NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG HỌC TRẮC QUANG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRIT TRONG MẪU NƯỚC NGẦM VÀ THỰC PHẨM

Ngày nay việc bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm là vấn đề quan trọng trong xu thế phát triển bền vững của toàn nhân loại. Hiện nay do nhiều nguyên nhân khác nhau đã dẫn tới ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí và đe doạ nguồn thực phẩm an toàn của con người. Qua nghiên cứu cho thấy trong công nghiệp thực phẩm nitrit được sử dụng nhiều nhằm bảo quản các loại nông sản và thực phẩm: hoa quả, rau, thịt cá... Môi trường nước ngầm chủ yếu dùng cho sinh hoạt khu vực ngoại thành và nông thôn đang có nguy cơ ô nhiễm ngày càng cao bởi dư lượng hoá chất ngấm vào trong đất [3]. Hàm lượng nitrit trong nước bề mặt, trong đất và nước biển thấp (0,01 – 0,02mg/l). Nồng độ nitrit cao hơn gặp nhiều ở nước thải của các nhà máy công nghiệp sử dụng muối nitrit và trong nước ngầm. Như vậy hàng ngày thông qua nguồn nước và thực phẩm thì nitrit gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe lớn của con người. Nitrit độc hại hơn so với các hợp chất chứa nitơ khác như amoniac, nitrat và amoni. Khi vào cơ thể nitrit kết hợp với Hemoglobin hình thành methaemoglobin, kết quả hàm lượng Hemoglobin giảm sẽ làm giảm quá trình vận chuyển oxi trong máu. Khi nitrit vào dạ dày tại đây ở pH thấp nitrit được chuyển thành axit nitrơ có khả năng phản ứng được với amin hoặc amit sinh ra nitroamin – đây là hợp chất dẫn đến ung thư [11,20]. Do tính chất nguy hiểm đến sức khoẻ của con người mà việc loại bỏ nitrit trong thực phẩm và nước ngầm trước khi đưa vào sử dụng rất được quan tâm. Việc xác định được hàm lượng của nó là cơ sở để đánh giá chất lượng nước, thực phẩm. Trong thời gian gần đây nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu xác định nitrit bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp trắc quang dựa trên sự hình thành hợp chất màu azo, phương pháp sắc ký và phương pháp cực phổ. Phương pháp động học trắc quang là phương pháp đang được quan tâm nghiên cứu để xác định nitrit vì có độ nhạy và độ chính xác cao, quy trình phân tích đơn giản không tốn nhiều hoá chất và không tốn kém về trang thiết bị. Khi nghiên cứu mẫu có hàm lượng nhỏ nitrit thì đây là phương pháp thích hợp để ứng dụng phân tích. Vì vậy, để đóng góp vào việc phát triển ứng dụng phương pháp này với đối tượng nghiên cứu là thực phẩm và nước ngầm chúng tôi chọn đề tài: ‘Nghiên cứu phương pháp động học trắc quang xác định hàm lượng nitrit trong mẫu nước ngầm và thực phẩm’.

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Đại học thái nguyên Tr-ờng đại học s- phạm NGUYN TH HON NGHIấN CU PHNG PHP NG HC TRC QUANG XC NH HM LNG NITRIT TRONG MU NC NGM V THC PHM Luận văn thạc sĩ khoa học Thỏi Nguyờn 2009 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Đại học thái nguyên Tr-ờng đại học s- phạm NGUYN TH HON NGHIấN CU PHNG PHP NG HC TRC QUANG XC NH HM LNG NITRIT TRONG MU NC NGM V THC PHM Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 Luận văn thạc sĩ khoa học Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: TS. Tạ Thị Thảo Thỏi Nguyờn 2009 Luận văn thạc sĩ Hoá phân tích K15 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn MC LC Trang M U . 1 CHNG I. TNG QUAN . 2 1.1. Tng quan v nc ngm v thc phm 2 1.1.1. Nc ngm v ụ nhim nc ngm 2 1.1.1.1. Nc ngm 2 1.1.1.2. Nguyờn nhõn gõy ụ nhim v hin trng ụ nhim nc ngm 3 1.1.2. Thc phm v ph gia thc phm 5 1.1.2.1. Vai trũ ca ph gia thc phm . 6 1.1.2.2. nh hng ca ph gia thc phm n sc kho con ngi . 7 1.1.2.3. D lng nitrit trong thc phm 8 1.2. Tng quan v nitrit v cỏc phng phỏp xỏc nh nitrit. 8 1.2.1. Nitrit- Trng thỏi t nhiờn v tớnh cht hoỏ hc . 8 1.2.2. c tớnh ca nitrit 9 1.2.3. Cỏc phng phỏp xỏc nh nitrit . 11 1.2.3.1. Phng phỏp th tớch . 11 1.2.3.2. Phng phỏp trc quang 12 1.2.3.3. Phng phỏp ng hc xỳc tỏc - trc quang. 12 1.2.3.4. Mt s phng phỏp khỏc 16 CHNG II. THC NGHIM 19 2.1. Húa cht v thit b 19 2.1.1. Húa cht 19 2.1.2. Dng c v thit b thớ nghim 20 Luận văn thạc sĩ Hoá phân tích K15 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn 2.2. Ni dung v phng phỏp nghiờn cu . 21 2.2.1. Nguyờn tc phng phỏp ng hc xỳc tỏc trc quang xỏc nh nitrit. . 21 2.2.2. Ni dung nghiờn cu . 22 CHNG III. KT QU V THO LUN . 24 3.1. La chn phn ng ch th phự hp xỏc nh nitrit bng phng phỏp ng hc xỳc tỏc trc quang. 24 3.1.1. Xỏc nh nitrit da vo tỏc dng xỳc tỏc cho phn ng gia metylen xanh v bromat. 24 3.1.1.1. Ph hp th ca sn phm phn ng ch th. 24 3.1.1.2. Nghiờn cu nh hng ca thi gian phn ng. . 25 3.1.1.3. nh hng ca nng BrO 3 - n phn ng xỳc tỏc. 26 3.1.1.4. nh hng ca axit n phn ng mt mu ca MR 27 3.1.1.5. nh hng ca nhit n nhy . 29 3.1.1.6. nh hng ca nng MB n nhy ca phộp phõn tớch. 31 3.1.2. Xỏc nh NO 2 - bng phng phỏp ng hc xỳc tỏc trc quang vi thuc th metyl . 34 3.1.2.1 Ph hp th ca sn phm phn ng ch th. . 34 3.1.2.2. Nghiờn cu nh hng ca thi gian phn ng. . 35 3.1.2.3. nh hng ca nng BrO 3 - n phn ng xỳc tỏc. 37 3.1.2.4. nh hng ca nng NO 3 - n phn ng xỳc tỏc. . 38 3.1.2.5. nh hng ca axit n phn ng mt mu ca MR . 40 3.1.2.6. nh hng ca nhit n nhy . 41 3.1.2.7. nh hng ca nng MR n nhy ca phộp phõn tớch . 43 Luận văn thạc sĩ Hoá phân tích K15 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn 3.1.2.8. nh hng ca cỏc ion l ti phộp phõn tớch 47 3.2. ỏnh giỏ chớnh xỏc ( ỳng v chm) ca phng phỏp 49 3.3. Phõn tớch mu tht. 51 3.3.1. X lý mu. 51 3.3.1.1. Mu rau 51 3.3.1.2. Mu tht 51 3.3.1.3. Nc ngm. 52 3.3.2. Xỏc nh hm lng nitrit mt s mu thc t . 52 3.3.2.1. Xỏc nh hm lng Nitrit trong mu rau 52 3.3.2.2. Xỏc nh hm lng Nitrit trong mu tht .54 3.3.2.3. Xỏc nh hm lng Nitrit trong mu nc ngm. . 56 3.4. So sỏnh kt qu phõn tớch gia phng phỏp nghiờn cu v phng phỏp tiờu chun. . 57 Kt lun . 59 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Li u tiờn tụi xin c gi ti cụ giỏo - TS. T Th Tho li bit n chõn thnh v sõu sc nht. Cụ l ngi ó trc tip giao ti v tn tỡnh ch bo, hng dn, giỳp tụi trong quỏ trỡnh nghiờn cu v hon thnh lun vn. Tụi xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ Khoa Húa hc i hc Quc gia H Ni, Khoa Hoỏ hc i hc S phm Thỏi Nguyờn, cỏc anh ch v cỏc bn ó giỳp , to iu kin thun li cho tụi trong sut quỏ trỡnh thc hin ti. V tụi cng xin chõn thnh cm n n v c quan ni tụi cụng tỏc ó to iu kin tụi hc tp, nghiờn cu hon thnh tt bn lun vn. Cui cựng tụi xin c cm n nhng ngi thõn trong gia ỡnh, ó luụn ng viờn, c v tụi hon thnh tt lun vn ca mỡnh. Thỏi Nguyờn, thỏng 9 nm 2009 Hc viờn Nguyễn Thị Hoàn Luận văn thạc sĩ Hoá phân tích K15 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn 1 M U Ngy nay vic bo v mụi trng v an ton thc phm l vn quan trng trong xu th phỏt trin bn vng ca ton nhõn loi. Hin nay do nhiu nguyờn nhõn khỏc nhau ó dn ti ụ nhim mụi trng t, nc, khụng khớ v e do ngun thc phm an ton ca con ngi. Qua nghiờn cu cho thy trong cụng nghip thc phm nitrit c s dng nhiu nhm bo qun cỏc loi nụng sn v thc phm: hoa qu, rau, tht cỏ . Mụi trng nc ngm ch yu dựng cho sinh hot khu vc ngoi thnh v nụng thụn ang cú nguy c ụ nhim ngy cng cao bi d lng hoỏ cht ngm vo trong t [3]. Hm lng nitrit trong nc b mt, trong t v nc bin thp (0,01 0,02mg/l). Nng nitrit cao hn gp nhiu nc thi ca cỏc nh mỏy cụng nghip s dng mui nitrit v trong nc ngm. Nh vy hng ngy thụng qua ngun nc v thc phm thỡ nitrit gõy nh hng ln n sc khe ln ca con ngi. Nitrit c hi hn so vi cỏc hp cht cha nit khỏc nh amoniac, nitrat v amoni. Khi vo c th nitrit kt hp vi Hemoglobin hỡnh thnh methaemoglobin, kt qu hm lng Hemoglobin gim s lm gim quỏ trỡnh vn chuyn oxi trong mỏu. Khi nitrit vo d dy ti õy pH thp nitrit c chuyn thnh axit nitr cú kh nng phn ng c vi amin hoc amit sinh ra nitroamin õy l hp cht dn n ung th [11,20]. Do tớnh cht nguy him n sc kho ca con ngi m vic loi b nitrit trong thc phm v nc ngm trc khi a vo s dng rt c quan tõm. Vic xỏc nh c hm lng ca nú l c s ỏnh giỏ cht lng nc, thc phm. Trong thi gian gn õy nhiu cụng trỡnh khoa hc ó nghiờn cu xỏc nh nitrit bng nhiu phng phỏp khỏc nhau nh phng phỏp trc quang da trờn s hỡnh thnh hp cht mu azo, phng phỏp sc ký v phng phỏp cc ph. Phng phỏp ng hc trc quang l phng phỏp ang c quan tõm nghiờn cu xỏc nh nitrit vỡ cú nhy v chớnh xỏc cao, quy trỡnh phõn tớch n gin khụng tn nhiu hoỏ cht v khụng tn kộm v trang thit b. Khi nghiờn cu mu cú hm lng nh nitrit thỡ õy l phng phỏp thớch hp ng dng phõn tớch. Vỡ vy, úng gúp vo vic phỏt trin ng dng phng phỏp ny vi i tng nghiờn cu l thc phm v nc ngm chỳng tụi chn ti: Nghiờn cu phng phỏp ng hc trc quang xỏc nh hm lng nitrit trong mu nc ngm v thc phm. Luận văn thạc sĩ Hoá phân tích K15 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn 2 CHNG I. TNG QUAN 1.1. Tng quan v nc ngm v thc phm. 1.1.1. Nc ngm v ụ nhim nc ngm. 1.1.1.1. Nc ngm [5] Cựng vi nc mt, nc di t l phn ti nguyờn nc cú ý ngha rt ln i vi i sng con ngi. S tn ti ca nc di t c phõn thnh hai i chớnh: i thụng khớ v i bóo ho. Trong i thụng khớ, nc tn ti dng hp ph cha hon ton trờn b mt cỏc ht t, ỏ. Trong i ny khụng gian gia cỏc ht t ỏ do nc v khụng khớ do t cựng chim ch. Trong i bóo ho, nc ó c hp ph bóo ho trờn b mt cỏc ht t ỏ v lp y cỏc l hng, khe nt. Nc ngm l nc di t thuc i bóo ho. Tr lng nc trong i khụng khớ thng khụng ỏng k so vi nc trong i bóo ho, vỡ vy ti nguyờn nc di t ch yu l nc ngm. Nc ngm cú th nm trong t, ỏ b ri c gi l nc l hng; trong t ln ỏ nt n c gi l nc khe nt. Tng cha nc l hng thng nm trong t ỏ b ri ca trm tớch t, tng cha nc khe nt thng nm trong lp ỏ rn nt thuc cỏc tui a cht c hn. Chiu sõu xut hin i bóo ho (xut hin nc ngm) rt khỏc nhau, tuy vy i bóo ho phõn b rng rói v bao gm ton b din tớch thch quyn vi tr lng v cht lng nc khỏc nhau tu theo tng khu vc. Nc ngm thng l nc to thnh t s pha trn nhiu ngun gc nguyờn thu khỏc nhau: ngun gc khớ quyn (nc ma, nc ngng t); ngun gc macma (nc nguyờn sinh); ngun gc bin; ngun gc bin cht (nc tỏi sinh). Vic xỏc nh thnh phn hoỏ hc, loi hỡnh hoỏ hc v cỏc c im hoỏ hc ca cỏc tng di nc s cho phộp tỡm hiu, xỏc nh ngun gc hoc ngun gc chim u th, rt hu ớch trong nghiờn cu v quỏ trỡnh thnh to, s phõn b cng nh ng thỏi ca nc ngm, phc v cho cụng tỏc qun lý v khai thỏc hp lý ti nguyờn nc ngm. Nc ngm cú thnh phn rt phc tp v a dng: c v cỏc ion chớnh v cỏc nguyờn t vi lng trong nc. Thnh phn cỏc ion chớnh ca nc ngm ch yu ph thuc vo ngun gc chim u th. Mc pha trn cỏc ngun gc khỏc nhau to nờn s a dng v kiu hoỏ hc ca nc ngm. V Luận văn thạc sĩ Hoá phân tích K15 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn 3 cỏc thnh phn vi lng ngoi chu nh hng ca ngun gc cũn ph thuc nhiu vo c im a cht, a hoỏ riờng bit ca khu vc. - V khớ ho tan v kim loi vi lng: Nc ngm thng nghốo oxi v giu CO 2 t do hn nc mt vỡ vy khỏc vi nc mt (thng cú pH trung tớnh - tớnh kim yu v mụi trng oxi hoỏ cao, kim loi vi lng cú hm lng nh) cú th gp nhiu trng hp nc ngm cú tớnh axit v mụi trng kh do ú cú hm lng ỏng k cỏc kim loi vi lng. Ngoi ra trong nc ngm cũn cú th cú cỏc khớ cú hm lng rt nh trong khớ quyn nh: metan, sunfuahidro v cỏc khớ him nh Heli, Neon cỏc khớ ny cú th t s phõn hu ym khớ cht hu c trong t i lờn theo cỏc khe nt kin to ho tan vo nc. - Thnh phn hoỏ hc v khoỏng hoỏ ca nc ngm tng sõu bin i theo mựa ớt hn nc mt. tng sõu nc ngm cú th cú thnh phn hoỏ hc n nh. c im ny rt quan trng trong khai tthỏc cỏc m nc cú khoỏng hoỏ nh v khụng ụ nhim cỏc thnh phn vi lng lm nc ung úng chai. - Nc ngm ớt b ụ nhim cht hu c v vi khun, do cht hu c trong nc mt ó c keo t hp ph trong quỏ trỡnh nc ngm qua cỏc tng t. Nc ngm di sõu cú th hu nh khụng cha cht hu c v vi khun. Do c im ny giỏ tr s dng ln nht ca nc ngm cú khoỏng hoỏ thp l khai thỏc lm nc sch cung cp cho sinh hot ca con ngi v nhiu ngnh sn xut (chn nuụi, nụng nghip, cụng nghip). Tuy nhiờn, cn c bit cỳ ý n c im: kh nng ụ nhim cỏc nguyờn t vi lng trong nc ngm cao hn nc mt in hỡnh l ụ nhim Fe, Mg, As, F, Br, Sunfua Song song vi vic khai thỏc hp lý cn bo v, khụng lm bin i cht lng v ụ nhim nc ngm - mt ti nguyờn quý giỏ i vi i sng con ngi cng nh nhiu ngnh kinh t[5] 1.1.1.2. Nguyờn nhõn gõy ụ nhim v hin trng ụ nhim nc ngm. Nc ngm l ngun cung cp nc sinh hot ch yu nhiu quc gia v vựng dõn c trờn th gii. Do vy, ụ nhim nc ngm cú nh hng rt ln n cht lng mụi trng sng ca con ngi. Cỏc tỏc nhõn gõy ụ nhim v suy thoỏi nc ngm bao gm: Luận văn thạc sĩ Hoá phân tích K15 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.Lrc-tnu.edu.vn 4 1- Nhim mn: Do khai thỏc nụng nghip, chn nuụi quỏ ti khụng ỳng cỏch l nguyờn nhõn chớnh cho vic ụ nhim ngun nc ngm, to iu kin thun li cho vic nhim mn nhiu ni. Mch nc ngm mt khi ó b nhim mn khú cú th s dng li c na. Mụi trng nc mt b ụ nhim hu c v vi sinh, hm lng tng coliform mc cao, vt quỏ tiờu chun cho phộp nhiu ln. riờng TP H Ni theo s liu thng kờ ca Cc bo v mụi trng thỏng 5/2006, tng lng nc thi sinh hot khong 450.000 m 3 /ngy ờm, mt phn c x lý s b ti cỏc b t hoi, sau ú x vo cỏc cng chung hoc kờnh mng, ao h. Nhiu ni nc c x trc tip ra sụng lm ụ nhim cht lng nc cỏc sụng [2]. 2 - Cỏc cht phúng x cú trong cỏc khoỏng sn di t, hoc cỏc cht thi phúng x ó khụng x lý cú th ngm dn thụng qua cỏc lp t v thõm nhp vo nc ngm sau rt nhiu nm. Nhim asen: Nm 2001, nguy c ụ nhim asen c Micheal Berg, thuc vin Liờn bang Khoa hc v Cụng ngh Mụi trng Thy S cụng b trờn tp chớ Environmental Science & Technology s thỏng 7/2001 l ngun nc ung vựng phớa Bc Vit Nam ó b nhim arsen vi nng gp 50 cao hn nh mc ca Vit Nam (10 phn t). Nguyờn nhõn c tỏc gi nờu ra l do ngun nc ny ly t cỏc ging úng sõu t 10 n 35m. Nm 2003, tỡnh trng ụ nhim ny ó c chng minh qua vic khỏm phỏ mt s bnh nhõn b bnh arsenicosis tc l lũng bn tay v chõn b nỏm en[15] 3- ễ nhim nhu cu oxy húa hc (COD) v nhu cu oxy sinh hc (BOD5 ): Nhu cu oxy húa hc l mt ch du cho thy s hin din ca cỏc hp cht hu c nh trong nc. nhng vựng phỏt trin nụng nghip v cụng nghip, lng COD v BOD5 thng tng cao v õy l bỏo hiu cho thy s cú mt ca hu c v vic thiu oxy trong nc. Ngoi ra, cng cn k n ụ nhim cỏc tỏc nhõn nhõn to nh nng kim loi nng cao, photphat, nitrat, nitrit v ammoniac m nguyờn nhõn chớnh l d lng ca phõn bún m con ngi s dng cho cõy trng[2]. 4 - ễ nhim húa cht bo v thc vt: Nhu cu phỏt trin nụng nghip gii quyt vic gia tng dõn s l nguyờn nhõn chớnh ca nguy c ụ nhim cỏc húa cht dit c, tr sõu trong ngun nc ngm. Thi gian bỏn hy ca . nit gi l nitrit, mui nitrit bn hn axit rt nhiu hu ht cỏc mui nitrit d tan trong nc mui ớt tan l AgNO 2 . a s cỏc mui nitrit khụng mu. Trong nitrit nguyờn. lng nitrit trong thc phm .............................................. 8 1.2. Tng quan v nitrit v cỏc phng phỏp xỏc nh nitrit. .......... 8 1.2.1. Nitrit-