với nước trong điều kiện thiếu không khí hoặc các điều kiện thường

Ở dạng bột nhỏ, Asen bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua:

2As + 3Cl2  2AsCl3

Khi đun nóng Asen cũng tương tác với brom, iot, lưu huỳnh

Asen được điều chế như kim loại, khi khử oxit của chúng bằng cacbon hay hiđro sẽ cho phản ứng Asen kim loại Khi đun nóng Asen trong không khí Asen cháy tạo thành oxit, ngọn lửa màu xanh là As2O3 Nó không tác dụng

với axit không có tính oxi hóa, nhƣng dễ dàng phản ứng với các axit HNO3,

1.1.2.2 Tính chất hóa học của các hợp chất của Asen

Có rất nhiều dạng khác nhau của dạng Asen vô cơ và Asen hữu cơ Các dạng quan trọng nhất có liên quan đến sức khỏe đƣợc đƣa ra trong bảng1.1[2]:

Bảng 1.1 Một số dạng Asen vô cơ và Asen hữu cơ

As(III) vô cơ

As(V) vô cơ

Asenit, hay muối axit H3AsO4; H3AsO4

Asen (III) hữu

cơ

Axit asinilic (axit p- aminobenzen asonic) H2N-C6H4- AsO(OH)2 Cacbazan

(axit 4 - phenylasonic

[aminocacbonylamino]-(OH)2OAs-C6H4

AsCl3 + 3H2O H3AsO3 + 3HCl

Khi khử H3AsO3 ta thu được khí Asin, có mùi tỏi rất độc

H3AsO3 + 3Zn + 6HCl 3ZnCl2 + AsH3 + 3H2O

H3AsO3 + CuSO4 CuHAsO3 + H2SO4

CuHAsO3 có kết tủa màu vàng lục trong môi trường kiềm, nó tan trong dung dịch cho màu xanh

CuHAsO3 + NaOH CuNaAsO3 + H2O

Một số phản ứng đặc trưng của As +5

:

Một số hợp chất quan trọng của As+5 như As2S5, H3AsO4, Ag3AsO4 Trong đó As2S5 không tan trong nước và dung dịch HCl, nó chỉ tan trong NaOH, HNO3 và NH4OH vì vậy dựa vào tính chất này có thể xác định Asen bằng phương pháp khối lượng

As2S5 + 3(NH4)2S 2(NH4)3AsS4

Khi cho axit asenic tác dụng molidat amoni (NH4)2MoO4 trong môi trường axit HNO3 sẽ cho kết tủa màu vàng, muối này dùng để định tính và định lượng Asen

H3AsO4 + 12(NH4)2 MoO4 + 21HNO3 (NH4)3H4[As(Mo2O7)6] + 21NH4NO3 + 10H2O

Trong hợp chất này As+5 có vai trò ion trung tâm điển hình tạo phức dị

đa axit và phức dị đa axit này cũng có thể bị khử về phức dị đa màu xanh

AsH3 + 4I2 + 4H2O H3AsO4 + 8HI

Một số phản ứng đặc trưng được dùng trong phương pháp trắc quang là phản ứng tạo phức asin với đietyl đithiocacbamat bạc

1.2 Ứng dụng của Asen[6]

Asen được biết đến và sử dụng rộng rãi tại Irăc và một vài nơi khác từ thời cổ đại Trong thời kì đồ đồng, Asen thường được đưa vào đồng thiếc để làm cho hợp kim trở nên cứng hơn (gọi là "đồng thiếc Asen")

Albertus Magnus (1193-1280) là người đầu tiên tách được Asen nguyên

tố vào năm 1250 Năm 1649, Johann Schroder công bố hai cách điều chế Asen Chì Asenat đã từng được sử dụng nhiều trong thế kỉ 20 làm thuốc trừ sâu cho các loại cây ăn quả

Lục Scheele hay Asenit đồng, được sử dụng trong thế kỉ 19 như là tác nhân tạo màu trong các loại sơn

Ứng dụng có nhiều e ngại nhất đối với cộng đồng trong xử lí chống mối mọt và bào mòn cho gỗ bằng Asenat đồng cromat, còn gọi là CCA hay tanalith Gỗ xẻ xử lí bằng CCA vẫn còn phổ biến ở nhiều quốc gia, nó được

sử dụng nhiều trong nửa cuối thế kỉ 20, mặc dù gỗ xẻ xử lí bằng CCA đã bị cấm ở nhiều khu vực Việc hấp thụ trực tiếp hay gián tiếp do việc đốt cháy gỗ

xử lí bằng CCA có thể gây tử vong ở động vật cũng như gây ngộ độc nghiêm trọng ở người, liều gây tử vong ở người là khoảng 20mg tro

Trong các thế kỉ 18,19 và 20 một lượng lớn các hợp chất của Asen đã được sử dụng làm thuốc chữa bệnh Arsphenamin và neosalvarsan là những hợp chất của Asen hữu cơ được chỉ định trong điều trị giang mai, nhưng đã bị loại bỏ bởi các loại thuốc kháng sinh hiện đại

Asen(III) oxit đã được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau trong suốt

200 năm qua, nhưng phần lớn là đỉều trị ung thư Cục thực phẩm và dược phẩm Hoa kì (FDA) vào năm 2000 đã cho phép dùng hợp chất này trong điều trị các bệnh nhân bị bạch cầu cấp tính

Đồng axeto asenit(Cu(C2H3O2)2.3Cu(AsO2)2) được sử dụng làm thuốc nhuộm màu xanh lục dưới nhiều tên gọi khác nhau, như "lục pais" hay "lục ngọc bảo" Nó gây ra nhiều ngộ độc Asen

Gali asenua là một vật liệu bán dẫn quan trọng, sử dụng trong công nghệ chế tạo mạch tích hợp (IC), các mạch này có nhiều ưu điểm hơn so với các mạch dùng silic

Asenat hiđro chì đã từng được sử dụng nhiều trong thế kỷ 20, làm thuốc trừ sâu cho các loại cây ăn quả Việc sử dụng nó đôi khi tạo ra các tổn thương

não đối với những người phun thuốc này

1.2 Các dạng Asen trong môi trường biển:

Mặc dù nồng độ Asen cao trong nước biển đã được biết đến cách đây hơn 100 năm, nhưng hàm lượng và tính đa dạng của các dạng Asen trong mẫu sinh vật biển chỉ được đề cập vào khoảng gần 30 năm trở lại đây Asen trong nước biển tồn tại chủ yếu ở dạng vô cơ như Asenate và Asenite, chính vì vậy

sinh vật biển cũng không thể tránh khỏi sự phơi nhiễm bởi những dạng Asen

vô cơ độc này.[13]

Hiện nay, đã phát hiện ra những cơ chế lý thuyết về quá trình dịch chuyển sinh học và quá trình giải độc của các sinh vật biển Kết quả của các quá trình này làm xuất hiện trong môi trường nước biển hơn 25 dạng Asen Tuy nhiên sự phân bố những dạng này thay đổi rõ rệt giữa bốn đối tượng mẫu khác nhau bao gồm nước biển, trầm tích biển, tảo và động vật

Trong môi trường và các hệ sinh vật, Asen tồn tại ở nhiều dạng (bảng 1.1) Các nghiên cứu cho thấy nếu chỉ biết hàm lượng tổng số Asen sẽ thiếu

cơ sở để đánh giá độc tính của Asen vì tính độc của Asen tùy thuộc vào các dạng hóa học tồn tại của Asen Vì vậy, phát hiện ra các dạng Asen sẽ giúp chúng ta trong việc đánh giá chính xác hơn những tác động của nó đến môi trường và sức khỏe con người

1.2.1 Những dạng Asen trong nước biển

Asen trong nước biển chủ yếu tồn tại dưới dạng vô cơ, ở nồng độ khoảng 12g/l Nồng độ này cao hơn đa số các kim loại và á kim có độc tính tiềm tàng khác

Việc xác định các dạng Asen trong nước biển lần đầu tiên được thực hiện vào năm 1926 bởi Atkins và Wilson [17], những kết quả của họ cho thấy ngoài thành phần chính là Asenite (As III) còn có sự hiện diện của Asenate (As V) [16]

Tính toán nhiệt động học chỉ ra rằng sự tồn tại gần như hoàn toàn dạng Asenate do sự khử sinh học, tuy nhiên, cũng có thể sản sinh ra Asenite ở những mức độ phân tích được [35]

Nhiều thí nghiệm đã được tiến hành để xác định các hợp chất Asen trong môi trường biển Bốn dạng Asen bao gồm Asenat (V), Asenit (III),

Axitmethylarsonic (MMAA), axit dimethylasinic (DMAA), đã được phát hiện trong nước biển bằng kỹ thuật HG-AAS[49]

Các nghiên cứu cho rằng, những dạng này là kết quả của quá trình dịch chuyển sinh học liên tục của Asen (V) bởi những thực vật trôi nổi [39] Ngoài

As (III), As (V), methylasonate (MA) và dimethylasinate (DMA), đã được phát hiện trong nước biển còn có những dạng Asen chưa được xác định và đang được tiếp tục nghiên cứu

1.2.2 Các dạng Asen trong động vật biển

Hầu hết các công bố đều cho rằng, dạng Asen hữu cơ trong động vật biển là Asenobetaine Hợp chất này đã được xác định có trong tôm hùm Panulinuscygnus bởi phổ NMR và X-Ray sau khi đã được phân lập [26] Sau này, hợp chất trên còn được tìm thấy trong nhiều loại động vật biển bao gồm

cá mập [20], tôm hùm Mỹ [24], cá teloest, cua, tôm [41], hải sâm và vài dạng của loài chân bụng và nhuyễn thể hai vỏ [45]

Thực tế, các dạng hợp chất Asen hữu cơ dường như có mặt ở khắp nơi trong quần thể động vật biển, tác động tới sức khỏe con người thông qua con đường ăn uống và ảnh hưởng đến hầu như đa số các động vật hoặc lên tất cả sinh vật biển nói chung Trong nhiều công trình nghiên cứu, người ta đã chiết được một vài dạng Asen trong tôm bao gồm Asenocholine cũng như Asenobetaine [37] Asenocholine được thông báo có trong con sò, hến [38],

cá trong vùng ô nhiễm [42] và các sản phẩm của cá nhám [18] Vài dạng trong mẫu cá được xác định cho thấy chúng chứa một phần nhỏ Asen ở dạng trimethylasine oxit [43]

Dạng trimethylasine oxit được xác định có trong cá da trơn Cnidoglanis macrocephalus ở cửa sông và loài cá biển Silago basseni [25]

IonTetramethylasonium, một sản phẩm của quá trình metyl sinh học, được xác định có trong sò Meretrix lusoria bằng phương pháp HPLC-ICP và

phổ H-NMR sau khi phân lập [40] Cũng hợp chất này đã được tìm thấy từ con trai [47], cải biển và cỏ chân ngỗng [46] Hợp chất này còn được tìm thấy trong loài nhuyễn thể chân bụng Tectus pyramidis [29]

Trimethylasine được công bố ở mức rất thấp trong vài loài cua biển ở đại dương Một phần Asen trong quần thể biển có mặt ở dạng Asen-lipit Những mô giàu dầu của một vài động vật biển ngoài Asenobetaine còn có Asen-lipit

Hợp chất dạng Asen hữu cơ chính trong động vật biển là Asenobetaie

Từ 21 năm trước đây, Asenobetaie đã được nhận ra trong tôm hùm [26] Hợp chất muối Asen bậc bốn ổn định này, qua nhiều nghiên cứu cho thấy có mặt trong tất cả các động vật biển, và trong đa số các loài hải sản đã phân tích thì dạng Asen này chiếm ưu thế hơn cả [28]

Khả năng tương thích của kỹ thuật phân tích gần đây với giới hạn phát hiện thấp (độ nhạy cao), cũng như sự quan tâm đối với những dạng Asen phụ khác, thường có trong động vật đã được tăng lên Năm 1993, Francesconi và Edmonds [28] cũng đã chứng minh sự có mặtcủa Asenobetaine trong động vật biển

1.2.3 Các dạng Asen trong mẫu trầm tích biển

Một số thông tin [36] về Asen trong bùn được công bố bằng phương pháp chiết chọn lọc Tuy nhiên, ít có thông tin về những dạng Asen tồn tại trong bùn, vì phần lớn các phương pháp cần thiết để chiết Asen có vẻ đã làm thay đổi dạng hóa học của Asen Mặc dù, nồng độ Asen trong trầm tích dưới biển sâu (trên 450mg/kg) [28] có thể cao hơn so với lớp bùn gần bờ Người ta cho rằng, nước mạch bùn có chứa sẵn những dạng sinh học, dạng hóa học của Asen, đó chính là đề tài của một số nghiên cứu [48] Tương tự như trong nước biển, trong trầm tích dạng hợp chất Asen vô cơ cũng trội hơn dạng hợp chất Asen hữu cơ Ngoài ra, chúng còn có chứa hai dạng MMA, DMA và một

dạng Asen trimetyl,có thể là oxit trimetylasine( TMAO),hợp chất này đã được tìm thấy trong mẫu nước trầm tích [23] Nồng độ tổng Asen hòa tan trong nước trầm tích nói chung cao hơn hẳn trong nước biển

Tuy nhiên, cho đến nay, sự hiểu biết về quá trình dịch chuyển sinh học các dạng Asen trong trầm tích biển và nước trong trầm tích còn hạn chế Đa

số các nghiên cứu về Asen trong trầm tích chủ yếu xác định hàm lượng tổng Asen mà ít có nghiên cứu về các dạng Asen [21]

1.3 Ảnh hưởng của Asen đến sức khỏe [12]

Theo chỉ dẫn 67/548/EEC - Liên minh châu Âu thì Asen nguyên tố và

các hợp chất của Asen được phân loại là "độc" và "nguy hiểm cho môi trường"

IARC công nhận Asen nguyên tố và các hợp chất của Asen như là các chất gây ung thư nhóm I, còn EU liệt kê Trioxit Asen, Pentoxit Asen và các muối Asenat như là các chất gây ung thư loại I

Trong số các hợp chất của Asen thì As(III) là độc nhất Mức độ độc hại của các chất được sắp xếp theo thứ tự: Asin > As(III)As2O3 > As(V) > Asen hữu cơ As(III) thể hiện tính độc bằng cách tấn công lên các nhóm -SH của các enzim, làm cản trở hoạt động của enzim

Do sự tương tự về tính chất hóa học với photpho, Asen can thiệp vào một số quá trình hóa sinh làm rối loạn photpho Có thể thấy được hiện tuợng này khi nghiên cứu sự phát triển hóa sinh của chất sản ra năng lượng chủ yếu

để lại các di chứng nặng nề về não, suy tủy, suy thận, thiếu máu, giảm bạch cầu, tan huyết, xạm da và tổn thương đa dây thần kinh ngoại biên.[13]

1.3.3 Nhiễm độc mãn tính

Bệnh nhiễm độc Asen mãn tính do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm Asen (asenicosis) xảy ra ở nhiều nước trên thế giới Biểu hiện gây ấn tượng mạnh nhất là hình ảnh "Bàn chân đen" tìm thấy đầu tiên ở Đài Loan năm

1920 Nguyên nhân gây bệnh là do dân cư sử dụng nguồn nước bị nhiễm

Asen cao (0,35 - 1,10mg/l) từ các giếng khoan để sinh hoạt Asen còn gây hàng loạt các bệnh nội khoa như: gây tăng huyết áp, gây tắc ngoại vi, bệnh mạch vành, mạch máu não dẫn đến thiếu máu cục bộ cơ tim và não, là những

cơ quan đảm nhận chức năng sống quan trọng Nguy cơ mắc bệnh và tử vong

do nhồi máu cơ tim tăng cao Nguy cơ mắc bệnh viêm tắc mạch ngoại biên tăng theo thời gian tiếp xúc với Asen ngay ở nồng độ > 0,02mg/l.[13]

Biểu hiện lâm sàng của bệnh rất đa dạng, do Asen gây tác hại rộng rãi tới chức năng của nhiều hệ cơ quan: Thần kinh, tim mạch, tiêu hóa, hô hấp Mức độ tổn thương phụ thuộc vào độ nhạy cảm của từng cá thể, vào liều lượng và thời gian tiếp xúc Quá trình phát triển bệnh âm ỉ, kéo dài Ở giai đoạn sớm thường tìm thấy các tổn thuơng da, các triệu chứng hay gặp như: Biến đổi sắc tố da (pigmentation), dày sừng (hyperkeratosis) ở lòng bàn chân, bàn tay, đối xứng hai bên, đôi khi kèm theo các vết nứt nẻ Các tổn thương có thể phát triển thành ung thư da Nguy cơ mắc bệnh tăng ngay cả khi uống nước có nồng độ Asen < 0,05mg/l Bệnh thường phát triển sau khi tiếp xúc một thời gian dài ủ bệnh (5 - 10 năm, có thể là lâu hơn)

Ngoài ra Asen có thể làm tổn thương thần kinh, ảnh hưởng đến việc sinh sản ở phụ nữ và tăng nguy cơ mắc bênh xơ gan, thiếu máu, rối loạn chuyển hóa protein và đuờng Điều đáng lo ngại nhất là Asen có thể gây ung thư da, phổi, bàng quang, thận Nguy cơ mắc bệnh ung thư tăng theo thời gian tiếp xúc Theo thống kê của trung tâm quốc gia ở Đài Loan, tỉ lệ mắc bệnh ung thư bàng quang tại 4 khu vực bệnh "Bàn chân đen" năm 1993 là 23,5% so với tỉ lệ toàn quốc là 2,29% Tỉ lệ ung thư da và chết do ung thư da từ 14,01 - 32,41% Cơ chế gây ung thư cho tới nay vẫn chưa rõ Tuy vậy, các kết quả nghiên cứu thực nghiệm đều cho thấy Asen thúc đẩy quá trình phát triển khối

u, làm rối loạn quá trình tổng hợp ADN, đặc biệt là trong các nguyên bào sợi

và các tế bào tủy xương bạch cầu, làm giảm số lượng bạch cầu lympho ngoại

vi, thay đổi khả năng miễn dịch và làm giảm sức đề kháng của cơ thể chống lại tế bào ung thư

Mặt khác, Asen còn có khả năng làm rối loạn gen, sai lạc nhiễm sắc thể, làm gẫy nhiễm sắc tử và nhiễm sắc thể, gây tăng tần số sinh sản của nhân và gây hiện tượng lệch bội

Một số nghiên cứu về các biến đổi sinh học của Asen trong cơ thể và phương pháp điều trị cho thấy, khả năng tích lũy Asen trong cơ thể là rất lớn, đặc biệt là khi tiếp xúc lâu dài với liều lượng nhỏ

Mặc dù có tính độc như trên, song không phải tất cả các dạng Asen đều độc, và kể cả những dạng Asen có tính độc thì ở hàm lượng nhỏ Asen lại có khả năng kích thích sự phát triển của sinh vật

Theo các công trình nghiên cứu, thì Asen vô cơ độc hơn Asen hữu cơ Jeffer P.Koplan cùng các đồng nghiệp cho rằng: Một số dạng hữu cơ có độc tính rất thấp và với một số dạng nó hoàn toàn không có độc tính [13] Vì vậy biết các dạng Asen là thách thức lớn đối với các nhà khoa học nghiên cứu về môi trường và sức khỏe

Theo nhiều công trình nghiên cứu, hải sản cũng có thể nhiễm kim loại nặng như: Asen, thủy ngân do môi trường ô nhiễm

Hải sản có hàm lượng Protein cao, các oxit béo omega 3, chất béo bão hòa thấp tốt cho sức khỏe, đặc biệt đối với người bị bệnh tim mạch, phụ nữ có thai và trẻ em Tuy nhiên, hải sản là một trong 20 loại thực phẩm dễ gây dị ứng, ngộ độc nhất

Các triệu chứng biểu hiện thường là mẩn ngứa, nổi mề đay, sổ mũi, mắt ngứa đỏ, tụt huyết áp, khó thở, nôn mửa, tiêu chảy Nhiều người vẫn nghĩ rằng tiêu chảy do hải sản lạnh, nhưng thực ra là do trong hải sản có chứa độc tố

Nghiên cứu mới đây của Viện Hải Dương học Nha Trang cho biết, trong hải sản có thể chứa các độc tố gây nguy hiểm cho người ăn Độc tố tảo

Phycotoxins sinh sản trong các rặng san hô ven bờ, là nơi sinh sống của các loài thân mềm như nghêu, sò, cua, tôm Các độc tố tảo này không gây nguy hại đến các loài sinh vật biển nhưng chúng sẽ gây ngộ độc cho người nếu ăn phải Độc tố tảo Phycotoxins không bị phân hủy khi đun nấu, có thể gây tiêu chảy, đau bụng, đau đầu, gây liệt cơ, mất trí nhớ

Hải sản cũng có thể nhiễm kim loại nặng như Asen, Thủy ngân do môi trường ô nhiễm Chất độc hại thường lắng đọng ở lớp bùn nên các loài sống ở tầng đáy như ngao, sò, ốc, hến rất dễ bị nhiễm độc Các loài cá to cũng thường bị nhiễm độc nặng hơn do quá trình tích lũy thức ăn

Từ những lí do trên, các nhà khoa học khuyến cáo rằng: Hải sản mua phải tươi sống, tránh mua hải sản trong vùng đang bị ô nhiễm nặng Tuyệt đối không ăn hải sản đã chết vì chúng có thể tiết ra chất độc Đối với cá phải làm ngay khi cá còn tươi và bỏ toàn bộ lòng ruột Không nên mua các hải sản có màu sắc khác thường, vì những loài sống trong vùng ô nhiễm thường có màu sắc khác với các hải sản bình thường

1.4 Các phương pháp tách chiết và bảo quản mẫu trong phân tích các dạng Asen

Một trong những vấn đề chìa khóa của phân tích dạng là bảo quản toàn vẹn mẫu và các dạng quan tâm trong suốt quá trình lấy mẫu, bảo quản và xử

lý mẫu

Do tính chất hóa lý đặc biệt luôn thay đổi hóa trị đặc biệt giữa III và V

mà Asen tồn tại trong tự nhiên dưới nhiều dạng khác nhau [32] Vì vậy xử lý mẫu để giữ nguyên dạng ban đầu của Asen là nhiệm vụ quan trọng đối với các nhà phân tích

Asen có nhiều dạng tồn tại Tùy thuộc vào dạng Asen tồn tại trong các đối tượng mẫu khác nhau mà cần có các phương pháp xử lý mẫu khác nhau

Trong phần này chúng tôi trình bày một số phương pháp xử lý mẫu trong phân tích định dạng Asen với đối tượng là các mẫu hải sản

1.4.1 Một số phương pháp xử lý mẫu trước khi phân tích [13,14]

Nguyên tắc chung khi phân tích các mẫu hải sản bao gồm hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Xử lý mẫu để đưa nguyên tố cần xác định về dạng dung

dịch theo một kỹ thuật phù hợp để có thể phân tích định dạng theo một phép

đo đã chọn

Giai đoạn 2: Phân tích các nguyên tố dựa trên nguyên tắc của phép đo,

trong những điều kiện thích hợp đã được nghiên cứu lựa chọn

Trong đó giai đoạn 1 là rất quan trọng đối với hầu hết các phương pháp khi phân tích kim loại Nếu xử lý mẫu không tốt có thể dẫn đến mất nguyên tố

cần phân tích( gây sai số âm) hoặc làm nhiễm bẩn mẫu (gây sai số dương),

làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích, đặc biệt khi phân tích vi lượng

Tùy thuộc vào bản chất của phép phân tích, đối tượng mẫu, điều kiện trang bị kỹ thuật mà có các phương pháp sau để xử lý mẫu

Xử lý mẫu vô cơ

Phân tích dạng trao đổi (còn gọi là dạng dễ tiêu): Kim lọai ở thể này có thể tan được trong nước, như dung dịch muối hoặc axit loãng

Phân tích tổng số: Để phân tích tổng số người ta phá hủy cấu trúc của mẫu để chuyển kim loại về dạng muối tan Có thể phá hủy mẫu bằng các loại axit có tính oxihóa mạnh như axit nitric, axit sunfuaric, axit pecloric hoặc hỗn hợp các axit

Xử lý mẫu hữu cơ:

Các chất hữu cơ rất phong phú và đa dạng Trong các mẫu này kim loại

ít khi ở dạng dễ tiêu, do đó, để phân tích các kim loại trong mẫu hữu cơ,

thường phải tiến hành phân tích tổng số Trước khi phân tích, mẫu thường được xử lý bằng một trong các phương pháp sau:

-Vô cơ hóa khô

-Vô cơ hóa ướt

- Xử lý ướt bằng lò vi sóng

- Xử lý mẫu bằng kỹ thuật lên men

a Phương pháp vô cơ hóa khô

Nguyên tắc: Đốt cháy các mẫu hữu cơ có trong mẫu phân tích để giải

phóng kim loại ra dưới dạng oxit hoặc muối, sau đó, tro mẫu này được hòa tan bằng axit thích hợp

Phương pháp vô cơ hóa khô đơn giản, triệt để, yêu cầu tối thiểu sự chú

ý của người phân tích, nhưng có nhược điểm làm mất các nguyên tố đễ bay hơi như: Hg, As, Pb khi ở nhiệt độ cao

Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường cho thêm các chất bảo

vệ như MgO, Mg(NO3)2 hay KNO3 và chọn nhiệt độ thích hợp

b Phương pháp vô cơ hóa ướt

Nguyên tắc: Oxi hóa chất hữu cơ bằng một axit hoặc hỗn hợp axit có

tính oxi hóa mạnh thích hợp

Phương pháp vô cơ hóa ướt rút ngắn được thời gian so với phương pháp vô cơ hóa khô, bảo toàn được chất phân tích, nhưng phải dùng lượng axit khá nhiều, vì vậy các axit phải đạt yêu cầu có độ tinh khiết cao

c Phương pháp lò vi sóng

Nguyên tắc: Dùng năng lượng của lò vi sóng để đun nống dung môi

và mẫu được đụng trong bình kín Dưới nhiệt độ và áp suất cao có thể dễ dàng hòa tan được mẫu

Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại, làm giảm đáng kể thời gian

xử lý mẫu, không mất mẫu phân tích và vô cơ hóa mẫu được triệt để, có thể

vô cơ hóa cùng lúc nhiều mẫu Tuy nhiên, phương pháp này đồi hỏi nhiều thiết bị đắt tiền nên nhiều cơ sở phân tích không đủ điều kiện để trang bị

d Phương pháp lên men

Nguyên tắc: Hòa tan mẫu thành dung dịch hay huyền phù Thêm

men xúc tác và lên men ở nhiệt độ 370

C - 400C trong thời gian từ 7 - 10 ngày Trong quá trình lên men, các chất hữu cơ bị phân hủy thành CO2, axit, nước và giải phóngkim loại trong hợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch

e Tác nhân vô cơ hóa

Khi xử lý mẫu bằng phương pháp vô cơ hóa ướt và lò vi sóng, việc lựa chọn tác nhân oxi hóaphải căn cứ vào khả năng, đặc tính oxi hóa của thuốc thử và đối tượng mẫu

Dưới đây là một số tác nhân vô cơ hóa thương sử dụng khi vô cơ hóa mẫu:

Axit nitric (HNO 3 ) [14]

Axit nitric (HNO3) là chất được sử dụng rộng rãi nhất để vô cơ hóa mẫu Đây là tác nhân vô cơ hóa dùng để giải phóng nhanh vết nguyên tố từ các cốt sinh học và thực vật dưới dạng các muối nitrit dễ tan Điểm sôi của axit nitric ở áp suất khí quyển là 1200C, lúc đó chúng sẽ ion hóa toàn bộ các chất hữu cơ có trong mẫu phân tích và giải phóng kim loại dưới dạng ion

Loại mẫu được áp dụng: Chủ yếu là các mẫu hữu cơ như nước giải khát, protein, chất béo, nguyên liệu thực vật, nước thải, một số sắc tố polỉme

và các mẫu trầm tích

Axit sunfuaric (H 2 SO 4 ) [14]

Axit sunfuaric (H2SO4) là chất có tính oxi hóa mạnh, có nhiệt độ sôi là

3390C Khi kết hợp với Axit nitric (HNO3) sẽ có khả năng phá hủy hoàn toàn hầu hết các hợp chất hữu cơ Nếu sử dụng lò vi sóng thì phải vô cơ hóa trước trong cốc thủy tinh hay thạch anh và giám sát quá trình tăng nhiệt độ của lò Loại mẫu được áp dụng: mẫu hữu cơ, oxit vô cơ, hiđroxit, hợp kim, kim loại, quặng

Axit pecloric (HClO 4 ) [14]

Axit pecloric (HClO4) có tính oxi hóa mạnh, có thể ăn mòn kim loại, không phản ứng với các axit khác, phá hủy hợp chất hữu cơ Do axit Pecloric (HClO4) có thể gây nổ mạnh khi tiếp xúc với các nguyên liệu hữu cơ và các chất vô cơ dễ bị oxi hóa nên thường phải oxi hóa mẫu trước bằng axit Nitric (HNO3) sau đó mới sử dụng axit Pecloric (HClO4)

Trong trường hợp phá mẫu bằng lò vi sóng phải rất thận trọng vì trong bình kín, ở nhiệt độ và áp suất cao Axit pecloric (HClO4) dễ gây nổ

Loại mẫu được áp dụng:

Các mẫu hữu cơ và vô cơ Trong nhiều trường hợp ta phải sử dụng hỗn hợp các axit mới có thể vô cơ hóa được hoàn toàn mẫu

Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi sử dụng hỗn hợp các axit trên theo một tỉ lệ nhất định để vô cơ hóa các mẫu hải sản, phân hủy hoàn toàn các nền mẫu hữu cơ và đưa về dạng dung dịch trước khi tiến hành phân tích, xác định hàm lượng Asen trong các mẫu hải sản đó

1.4.2 Phương pháp chiết và bảo quản các dạng Asen trong các mẫu hải sản [13]

Một yêu cầu thiết yếu để thu được kết quả phân tích dạng đáng tin cậy

là việc bảo quản hàm lượng những dạng hóa học ban đầu trong mẫu trước khi phân tích Vấn đề cần xem xét đầu tiên chính là thu thập mẫu, bảo quản và cất giữ mẫu trong điều kiện tốt nhất để ngăn ngừa sự nhiễm bẩn và mất mát nhỏ nhất ở mức độ vết của phép phân tích, sao cho khi phân tích dạng, nồng độ của những dạng riêng lẻ của hỗn hợp không bị thay đổi bởi việc giữ mẫu và

xử lý mẫu Chính vì vậy, cần có sự nghiên cứu, phát triển những phương pháp làm ổn định các dạng Asen trong những mẫu phân tích trong quá trình thu mẫu và cất giữ mẫu

Bên cạnh đó, việc khảo sát các điều kiện tối ưu để giữ nguyên các dạng Asen trong các mẫu phân tích dưới những điều kiện khác nhau là cần thiết vì một số dạng của Asen có thể chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc mất đi trong quá trình chuẩn bị mẫu [40], ví dụ như: Những điều kiện cất giữ tối ưu, thời gian cất giữ để sao cho có thể hạn chế đến mức thấp nhất các rủi

ro có thể dẫn đến sự biến đổi những dạng cần xác định

Đối với phương pháp chiết, cần phải xem xét xem liệu phương pháp chiết đó có thể sản sinh ra bất kỳ sự biến đổi nào của những dạng hiện có trong dung dịch mà cần phải được xác định hay không

Nhìn chung, nếu lấy mẫu ở cùng một địa điểm thì quá trình chiết Asen

từ những mẫu rắn là hầu như không khác nhau khi mẫu được bảo quản tốt Chuẩn bị mẫu cho những mẫu rắn nói chung có thể bao gồm những quá trình như: xắt nhỏ, đông khô, nghiền, trộn đều và rây để dùng cho quá trình chiết

Một phép chiết đạt yêu cầu cần phải chiết hoàn toàn tất cả các dạng Asen mà không làm thay đổi dạng ban đầu của nó Đồng thời, dung môi để chiết các mẫu không được gây trở ngại cho sự phân tích dạng

Dưới đây là một số phương pháp chiết đã được áp dụng trong phân tích dạng Asen:

Phương pháp hòa tan (solubilization) với HCl và làm bay hơi bằng

lò vi sóng:

Cơ sở của phương pháp hòa tan với HCl và làm bay hơi bằng lò vi sóng được trình bày thành phương pháp chiết Asen vô cơ từ những sản phẩm hải sản [13] Tuy nhiên, phương pháp này không thích hợp để xác định những dạng AsIII

và AsV vì AsV được chuyển đổi sang AsIII trong suốt quá trình thủy phân và chiết Sự chuyển đổi giữa AsIII

và AsV cũng được thấy khi sử dụng axit tricloroacetic để thủy phân những mẫu gạo [30]

Mới đây, phương pháp có khả năng chiết nhanh (ASE) được áp dụng để chiết những dạng Asen trong mẫu rắn [30] Phương pháp bán tự động này sử dụng áp suất và nhiệt độ trong suốt thời gian chiết, cho thấy nó nhanh hơn và

ít mất công sức hơn so với phương pháp chiết truyền thống Tuy nhiên, so sánh với phương pháp chiết rung siêu âmvới hỗn hợp methanol- nước (1:1) thì khả năng thu hồi Asen trong mẫu thấp hơn 10-20 % [12]

Qui trình phá mẫu enzim kết hợp với phương pháp chiết đã được nghiên cứu để tăng hiệu suất chiết đối với một số mẫu sinh học, Những qúa trình chiết khác như chiết Soxhlet [13] và chiết pha rắn cũng được áp dụng Methanol là dung môi thường được sử dụng nhất để chiết những dạng Asen từ những mô sinh vật biển Sự bay hơi của methanol và phân chia phần còn lại giữa điethyl ether/nuớc có thể cung cấp thông tin về những số lượng tương đối của Asen hòa tan-lipid và hòa tan-nước Ngoài ra người ta có thể

dùng hỗn hợp methanol/choloform/nước để chiết mô sinh vật nguyên bản Cả hai quy trình thu hồi phần lớn Asen trong giai đoạn chiết.[13]

Hiện nay phương pháp chiết methanol: nước và kết hợp rung siêu

âm nhiều lần đuợc sử dụng rộng rãi nhất vì đây là một phương pháp chiết rất tốt thể hiện qua hiệu suất thu hồi các dạng Asen hòa tan trong mẫu rắn lên tới 95%.[13]

Như vậy đối với một số mẫu sinh vật biển hàm lượng Asen xác định phụ thuộc vào phương pháp chiết Asen còn lại sau khi chiết methnol có thể còn trong bã, hoặc phản ánh sự chiết không hoàn toàn vài dạng Asen phân cực hơn Ví dụ, khi phân tích HPLC/ICP-MS dịch chiết methanol mẫu đông khô gan rùa cho thấy Asenate là vết, nhưng chiết bằng nước liên tục của cùng chất đó thì hàm lượng Asenate chiếm 35% toàn bộ Asen có thể chiết ra [27] Một vài Asen hữu cơ (ví dụ Asenosugar) rất phân cực, nếu chiết bằng methanol thì chỉ tìm thấy hàm lượng thấp trong mẫu sinh vật biển

Như vậy, đối với một số mẫu sinh vật biển, việc xác định Asen phụ thuộc vào phương pháp chiết So với các đối tượng khác, số liệu về phân tích dạng Asen trong sinh vật biển có chiều hướng tăng Do đó, việc đánh giá và so sánh các dữ liệu này khá đơn giản Bên cạnh đó vì quy trình chiết đã được chuẩn hóa nên các dạng Asen được chiết ra giống nhau trước khi đem đi phân tích

Tóm lại, quá trình chiết cần đạt hiệu suất cao và giảm thiểu nhỏ nhất sự phá hủy dạng Asen hiện có trong mẫu rắn, một trong những yêu cầu tiên quyết để từ đó mới có được thông tin chính xác về các dạng Asen trong các mẫu hải sản và qua đó đánh giá được tính độc của các mẫu hải sản đã được phân tích

1.4.3 Ổn định và duy trì những dạng ban đầu của mẫu

Một yêu cầu thiết yếu để thu được thông tin dạng đáng tin cậy là việc bảo quản hàm lượng những dạng nguyên bản hóa học ban đầu trong mẫu trước khi phân tích Nhiều phương pháp đã được sử dụng để bảo toàn những dạng Asen phân bố trong mẫu tự nhiên Những mẫu chứa hàm lượng AsIII

và

AsV có nồng độ 0,5g/l hoặc 1g/l được bảo quản tại 40C ổn định được 21 ngày và cho thấy không có sự biến đổi nào sau 21 ngày cất giữ Tại 250

C nhận xét thấy có những dung dịch có hàm lượng Asen cao nhất (20g/l) vẫn có thể bảo quản mà không có sự mất mát đáng kể của các dạng Asen [36] Tuy nhiên, ở tại nồng độ thấp hơn, ta quan sát thấy sự biến đổi của các dạng vào cuối tuần đầu tiên

Một số nghiên cứu cho thấy rằng bảo quản mẫu tại -200C là tốt nhất để giữ các dạng [13] Những phương pháp bảo quản trên cho các dạng ban đầu của AsIII

và AsV phải thực hiện ngay lập tức sau khi thu thập mẫu thì mới có hiệu quả, nhất là khi mẫu được sử dụng để phân tích hải sản- một trong những loại mẫu rất dễ bị phân hủy dẫn đến làm sai lệch kết quả phân tích

1.5 Các phương pháp phân tích Asen

Trong phân tích Asen tùy theo điều kiện hiện trường mà lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp

1.5.1 Phương pháp đo hiện trường với chất nhuộm thủy ngân Bromua

+Nguyên tắc: Asen(III) và Asen(V) được chuyển thành khí AsH3 nhờ hỗn hợp khử mạnh : NH2SO3H- axit sunfamic và NaBH4 - (Natri bohiđrua) Khí Asin tạo thành sẽ tạo phức với thủy ngân bromua được tẩm trên giấy và chuyển thành màu vàng Việc định lượng dựa vào màu trên giấy thử hoặc độ đậm nhạt của màu

+ Giới hạn phát hiện: 10ppb.Tuy nhiên, độ hấp thụ quang có thể bị

ảnh hưởng bởi khí H2S, Cần dùng bông lọc chứa chì axetat để hấp thụ khí này

+ Ứng dụng: Đo hiện trường với số lượng mẫu lớn, chủ yếu cho mục

+ Giới hạn phát hiện: 35 -50 ppb

+ Ứng dụng: Phương pháp này có thể xác định nhiều nguyên tố cùng

một lúc và được áp dụng đối với tất cả các loại nền màu khác nhau, tuy nhiên, các mẫu rắn và mẫu lỏng chứa nhiều kết tủa phải xử lý trước khi phân tích

1.5.3 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp thiết bị sinh khí Hiđrua ( HVG - ASS)

Quang phổ hấp thụ nguyên tử (ASS) là một kỹ thuật phân tích lượng vết các nguyên tố phổ biến, được sử dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm với độ chọn lọc độ lặp lại cao, có thể phân tích hàng loạt mẫu trong thời gian ngắn, giá thành thiết bị không quá đắt Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong phân tích định lượng Asen kết hợp với thiết bị tạo khí Hiđrua

+ Nguyên tắc: Asen vô cơ hòa tan trong nước có thể ở dạng As(III) hay

As(V), hiệu suất tạo khí Hiđrua của hai dạng này khác nhau nên tất cả các Asen trong mẫu phải được khử về As(III) nhờ tác nhân khử của KI hoặc NaI Sau đó As(III) phản ứng với hiđro mới sinh (tạo thành khi tác nhân khử Zn hoặc NaBH4 gặp môi trường axit) tạo ra hợp chất Asin - AsH3 Khí Asin sẽ

được dẫn vào bộ phận nguyên tử hóa mẫu nhờ khí Argon tạo ra các đám hơi nguyên tử tự do Các nguyên tử này sẽ hấp thụ các tia sáng có bước sóng đặc trưng và cho kết quả độ hấp thụ.[13]

+ Giới hạn phát hiện: Phương pháp này có thể xác định hàm lượng

Asen trong mẫu cỡ 0,5ppb

1.5.4 Phương pháp dùng vi khuẩn phát sáng

Nhóm nghiên cứu thuộc Viện khoa học và Công nghệ môi trường Thụy

Sĩ đã lợi đụng khả năng nhạy cảm với Asen của vi khuẩn Escherichia coli để biến đổi gen sao cho chúng phát sáng khi dò thấy Asen trong nước

E Coli hiện đang được thử nghiệm tại Việt Nam, có ưu điểm vượt trội

so với các phương pháp khác là chi phí thấp mà không giải phóng các hóa chất độc hại vào môi trường

I2 + AsO33- + 2OH-  AsO43- + 2I- + H2O

1.5.6 Phương pháp cực phổ Von- Ampe hòa tan

Cơ sở của phương pháp Von- Ampe hòa tan là xây dựng đường cong phụ thuộc giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế giữa hai điện cực được đặt trong bình điện phân chứa chất cần nghiên cứu Phương pháp Von- Ampe hòa tan gồm có các giai đoạn chính như sau:

Khi điện phân làm giàu cần chọn thế thích hợp và giữ không đổi trong suốt quá trình điện phân Thông thường người ta chọn thế ứng với dòng khuyếch tán giới hạn của chất cần phân tích và tại thế đó chỉ có một số tối thiểu các chất bị oxi hóa hoặc khử trên điện cực

Các loại phản ứng có thể dùng để kết tủa lên bề mặt điện cực có thể là:

- Khử ion kim loại trên điện cực thủy ngân

Nếu điện phân là quá trình oxi hóa anot ở thế không đổi ETL thì khi hòa tan cho quét thế với tốc độ không đổi, đủ lớn từ giá trị ETL về phía thế âm hơn Quá trình hòa tan là quá trình catot và phương pháp gọi là "Von- Ampe hòa tan catot" hay viết tắt là CSV (Catotdic Stripping Vontammestry)

1.5.8 Phương pháp trắc quang [4,5,10]

Nguyên tắc : Để quan sát được phổ hấp thụ trong vùng UV - VIS ta

phải có chất nghiên cứu ở dạng có màu Các chất xác định cần chuyển vào dung dịch dưới dạng hợp chất màu với một thuốc thử thích hợp có độ nhạy lớn trong vùng phổ UV - VIS trong các điều kiện tối ưu ( pH, nhiệt độ, thời gian, tỉ lệ thuốc thử )

Chụp phổ hấp thụ electron của hợp chất màu ở dải sóng 200 - 1000 nm Tại điểm độ hấp thụ quang đạt giá trị cực đại ta tìm được bước sóng mà chất màu hấp thụ ánh sáng cực đại

Khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu được xác định bởi biểu thức định lượng của định luật Buger - Lambe - Beer:

A = .l.C

Trong đó:

A: Mật độ quang - Khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu : Hệ số hấp thụ phân tử mol

l: Bề dày cuvet có đơn vị cm

C: Nồng độ của dung dịch màu

Trong thực hành phân tích trắc quang, người ta thường xây dựng đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ chất màu trong dung dịch:

A = f(C)

Thực nghiệm cho thấy, mật độ quang chỉ phụ thuộc tuyến tính theo nồng độ ở một giới hạn C0 nhất định Do đó, ta thường xác định nồng độ chất nghiên cứu trong mẫu ở khoảng nồng độ tuyến tính OA (hình 1.1), nếu nồng

độ lớn hơn C0thì ta phải pha loãng mẫu, kết quả nhân với hệ số pha loãng

Phương pháp đường chuẩn trong phân tích trắc quang:

Trong thực tế người ta chỉ sử dụng vùng tuyến tính (Đoạn OA hay còn gọi là đường chuẩn), khoảng tuyến tính này rộng hay hẹp tùy thuộc vào độ nhạy của hợp chất màu Các chất càng nhạy trong vùng phổ UV - VIS thì vùng tuyến tính càng hẹp và lùi về phía nồng độ thấp, thuận lợi cho việc định lượng vết chất

Các bước xây dụng đường chuẩn:

Phương pháp này dựa trên cơ sở xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc tuyến tính của mật độ quang vào nồng độ, sau đó đo mẫu trong cùng điều kiện, từ đó xác định được hàm lượng chất cần phân tích dựa vào đường chuẩn

Phương pháp này bao gồm các bước như sau:

Bước 1: Chụp phổ hấp thụ phân tử của thuốc thử và hợp chất màu

Bước 2: Khảo sát, chọn các điều kiệ tối ưu cho sự tạo hợp chất màu như: thời gian, độ pH, tỉ lệ thuốc thử

Bước 3: Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chứa chất cần phân tích với hàm lương tăng dần, cho vào mỗi dung dịch một lượng thuốc thử như nhau, các điều kiện để tạo phức như: pH, thời gian, nhiệt độ và các điều kiện khác như nhau Sau đó, xác định mật độ quang của hợp chất màu trong khoảng nồng độ tuyến tính

Bước 4: Từ giá trị mật độ quang và nồng độ, ta thiết lập được đường chuẩn trong hệ tọa độ xy, xác định được hàm lượng chất cần nghiên cứu trong mẫu thực(Cx) bằng đường chuẩn khi biết giá trị mật độ quang của mẫu(Ax)

Phương pháp trắc quang với phép phân tích Asen

Trong phép phân tích Asen bằng phương pháp trắc quang, nhiều công trình nghiên cứu đã sử dụng nhiều loại thuốc thử, trong phạm vi của luận văn

này chúng tôi sử dụng thuốc thử là Bạc đietylđithiocacbamat để tạo phức với

khí Asin - AsH3, đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để phân tích Asen bằng phương pháp trắc quang Qui trình của phương pháp có thể tóm tắt như sau:

Nguyên tắc: Các hợp chất của Asen trong mẫu được oxi hóa bằng

KMnO4 hoặc K2S2O8, tiếp theo As(v) được khử về As(III) bằng KI Sau đó Asen được khử tiếp thành khí Asin - AsH3 bằng hiđro mới sinh trong môi trường axit Asin tác dụng với dung dịch Bạc đietylđithiocacbamat trong piriđin hoặc clorofom tạo phức màu đỏ tím Sau đó, đo độ hấp thụ quang của phức màu được tạo thành ở bước sóng 520nm

CHƯƠNG II

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

2.1.1 Thiết bị và dụng cụ

- Máy đo quang: GBC Cintra 40 UV - Visible spectrometer

- Máy đo pH: TOA pH METTER MODEL HM 5BS của Nhật

- Máy đông khô

- Máy cất nước hai lần: MILL_ Q của Thụy Sĩ

- Cân phân tích chính xác 0,01mg: Srtocius - Thụy Sĩ

- Tủ sấy, lò nung, tủ hút, bếp khuấy từ

- Máy li tâm, bể rung siêu âm

- Bình định mức: 500ml, 250ml, 100ml, 50ml,25ml

- Cốc thủy tinh: 500ml, 250ml, 100ml, 50ml

- Pipet các loại: 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml

- Đũa thủy tinh, giấy lọc, bình tia

- Phễu lọc, giấy siêu lọc, các bình PVE, chai thủy tinh tối màu

- Dụng cụ thí nghiệm bằng teflon, thạch anh

- Hệ tạo phức của Asen với thuốc thử Bạc đietylđithiocacbamat