Nghiên cứu xác định hàm lượng chì trong máu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa bằng lò Graphit

ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGƠ TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ TRONG MÁU BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUN TỬ VỚI KỸ THUẬT NGUN TỬ HĨA BẰNG LỊ GRAPHIT LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC THÁI NGUN - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGƠ TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ TRONG MÁU BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUN TỬ VỚI KỸ THUẬT NGUN TỬ HĨA BẰNG LỊ GRAPHIT CHUN NGÀNH: HĨA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ LAN ANH THÁI NGUN - 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu, kết quả đưa ra trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ một cơng trình nào khác. Tác giả Ngơ Trung Hiếu XÁC NHẬN CỦA KHOA CHUN MƠN XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Lê Hữu Thiềng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tơi xin được gửi tới PGS.TS Lê Lan Anh lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Cơ đã tận tình hướng dẫn trong suốt q trình thực hiện đề tài để tơi hồn thành bản luận văn này. Tơi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Đức Lợi, TS. Phạm Gia Mơn các thầy cơ, các anh chị và các bạn trong Phòng phân tích Viện Hóa Học Việt Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài. Tơi cũng xin chân thành cảm ơn đơn vị cơ quan nơi tơi cơng tác đã tạo điều kiện để tơi học tập, nghiên cứu để hồn thành bản luận văn này. Cuối cùng tơi xin được cảm ơn những người thân u nhất của tơi, đã ln động viên, cổ vũ để tơi hồn thành tốt luận văn của mình. Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên Ngơ Trung Hiếu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Vạch phổ đặc trưng của chì Bảng 2.2: Bảng quy hoạch thực nghiệm phân tích phương sai một yếu tố Bảng 2.3: Phân tích phương sai một yếu tố Bảng 3.1: Các thơng số máy khảo sát cường độ đèn HCL của Pb Bảng 3.2: Chương trình nhiệt độ lò graphit khảo sát cường độ đèn HCL của Pb Bảng 3.3: Kết quả khảo sát cường độ đèn HCL của Pb Bảng 3.4: Các thơng số máy khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb Bảng 3.5: Chương trình nhiệt độ khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb Bảng 3.6: Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb Bảng 3.7: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa luyện mẫu của Pb Bảng 3.8: Kết quả khảo sát nhiệt độ ngun tử hóa mẫu của Pb Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Na đến phép đo Pb Bảng 3.10: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ K đến phép đo Pb Bảng 3.11: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Ca đến phép đo Pb Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mg đến phép đo Pb Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng đồng thời của Na, K, Ca, Mg Bảng 3.14: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Pb Bảng 3.15: Kết quả phân tích mẫu Pb-1μg/l Bảng 3.16: Kết quả phân tích mẫu máu chuẩn Bảng 3.17: Tổng kết các điều kiện đo phổ GF-AAS của Pb Bảng 3.18: Hàm lượng Pb trong máu của người bình thường Bảng 3.19: Hàm lượng Pb trong máu của đối tượng phơi nhiễm chì Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cân bằng của chì trong cơ thể người Hình 1.2: Q trình tác động của chì lên hệ thống tạo huyết Hình 1.3: Vòng tuần hồn của chì trong mơi trường Hình 1.4: Sự phân bố chì trong cơ thể Hình 2.1: Tóm tắt chương trình nhiệt độ lò graphit Hình 2.2: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ ngun tử Hình 2.3: Hệ thống ngun tử hóa bằng lò graphit HGA 600 Hình 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khơ mẫu đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ tro hóa luyện mẫu đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ ngun tử hóa mẫu đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.4: Ảnh hưởng của Na đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.5: Ảnh hưởng của K đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.6: Ảnh hưởng của Ca đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.7: Ảnh hưởng của Mg đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.8: Khoảng tuyến tính của Pb Hình 3.9: Đồ thị đường chuẩn của Pb Hình 3.10: Mẫu máu chuẩn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3 1.1 Giới thiệu chung về ngun tố chì [14] 3 1.2 Tính chất lý, hóa học của chì [14, 19] 3 1.2.1 Tính chất vật lý 3 1.2.2 Tính chất hóa học [14] 5 1.3 Các hợp chất của chì 5 1.3.1 Oxit [14,19] 5 1.3.2 Hydroxit 7 1.3.3 Muối 8 1.4 Các ứng dụng của chì 8 1.4 Độc tính và cơ chế gây độc của chì [5, 6, 15, 16] 10 1.5.1 Độc tính của chì 10 1.5.2 Cơ chế gây độc của chì 12 1.6 Tổng quan bệnh nhiễm độc chì 15 1.6.1 Nhiễm độc chì vơ cơ [5, 6, 9, 16] 16 1.6.2 Nhiễm độc chì hữu cơ [5, 6, 9, 16] 21 1.7 Triệu chứng và cách chuẩn đốn bệnh nhiễm độc chì 22 1.7.1 Triệu chứng nhiễm độc chì [6, 16] 22 1.7.2 Cách chuẩn đốn bệnh nhiễm độc chì [5, 6, 16] 24 1.8 Cách điều trị bệnh nhiễm độc chì 24 1.8.1 Điều trị nhiễm độc chì vơ cơ 24 1.8.2 Điều trị nhiễm độc chì hữu cơ 26 1.9 Các phương pháp phân tích chì trong mẫu sinh học 26 1.9.1 Phương pháp phổ khối lượng kết hợp nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-MS) 27 1.9.2 Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP) 27 1.9.3 Phương pháp Von – Ampe hòa tan anot 27 1.10 Phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử 27 1.10.1 Lược sử phát triển phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử AAS 28 1.10.2 Ngun tắc của phép đo 28 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 30 2.1 Đối tượng, mục đính nghiên cứu 30 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 30 2.1.2 Mục đích nghiên cứu 32 2.2 Phương pháp nghiên cứu 32 2.3 Nội dung nghiên cứu 32 2.4 Nghiên cứu thực nghiệm 32 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 2.4.1 Nghiên cứu các điều kiện đo quang phổ hấp thụ của chì 32 2.4.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo quang phổ hấp thụ ngun tử của chì 36 2.5 Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp xử lý mẫu máu 37 2.5.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 37 2.5.2 Phương pháp xử lý mẫu máu 37 2.6 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo 38 2.7 Trang thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu 40 2.7.1 Trang thiết bị 40 2.7.2 Hóa chất và dụng cụ 41 2.8 Chuẩn bị dung dịch hóa chất 42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 43 3.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ hấp thụ ngun tử của chì 43 3.1.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ 43 3.1.2 Khảo sát khe đo 43 3.1.3 Khảo sát nguồn sáng, cường độ đèn catot rỗng 43 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của q trình ngun tử hóa mẫu 45 3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo quang phổ hấp thụ ngun tử của chì 50 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Na 50 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ K 52 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Ca 53 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mg 54 3.3 Nghiên cứu loại trừ ảnh hưởng đồng thời của Na, K, Ca, Mg 55 3.3.1 Lựa chọn chất cải biến nền 55 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của các cation 56 3.4 Xây dựng quy trình phân tích mẫu 57 3.4.1 Xác định khoảng tuyến tính của Pb 57 3.4.2 Xây dựng đường chuẩn để phân tích mẫu 58 3.4.3 Giới hạn phát hiện của phương pháp 59 3.4.4 Độ chính xác của phương pháp 60 3.4.5 Quy trình phân tích mẫu máu 61 3.5 Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của Pb 61 3.6 Kết quả phân tích hàm lượng chì trong mẫu máu 62 3.6.1 Kết quả nghiên cứu trên những người bình thường 62 3.6.2 Kết quả nghiên cứu trên những đối tượng phơi nhiễm chì 63 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 1 MỞ ĐẦU Ngày nay y học đã khẳng định rằng nhiều ngun tố kim loại có vai trò quan trọng đối với cơ thể sống và con người. Sự mất cân bằng về hàm lượng (thiếu hụt hay dư thừa) của nhiều kim loại vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh… là những ngun nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, đặc biệt là sự có mặt của các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cd, Fe… trong máu và trong huyết thanh con người. Cùng với sự phát triển của cơng nghiệp và đơ thị hóa hiện nay, mơi trường sống của con người đang bị ơ nhiễm nghiêm trọng. Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu cơng nghiệp vào khơng khí, nước, đất… có thể xâm nhập vào cơ thể người thơng qua ăn uống, hít thở dẫn đến hàm lượng của chúng vượt q giới hạn cho phép (sự nhiễm độc). Do đó, việc xác định hàm lượng các kim loại nặng trong cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng được tốt hơn là một việc làm vơ cùng cần thiết. Chì (Pb) là một trong những ngun tố độc hại đối với con người và động vật. Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hưởng đối với sự tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzim quan trọng của q trình tổng hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của q trình trao đổi chất. Một hợp chất trung gian kiểu này là delta-amino levulinic axit (ALA dehydrase). Một giai đoạn quan trọng của tổng hợp máu là sự chuyển hóa delta- amino levulinic axit thành porphobilinogen khơng thể xảy ra, kết quả là phá hủy q trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hơ hấp khác cần thiết trong máu như cytochromes[8]. Chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng lượng cho q trình sống. sự cản trở này có thể nhận thấy khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 ppm. Ở nồng độ cao hơn (>0,3 ppm) có thể gây hiện tượng thiếu máu do sự Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 2 thiếu hemoglobin. Nếu hàm lượng chì trong máu trong khoảng 0,5 – 0,8 ppm có thể gay ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não. Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hóa, hơ hấp. Người bị nhiễm độc chì sẽ mắc một số bệnh nguy hiểm như thiếu máu, đau đầu, chóng mặt, sưng khớp [8, 13]. Xuất phát từ những độc tính của chì và những tác dụng hóa sinh của nó đối với cơ thể con người nên việc xác định hàm lượng chì trong các mẫu sinh học (máu) là rất cần thiết. Từ u cầu thực tế và cấp bách đó chúng tơi thực hiện đề tài: “ Xác định hàm lượng chì trong máu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử với kỹ thuật ngun tử hóa bằng lò graphit” Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ [...]... đối với mẫu máu Ưu điểm của phương pháp này là độ nhạy cao, chi phí thấp hơn phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử Tuy nhiên phương pháp này chỉ thích hợp để phân tích ít hơn 25 mẫu trên ngày, còn phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử phân tích được lượng mẫu nhiều hơn 1.10 Phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử Hiện nay phương pháp này được dùng phổ biến để phân tích hàm lượng chì trong các mẫu máu. .. [18,28,29,30,31] Phương pháp này có ưu điểm là quy trình xử lý mẫu đơn giản, độ nhạy và độ chọn lọc cao Các kỹ thuật ngun tử 27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ hóa thường được sử dụng là kỹ thuật ngun tử hóa bằng ngọn lửa và bằng lò graphit Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử với kỹ thuật ngun tử hóa bằng lò graphit để phân tích hàm lượng chì trong. .. Các phương pháp phân tích chì trong mẫu sinh học Hiện nay có nhiều phương pháp nhạy và chọn lọc để phân tích hàm lượng chì trong các mẫu sinh học như: Phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử, phương pháp phổ khối lượng kết hợp nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICPMS), quang phổ phát xạ plasma (AES-ICP), phương pháp cực phổ, phương pháp cực phổ xung vi phân, phương pháp cực phổ sóng vng… Sau đây là một số phương. .. mẫu máu 1.10.1 Lược sử phát triển phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử AAS Sự phát hiện hiệu ứng hấp thụ ngun tử được cơng bố lần đầu iên vào năm 1802 khi Wollaston nhận thấy những vạch tối trong phổ ánh sáng mặt trời Năm 1961 người ta đã sản xuất hàng loạt máy quang phổ hấp thụ ngun tử có ứng dụng phân tích Trong những thập niên gần phương pháp phổ hấp thụ ngun tử được sử dụng rộng rãi để xác định. .. từng nguồn chì trong mơi trường gây ơ nhiễm cho vật ni, cây trồng dùng làm thức ăn Thực tế cho thấy sự ơ nhiễm chì trên bề mặt trái đất đã tăng gấp 10 lần so với lượng chì vốn có do q trình hình thành đất Nhiều cơng trình nghiên cứu đã xác định rằng hàm lượng chì trên mặt thảm thực vật tỷ lệ thuận với hàm lượng chì trong khơng khí Chì nhiễm vào vật ni, cây trồng phụ thuộc hàm lượng chì tồn tại trong mơi... xúc với chì thì hàm lượng chì trong cơ thể sẽ ngày càng nhiều - Qua nhau thai, sữa mẹ: chì qua nhau thai nên mẹ bị ngộ độc chì thì con cũng bị ngộ độc Nồng độ chì trong máu của con bằng 80% nồng độ chì trong máu mẹ Chì có thể qua sữa mẹ, tuy nhiên thơng tin về con đường tiếp xúc này còn chưa đầy đủ  Q trình hấp thu của chì Tại phổi, chì được hấp thu gần như tồn bộ qua màng phế nang để vào máu Chì. .. ra một loại phổ là phổ hấp thụ ngun tử của ngun tố đó Về ngun tắc, kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa là q trình ngun tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện cơng suất lớn và trong mơi trường khí trơ Q trình ngun tử hóa diễn ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: Sấy khơ mẫu, tro hóa luyện mẫu, ngun tử hóa mẫu để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet Trong đó hai... chất của chì được hấp thu tại phổi khơng phụ thuộc vào khả năng hòa tan của chất đó Chì được hấp thu qua đường hơ hấp là nguy hiểm nhất vì nó sẽ vào thẳng máu tới các cơ quan Chì hấp thu ở đường tiêu hóa ít hơn so với đường hơ hấp và khả năng hấp thu lại phụ thuộc vào tính hòa tan của các hợp chất chì Ruột hấp thu khoảng 10% lượng chì, còn 90% được đào thải qua phân Sự hấp thu chì qua đường tiêu hóa đến... vng… Sau đây là một số phương pháp để có thể xác định được hàm lượng chì trong mẫu sinh học 26 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ 1.9.1 Phương pháp phổ khối lượng kết hợp nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-MS) Hiện nay phương pháp ICP-MS là phương pháp hiện đại để phân tích chì trong các mẫu sinh học [22] Theo [22], mẫu máu phân tích được pha lỗng tỷ lệ 1:9 với dung dịch pha lỗng gồm:... thường có hàm lượng chì trên 950 μg/g (vì trong xăng chạy ơtơ, xe máy có pha một lượng chì lớn) Nguồn chì từ nước: Chì trong nước của lớp vỏ trái đất có hàm lượng khoảng 0,02 μg/l Chì trong hệ thống đường ống cấp nước là nguồn chì gây ơ nhiễm hiển nhiên ở hầu hết các quốc gia trên thế giới Hệ thống các mối hàn nối, vòi đồng là nguồn chì gây ơ nhiễm nước Mặt khác nước mềm có chứa hàm lượng canxi thấp, khơng . thực hiện đề tài: “ Xác định hàm lượng chì trong máu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử với kỹ thuật ngun tử hóa bằng lò graphit Số hóa bởi Trung tâm. NGƠ TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ TRONG MÁU BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUN TỬ VỚI KỸ THUẬT NGUN TỬ HĨA BẰNG LỊ GRAPHIT LUẬN VĂN THẠC. 1.9.2 Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP) 27 1.9.3 Phương pháp Von – Ampe hòa tan anot 27 1.10 Phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử 27 1.10.1 Lược sử phát triển phương pháp quang phổ hấp