Khảo sát các phương pháp xử lý mẫu phân tích thủy ngân trong thủy sản bằng kỹ thuật HG – AAS

Một trong những phương pháp phân tích thủy ngân nhạy nhất hiện nay, đang được sửdụng phổ biến là kỹ thuật phân tích bằng phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa kimloại HG – AAS.. Hàm lư

Trang

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân trong thủy sản 11

Bảng 3.1 Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và đo độ hấp thu 23

Bảng 3.2 Kết quả phân tích xác định giới hạn phát hiện 25

Bảng 3.3 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm hiệu suất thu hồi 27

Bảng 3.4 Kết quả của phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ H2O2 27

Bảng 3.5 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm hiệu suất thu hồi 28

Bảng 3.6 Kết quả của phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ V2O5 30

Bảng 3.7 So sánh hiệu suất thu hồi của các phương pháp xử lý mẫu 30

Bảng 3.8 Hàm lượng Hg trong cá và ốc tại một số chợ ở TP Cần Thơ 32

Bảng 3.9 So sánh hàm lượng Hg trong cá tra, ốc và tiêu chuẩn của Bộ Y Tế 33

Bảng 3.10 So sánh hàm lượng Hg trong cá tra nguyên con và cá tra filet 34

Bảng 3.11 So sánh hàm lượng Hg trong ốc và cá tra 35

Trang

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS .15

Hình 2.2 Hệ thống tạo hơi Hg dòng liên tục (HG3000 – GBC) 17

Hình 3.1 Máy HG – AAS 22

Hình 3.2 đồ thị độ hấp thu của chuẩn thủy ngân 24

Hình 3.3 Hệ thống Kjeldahl phá mẫu 26

Hình 3.4 Sơ đồ xử lý mẫu bằng kỹ thuật vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ H2O2 26

Hình 3.5 Hệ thống Kjeldahl hoàn lưu 28

Hình 3.6 Sơ đồ xử lý mẫu bằng kỹ thuật vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ V2O5 29

Hình 3.7 đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi của các phương pháp xử lý mẫu 31

Hình 3.8 đồ thị biễu diễn hàm lượng Hg trong cá, ốc và tiêu chuẩn của Bộ Y Tế .33

Hình 3.9 đồ thị biễu diễn hàm lượng Hg trong cá tra nguyên con và cá tra filet 34

Hình 3.10 đồ thị biễu diễn hàm lượng Hg trong cá tra và ốc 35

MỞ đẦU

Trang

1.1 đẶT VẤN đỀ 1

1.2 MỤC TIÊU CỤ THỂ 2

TỔNG QUAN 2.1 đẠI CƯƠNG VỀ THỦY NGÂN 3

2.1.1 Lịch sử .3

2.1.2 Tính chất của thủy ngân 3

2.1.3 Một số hợp chất của thủy ngân 3

2.1.4 Ứng dụng .4

2.1.5 Tác hại của thủy ngân 5

2.1.6 Những sự kiện nhiễm độc thủy ngân nổi tiếng trong lịch sử 6

2.1.7 Tình hình ô nhiễm thủy ngân 6

2.1.7.1 Trên thế giới 6

2.1.7.2 Việt Nam – Nguy cơ đang hiện hữu 7

2.1.8 Nguyên nhân ô nhiễm 8

2.1.8.1 Nguồn gốc tự nhiên 8

2.1.8.2 Tác động của con người 8

2.1.8.3 Hành động của con người trước vấn đề này 9

2.1.9 Tại sao cá bị nhiễm thủy ngân 9

2.1.10 Khuyến cáo về việc ăn cá biển 9

2.1.11 Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân 10

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC đỊNH THỦY NGÂN 11

2.2.1.định tính .11

2.2.1.1 Tạo hỗn hống với đồng kim loại ( nghiệm Reinsch) 11

2.2.1.2 Phản ứng với Cu2I2 11

2.2.1.3 Phản ứng với Dithizon 11

2.2.1.5 Phản ứng với thiếc (II) clorua 12

2.2.2 định lượng 12

2.2.2.1 Phương pháp so màu với đồng (I) iodua 12

2.2.2.2 Phương pháp chiết đo quang với thuốc thử Dithizon 12

2.2.2.3 Sử dụng huỳnh quang phát hiện thủy ngân trong cá 12

2.2.2.4 Phương pháp mới kiểm tra hàm lượng thủy ngân trong cá 12

2.2.2.5 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG – AAS) 13

2.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ 13

2.3.1 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS 13

2.3.1.1 Nguyên tắc của phép đo AAS 13

2.3.1.2 đối tượng và phạm vi ứng dụng 14

2.3.1.3 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử 14

2.3.2 Xác định thủy ngân bằng phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG – AAS) 16

2.3.2.1 Nguyên tắc 16

2.3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng 16

2.3.3 Giới thiệu sơ lược về hệ thống tạo hơi Hg dòng liên tục: (VGA 77 – Varian, HVG 1 Shimadzu, HG 3000 – GBC) 17

THỰC NGHIỆM 3.1 HOẠCH đỊNH THÍ NGHIỆM 19

3.1.1 Xây dựng đường chuẩn và xác định giới hạn phát hiện 19

3.1.2 Thí nghiệm khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với các hệ dung môi khác nhau .19

3.1.3 Thí nghiệm khảo sát hàm lượng thủy ngân trong các mẫu thật 19

3.2 TÓM TẮT CÁC QUY TRÌNH 19

3.2.1 Tóm tắt quy trình khảo sát 19

3.2.2 Tóm tắt quy trình phân tích mẫu thật 20

3.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 20

3.5 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ 20

3.5.1 Hóa chất 20

3.5.2 Dụng cụ và trang thiết bị 21

3.6 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH THỦY NGÂN BẰNG HG – AAS 21

3.6.1 Nguyên tắc 21

3.6.2 điều kiện tối ưu của thiết bị 22

3.6.3 Xây dựng đường chuẩn và xác định giới hạn phát hiện 23

3.6.4 Khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với các hệ dung môi khác nhau 25

3.6.4.1 Khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4+ H2O2 25

3.6.4.2 Khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4+ V2O5 28

3.5.4.3 đề xuất phương pháp xử lý mẫu 30

3.6.5 Phân tích các mẫu cá tra, ốc tại một số chợ ở TP Cần Thơ 32

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN 36

4.2 KIẾN NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM

KHẢO PHỤ LỤC

1.1 đẶT VẤN đỀ

Hàng loạt các vụ ngộ độc thực phẩm gần đây liên quan đến các loại gia cầm, giasúc…đã làm mọi người hoang mang Và giờ hải sản là ưu tiên hàng đầu được nhiều ngườitiêu dùng lựa chọn Trong hải sản chứa hàm lượng protein cao, các dưỡng chất thiết yếu,các axit béo Omega-3, hàm lượng chất béo bão hoà thấp Thật vậy, với chế độ ăn uống cânbằng gồm nhiều loại hải sản có thể bảo đảm cho trái tim khoẻ mạnh ở người lớn, giúp trẻ emtăng trưởng nhanh và phát triển hợp lý Với phụ nữ và đặc biệt là trẻ em, cần đưa hải sản vàothực đơn hàng ngày vì chúng mang lại nhiều lợi ích về dinh dưỡng

Tuy nhiên, hiện nay do môi trường bị ô nhiễm làm cho các nguồn hải sản đang

bị đe dọa Và tình trạng nhiễm thủy ngân trong hải sản đang trở nên báo động và gây nhiều

lo ngại cho mọi người Một số loại hải sản chứa hàm lượng thuỷ ngân cao có thể gây hạicho hệ thần kinh đang phát triển của trẻ sơ sinh hoặc trẻ nhỏ Do đó, việc xác định hàmlượng thủy ngân trong các loại hải sản là rất cần thiết

Một trong những phương pháp phân tích thủy ngân nhạy nhất hiện nay, đang được sửdụng phổ biến là kỹ thuật phân tích bằng phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa kimloại (HG – AAS)

Hàm lượng thủy ngân xác định được là vi lượng, mà thủy ngân lại là kim loại cóthể bay hơi ở nhiệt độ thường nên trong quá trình xử lý mẫu rất quan trọng, vì nếuphương pháp xử lý mẫu không phù hợp sẽ làm mất một lượng thủy ngân đáng kể, làm chophép phân tích không chính xác

Do đó, đề tài “Khảo sát các phương pháp xử lý mẫu phân tích thủy ngân trongthủy sản bằng kỹ thuật HG – AAS (Hydride Generation – Atomic AbsorptionSpectrometry)” được thực hiện với mong muốn tìm được phương pháp xử lý mẫu phù hợp,

để có thể xác định hàm lượng thủy ngân trong một số loại thủy sản nhằm giúp cho ngườitiêu dùng an tâm khi sử dụng

GVHD: Nguyễn Thị Diệp Chi 2 SVTH: Trần Cẩm Búp

1.2 MỤC TIÊU CỤ THỂ

1 Khảo sát hiệu suất thu hồi của các phương pháp xử lý mẫu phân tích thủy ngân trong cá bằng kỹ thuật HG – AAS:

- Phương pháp vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + H2O2

- Phương pháp vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3 + H2SO4+ V2O5

GVHD: Nguyễn Thị Diệp Chi 4 SVTH: Trần Cẩm Búp

2.1 đại cương về thủy ngân

2.1.1 Lịch sử

Hg là viết tắt của Hydrargyrum, từ Latinh hóa của từ Hy Lạp Hydrargyros, là tổhợp của 2 từ 'nước' và 'bạc' — vì nó lỏng giống như nước, và có ánh kim giống như bạc.Trong ngôn ngữ châu Âu, nguyên tố này được đặt tên là Mercury, lấy theo tên của thầnMercury của người La Mã, được biết đến với tính linh động và tốc độ Biểu tượng giảkim thuật của nguyên tố này cũng là biểu tượng chiêm tinh học cho Thủy Tinh

2.1.2 Tính chất của thủy ngân

Thủy ngân có số nguyên tử 80 Là một kim loại nặng, thuộc nhóm chuyển tiếp cóánh bạc Thủy ngân còn là một nguyên tố rất đặc biệt có dạng lỏng ở nhiệt độ phòng 250C.Thuộc nhóm 12(IIB), chu kỳ 6 Tỷ trọng lỏng 13.579 Kg/m3, rắn ở -

390C

Thủy ngân có tính dẫn nhiệt kém nhưng dẫn điện tốt

Thủy ngân tạo ra hợp kim với phần lớn các kim loại, bao gồm vàng, nhôm và bạc,đồng nhưng không tạo với sắt Do đó, người ta có thể chứa thủy ngân trong bình bằngsắt Telua cũng tạo ra hợp kim, nhưng nó phản ứng rất chậm để tạo ra telurua thủy ngân.Hợp kim của thủy ngân được gọi là hỗn hống

Kim loại này có hệ số nở nhiệt là hằng số khi ở trạng thái lỏng, hoạt động hóa họckém kẽm và cadmium

Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +1 và +2 Rất ít hợp chất trong đó thủy ngân

• Clorua thủy ngân (I) (calomen và đôi khi vẫn được sử dụng trong y học)

• Clorua thủy ngân (II) (là một chất có tính ăn mòn mạnh, thăng hoa và là chất độc cực mạnh)

• Sulfua thủy ngân (II) (màu đỏ thần sa là chất màu chất lượng cao),

• Telurua cadmi thủy ngân là những vật liệu dùng làm đầu dò tia hồng ngoại

• Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân cũng quan trọng Các thí nghiệm trong phòngthí nghiệm cho thấy sự phóng điện làm cho các khí trơ kết hợp với hơi thủy ngân Các hợpchất này được tạo ra bởi các lực Van Der Waals và kết quả là các hợp chất như HgNe, HgAr,HgKr và HgXe

• Methyl thủy ngân là hợp chất rất độc, gây ô nhiễm thủy sinh vật

2.1.4 Ứng dụng

Thủy ngân được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các hóa chất,trong kỹ thuật điện và điện tử Nó cũng được sử dụng trong một số nhiệt kế Các ứng dụng khác là:

• Máy đo huyết áp chứa thủy ngân (đã bị cấm ở một số nơi)

• Thimerosal, một hợp chất hữu cơ được sử dụng như là chất khử trùng trong vaccin vàmực xăm (Thimerosal in vaccines)

• Phong vũ kế thủy ngân, bơm khuyếch tán, tích điện kế thủy ngân và nhiều thiết bịphòng thí nghiệm khác Là một chất lỏng với tỷ trọng rất cao, Hg được sử dụng để làmkín các chi tiết chuyển động của máy khuấy dùng trong kỹ thuật hóa học

• điểm ba trạng thái của thủy ngân, -38,8344 °C, là điểm cố định được sử dụng nhưnhiệt độ tiêu chuẩn cho thang đo nhiệt độ quốc tế (ITS-90)

• Hơi thủy ngân được sử dụng trong đèn hơi thủy ngân và một số đèn kiểu "đèn huỳnhquang" cho các mục đích quảng cáo Màu sắc của các loại đèn này phụ thuộc vào khí nạp vàobóng

• Thủy ngân vẫn còn được sử dụng trong một số nền văn hóa cho các mục đích y học dântộc và nghi lễ Ngày xưa, để chữa bệnh tắc ruột, người ta cho bệnh nhân uống thủy ngânlỏng (100-200 g) Ở trạng thái kim loại không phân tán, thủy ngân không độc và có tỷtrọng lớn nên sẽ chảy trong hệ thống tiêu hóa và giúp thông ruột cho bệnh nhân

• Các sử dụng khác: chuyển mạch điện bằng thủy ngân, thủy ngân được sử dụng táchvàng và bạc trong các quặng sa khoáng, điện phân với cathode thủy ngân

GVHD: Nguyễn Thị Diệp Chi 6 SVTH: Trần Cẩm Búp

để sản xuất NaOH và clo, các điện cực trong một số dạng thiết bị điện tử, pin và chất xúctác, thuốc diệt cỏ (ngừng sử dụng từ năm 1995), thuốc trừ sâu, hỗn hống nha khoa, và kínhthiên văn gương lỏng

2.1.5 Tác hại của thủy ngân

Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi, các hợp chất và muối của nó là rấtđộc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít thởhay ăn phải

Thông thường ở các nước phát triển, trung bình cơ thể con ngưới hấp thụ qua đườngkhông khí, thực phẩm và nước vào khoảng 0,3 µg thủy ngân hàng ngày Khi đi vào cơ thể,thủy ngân sẽ kết dính vào các tế bào thần kinh chứa nhóm amino acid, đặc biệt là chuỗi tếbào nằm ngoài và ở đuôi (axon) các dây thần kinh vận động Thời gian bán hủy của thủyngân trong cơ thể từ 15 đến 30 năm, nghĩa là thủy ngân tích tụ và tồn tại trong cơ thể conngười trong thời gian kể trên trước khi tự tiêu hủy

Tùy vào nồng độ thủy ngân trong cơ thể, mà có thể bị các triệu chứng sau

đây:

Trong giai đọan đầu sẽ bị mất ngủ, dễ bị xúc động, nhức đầu, mắt không nhìn thấy rõ và

bị nhiễu loạn, phản ứng con người chậm lại so với lúc chưa bị nhiễm

Khi bị nhiễm nặng và thủy ngân tích tụ lâu ngày trong cơ thể, thận bị hư, cột sống cũng

bị ảnh hưởng, bị bệnh Alzheimer, tuyến giáp trạng (thyroid) bị liệt, hệ thống miễn nhiễm

bị nhiễu loạn

Riêng đối với phụ nữ, có thể bị triệt sản và có bướu ở buồng trứng Trong thời gian

có mang, hệ thần kinh của thai nhi có thể bị rối loạn

Một trong những hợp chất độc nhất của nó là đimêtyl thủy ngân, độc đến mức chỉ vài

µL rơi vào da có thể gây tử vong

Chứng bệnh Minamata là một dạng ngộ độc thủy ngân Thủy ngân tấn công hệthần kinh trung ương, hệ nội tiết và ảnh hưởng tới miệng, các cơ quai hàm và răng Sựphơi nhiễm kéo dài gây ra các tổn thương não và gây tử vong Nó có thể gây ra các rủi rohay khuyết tật đối với các thai nhi

2.1.6 Những sự kiện nhiễm độc thủy ngân nổi tiếng trong lịch sử

Việc sử dụng thủy ngân bừa bãi trong quá khứ đã dẫn đến những hậu quả khônlường Những nạn nhân đầu tiên là các nhà giả kim thuật Từ thời cổ đại, các nhà giả kimthuật Ai Cập, Trung Quốc… đã biết sử dụng thủy ngân để phân tách một số kim loại,nhất là vàng Và hơi thủy ngân đã xâm nhập qua đường hô hấp, ngấm qua da đi vào cơ thể

họ Hậu quả là những người tiếp xúc với thuỷ ngân lâu dài đều mắc những chứng bệnh kỳ

lạ như bị ảo giác, ám ảnh, cơ thể suy nhược và chết một cách bí hiểm

Năm 1926, nhà hóa học người đức Alfred Stock và người cộng sự, cũng chết vìnhiễm độc thủy ngân trong suốt quá trình làm việc tại phòng thí nghiệm

Vụ ngộ độc thủy ngân tại Iraq (1971-1972), công nhân tiếp xúc với hóa chất diệtnấm có chứa Methyl thủy ngân, khiến 6530 người ngộ độc và 459 người chết

Một trong những thảm họa công nghiệp tồi tệ nhất trong lịch sử là thải các hợpchất thủy ngân vào vịnh Minamata, Nhật Bản Tập đoàn Chisso, một nhà sản xuất phânhóa học và sau này là công ty hóa dầu, đã bị phát hiện và phải chịu trách nhiệm cho việcgây ô nhiễm vịnh này từ năm 1932 đến 1968 Người ta ước tính rằng trên 3.000 người đã cónhững khuyết tật nào đó hay có triệu chứng ngộ độc thủy ngân nặng nề hoặc đã chết vìngộ độc nó, từ đó nó trở thành nổi tiếng với tên gọi thảm họa Minamata

2.1.7 Tình hình ô nhiễm thủy ngân

3 lần so với thời kỳ tiền công nghiệp

GVHD: Nguyễn Thị Diệp Chi 8 SVTH: Trần Cẩm Búp

Trong hai thập kỷ qua, tổng lượng thủy ngân được tiêu thụ ở Trung Quốc trongnăm 2000 là khoảng 900 tấn, chiếm xấp xỉ 50% tổng sản lượng thủy ngân trên toàn thế giới.Nguồn cung cấp thủy ngân ở Trung Quốc chủ yếu là từ các tỉnh như Quế Châu, Sơn Tây,

Hà Nam, và Tứ Xuyên Trong đó Wanshan – một địa danh thuộc tỉnh Quế Châu đượcbiết đến như là một “trung tâm thủy ngân” đây cũng là vùng có nồng độ thủy ngân tíchlũy trong nước sông hồ và động thực vật rất cao: dao động trong khoảng 3,2 – 680 mg/L

và 0,47 – 331 mg/kg, cao hơn nồng độ tối đa cho phép của Trung Quốc từ 16 – 232 lần.Ngoài ra, thủy ngân còn tích luỹ trong gạo với hàm lượng cao

Ở khu vực Nam Mỹ, ô nhiễm thủy ngân chủ yếu là từ hoạt động khai thác vàng.Thủy ngân được sử dụng để tách vàng từ quặng sa khoáng Theo các báo cáo nghiên cứu củaElmer Diaz, đại học Idaho, Mỹ về mức độ nhiễm thủy ngân ở các nước trên lưu vực sôngAmazon cho thấy hàm lượng thủy ngân có trong các loài cá sống ở đây rất cao, từ 10,2 –35,9 ppm Hàm lượng thủy ngân có trong mẫu tóc và máu xét nghiệm của người dân sốngxung quanh lưu vực các con sông như Tapajos, Madeira và Negro những nơi mà hoạt độngkhai thác vàng diễn ra mạnh mẽ - được xác định lần lượt là được là 0,74 – 71,3 µg/

g tóc và từ 90 – 149 µg/l

Trong không khí, thuỷ ngân có thể gây độc trực tiếp cho người bị phơi nhiễm, hoặctheo mưa xâm nhập vào môi trường đất, nước và gây hại cho con người và sinh vật nhờ quátrình khuyếch đại sinh học thông qua chuỗi thức ăn

2.1.7.2 Việt Nam – Nguy cơ đang hiện hữu

Ở Việt Nam cho đến nay, vấn đề nghiên cứu nguy cơ ô nhiễm thuỷ ngân từ cácngành sản xuất còn ít được quan tâm Song, với tình trạng khai thác quặng, đặc biệt là khaithác vàng diễn ra một cách tràn lan, thiếu quy hoạch đồng bộ như hiện nay thì nguy cơthuỷ ngân xâm nhập vào môi trường sống, đặc biệt nguồn nước sinh hoạt và nước tưới là rấtcao

Bên cạnh đó, các nhà máy xi măng liên tiếp mọc lên để đáp ứng nhu cầu xây dựng cơbản của đất nước trong thời kỳ đô thị hoá Các lò nung trong các nhà máy sản xuất xi măng

ở Việt Nam hiện nay vẫn chủ yếu là sử dụng than đá làm nhiên

từ 4–6 lần.

2.1.8.2 Tác động của con người

Thủy ngân đi vào môi trường như một chất gây ô nhiễm từ các ngành công

nghiệp khác nhau:

• Các xí nghiệp sử dụng than làm nhiên liệu là nguồn lớn nhất (40% trong khí thải của

Mỹ năm 1999, tuy nhiên đã giảm khoảng 85%)

• Các công nghệ trong công nghiệp:

Sản xuất clo, thép, phốtphat & vàng

Luyện kim

Sản xuất & sửa chữa các thiết bị điện tử

Việc đốt hay vùi lấp các chất thải đô thị

• Các ứng dụng y học, kể cả trong quá trình sản xuất và bảo quản vacxin

GVHD: Nguyễn Thị Diệp Chi 1 SVTH: Trần Cẩm Búp

0

2.1.8.3 Hành động của con người trước vấn đề này

Vì các ảnh hưởng tới sức khỏe trong phơi nhiễm thủy ngân, các ứng dụng thươngmại và công nghiệp nói chung được điều tiết ở các nước công nghiệp Tổ chức Y tế thếgiới (WHO), OSHA và NIOSH đều thống nhất rằng thủy ngân là nguy hiểm nghề nghiệp

và đã thiết lập các giới hạn cụ thể cho các phơi nhiễm nghề nghiệp Ở Mỹ, giới hạnthải ra môi trường được EPA quy định

Trong khí thải hồi từ công nghệ than, ngoài khí carbonic, cần phải kể đến khí sulfurdioxide (SO2), nitrogen oxides, và nhất là thủy ngân dưới dạng khí Theo ước tính, hàngnăm, công nghệ than nhiệt điện của Mỹ thải hồi vào không khí 48 tấn thủy ngân Cơquan Bảo vệ Môi trường Mỹ đã bắt đầu đưa ra định mức để hạn chế lướng thủy ngân phóngthích do công nghệ này là 38 tấn cho năm 2010, và giảm xuống còn 15 tấn vào năm

2018 để khuyến khích việc thi hành định mức này, chính phủ Mỹ, tùy theo mức giảmthiểu của từng cơ sở sản xuất, sẽ ấn định mức khen thưởng và giảm thuế

2.1.9 Tại sao cá bị nhiễm thủy ngân

Cá bị nhiễm thủy ngân là do sống trong môi trường ô nhiễm thủy ngân Các vi sinhvật có thể chuyển thuỷ ngân (Hg) thành hợp chất metyl thủy ngân CH3Hg+ Thông qua quátrình tích lũy sinh học metyl thủy ngân nằm trong chuỗi thức ăn và tích lũy dần trong cơthể cá Các loài cá lớn như cá ngừ hay cá kiếm thông thường chứa nhiều thủy ngân hơn cácloài cá nhỏ, do các loài cá này ăn các loài cá nhỏ hơn đã bị nhiễm thủy ngân Khi ta sử dụngcác loài cá này thì thủy ngân sẽ vào cơ thể và được tích lũy ở mô

2.1.10 Khuyến cáo về việc ăn cá biển

Theo công trình nghiên cứu của Viện bảo tồn tài nguyên biển từ năm 2002; thánggiêng, năm 2008 và qua khuyến cáo của Cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ(FDA) Theo đó:

Các nhóm cá có nồng độ thủy ngân cao nhất (từ 0,70 – 1,45 ppm) là cá nhám, cá lưỡikiếm, cá heo, cá mú vàng, cá thu chúa Các loại cá này thường sống ở tầng sâu của biển,trọng lượng rất lớn, chuyên ăn các loại cá nhỏ, vì vậy theo thời gian

Các loại cá có nồng độ thủy ngân rất thấp, không đáng kể (mức thủy ngân dưới0,08 ppm) như cá hồi nước cạn, cá mòi, cá mực, cá da trơn, cá đối, cá trồng, cá tầm, trứng cámuối, cá pollock, cá trích, cá mối, cá bạc má, cá ngừ đóng hộp, cá tuyết morue, cá hồinước ngọt, tôm hùm, tôm càng, sò, trai, hến… thì không được xếp vào loại giới hạn sửdụng.

Theo đó Uỷ ban Châu Âu quyết định đưa ra các tư vấn về khẩu phần như sau: Phụ nữ

có khả năng mang thai hoặc đang mang thai hay cho con bú không

nên ăn quá 100g/tuần đối với các loại cá lớn ăn thịt, như cá kiếm, cá nhám, cá cờ và cá măng lớn

Nếu đã ăn theo khẩu phần này, thì cũng không nên ăn thêm bất cứ loài cá nào kháctrong thời gian trên đồng thời cũng không nên ăn cá ngừ 2 lần trong một tuần Lời khuyênnày cũng nên áp dụng với trẻ em và người tiêu dùng cũng nên lưu ý đến các tư vấn cụ thể của

cơ quan chức năng sở tại về các món ăn đặc sản địa phương

Ngoài ra ngành y tế các nước còn khuyến cáo mọi người không nên ăn các loại cáđược câu từ ao, hồ xung quanh khu công nghiệp có thải ra chất thải độc hại

2.1.11 Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân

Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân trong cá đảm bảo an toàn sức khỏe cho conngười được quy định trong bảng 2.1

GVHD: Nguyễn Thị Diệp Chi 11 SVTH: Trần Cẩm Búp

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân trong thủy sản

Hoa kỳ cơ quanFDA

Nồng độ

2.2 Các phương pháp xác định thủy ngân

2.2.1 định tính:

2.2.1.1 Tạo hỗn hống với đồng kim loại ( nghiệm Reinsch)

Phản ứng này được thực hiện trực tiếp trên mẫu thử chưa vô cơ hóa Lấy một ít mẫuthử cho vào bình nón, acid hóa bằng acid clohydric tới phản ứng acid, cho vào bình mộtmảnh đồng kim loại đã cạo sạch và rửa bằng acid nitric loãng và nước cất đun nóng khoảng

1 giờ

Nếu có Hg2+ thì trên bề mặt mảnh đồng sẽ có lớp kim loại sáng bóng (thủy

ngân kim loại) Sau đó rửa mảnh đồng bằng nước cất và ete, để khô ngoài không khí và chovào 1 ống nghiệm khô cùng với vài tinh thể iod Cuốn 1 dải giấy lọc tẩm ướt vào vị trí1/3 ống kể từ đáy rồi đốt nóng nhẹ Nếu có Hg2+ thì sẽ có những tinh thể thủy ngân ioduabám ở phần ống làm lạnh đặt lên kính hiển vi sẽ thấy tinh thể hình thoi màu tím hồng

2.2.1.2 Phản ứng với Cu2I2

Cho một ít tủa lên một mảnh giấy lọc rồi đặt vào đó mảnh Cu đã tạo hỗn hốngsáng bóng, đậy chúng bằng mặt kính đồng hồ Vài phút sau thấy màu hồng trên nềntrắng

2.2.1.3 Phản ứng với Dithizon

Các muối thủy ngân (II) tạo với dithizon một hợp chất phức màu vàng cam bềnvững ở pH 0,5-1

2.2.1.4 Phản ứng với dung dịch kaliiodua

Các muối thủy ngân (II) cho kết tủa màu đỏ HgI2 với dung dịch KI ở môitrường trung tính hay acid và tan trong thuốc thử thừa

2.2.1.5 Phản ứng với thiếc (II) clorua

Cho kết tủa trắng (ở pH 2,5) rồi chuyển sang xám

2.2.2 định lượng:

2.2.2.1 Phương pháp so màu với đồng (I) iodua

Phương pháp dựa trên cơ sở phản ứng của Hg2+ với kaliiodua tạo thủy ngân ioduatạo phức màu hồng Cu2[HgI4], so màu với thang chuẩn

Hg2+ + 2KI = HgI2 + 2K+HgI2 + 2KI = K2HgI42CuSO4 + 4KI = 2CuI2 + 2K2SO4

2CuI2 = 2CuI + I2

K2HgI4 + 2CuI = Cu2[HgI4] + 2KI

I2 + Na2SO3 + H2O = 2HI + Na2SO42.2.2.2 Phương pháp chiết đo quang với thuốc thử Dithizon

Tạo Dithizon với thủy ngân rồi so màu với dãy chuẩn

2.2.2.3 Sử dụng huỳnh quang phát hiện thuỷ ngân trong cá

Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Pittsburgh đã phát triển một phương phápnhanh chóng và đơn giản để phát hiện thuỷ ngân trong cá và các mẫu răng Kỹ thuật này sửdụng chất huỳnh quang phát ánh sáng xanh khi xúc tác với thuỷ ngân bị ôxy hoá Cường độcủa ánh sáng cho thấy khối lượng thuỷ ngân có chứa trong mẫu nghiên cứu

2.2.2.4 Phương pháp mới kiểm tra hàm lượng thủy ngân trong cá

Các chuyên gia ở Viện nghiên cứu hải dương học Mỹ vừa cho ra đời một phươngpháp mới kiểm tra hàm lượng thủy ngân trong cá Nguyên lý làm việc giống như thiết bịthử mang thai ở phụ nữ đây là kỹ thuật mang tính kinh tế và chỉ sau 1 tuần là biết kếtquả, kể cả loại cá có chứa hàm lượng thuỷ ngân dưới ngưỡng quy định Người ta cho mộtlượng nhỏ thịt cá vào trong ống kèm theo vài giọt dung dịch

GVHD: Nguyễn Thị Diệp Chi 13 SVTH: Trần Cẩm Búp

acid và enzyme, nó có nhiệm vụ tiêu hoá các mô này trong vài giờ, giống như cơ chế tiêu hoáthức ăn trong cơ thể con người

Sau đó người ta dùng chiếc đũa có tẩm nhựa đặc biệt để kiểm chứng, loại nhựanày có nhiệm vụ hút thuỷ ngân và đưa nhúng tiếp vào ống dịch thứ hai, ống này được bổsung thêm vài giọt acid loãng để tách thuỷ ngân ra khỏi dịch và cuối cùng bổ sung thêmdịch có chứa chất hiện màu Dịch hiện màu này có chứa một phân tử và kết tủa khi kếthợp với thuỷ ngân Nếu cá có chứa thuỷ ngân thì dịch thử sẽ biến màu và trở nên trong hơn

và người ta có thể đo được chính xác hàm lượng thuỷ ngân mà cá nhiễm độc

2.2.2.5 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG –

2.3.1 Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS

2.3.1.1 Nguyên tắc của phép đo AAS

Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng tháihơi của các nguyên tử tự do Và chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tốcần phân tích qua đám hơi nguyên tử Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đámhơi đó sẽ hấp thu những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thu Nhờ một hệ thống máyquang phổ mà ta thu toàn bộ chùm sáng phân ly và chọn một vạch phổ hấp thu của nguyên tốcần nghiên cứu để đo cường độ

- Việc đo cường độ hấp thu tuân theo định luật Lambert - Beer :

Ilog  0  = A = ε × L × C

 

 t

 

I0: cường độ bức xạ tới It:cường độ bức xạ ra A: độ hấp thu.

Bên cạnh các kim loại, một vài á kim như Si, P, Se, Te cũng được xác định bằngphương pháp này Các á kim khác như C, Cl, N không xác định trực tiếp được bằng phươngpháp AAS, vì các vạch phân tích của á kim này thường nằm ngoài vùng phổ của cácmáy hấp thu nguyên tử thông dụng (190 – 900 nm) Ví dụ: C –

165,70; N – 134,70; O – 130,20; Cl – 134,78; S – 180,70 nm Do đó muốn phân tích các á kim này cần phải có các bộ đơn sắc đặc biệt

2.3.1.3 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử

Ta có thể mô tả minh hoạ một hệ thống máy đo phổ hấp thu nguyên tử theo sơ đồsau:

Nguồn

phát xạ

Hệ thống nguyên tửhóa

Mẫu

microcomputerHình 1: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thu nguyên tửMuốn thực hiện phép đo phổ hấp thu nguyên tử hệ thống máy đo phổ hấp thu nguyên

tử cần có các bộ phận cơ bản sau:

Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng (vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên

tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thu chứa các nguyên tử tự do của nguyên tố

đó là các đèn catốt rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL), hay nguồn phát

xạ liên tục đã được biến điệu (D2-Lamp, W-Lamp)

Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích Hệ thống này được chế tạo theo hailoại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu:

Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS)

- Bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và thực hiện quá trình aerôsol hóa mẫu (tạothể sol khí)

- đèn để nguyên tử hóa mẫu (burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí có chứa mẫu ở thể sol khí

Ngược lại trong kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (ETA-AAS), người tathường dùng một lò nung nhỏ bằng graphit (cuvet graphit) hay thuyền Tangtan (Ta) đểnguyên tử hóa mẫu nhờ nguồn năng lượng điện có hiệu điện thế thấp (nhỏ hơn 12V) nhưng

nó có cường độ dòng rất cao (50 – 800 A)

Phần 3: Là máy quang phổ, đó là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân ly và chọntia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp thu AAS của vạchphổ

vạch phổ hấp thu hay nồng độ nguyên tố phân tích) Hệ thống này thường là mộtmicrocomputer hay microprocessor, và hệ thống phần mềm.

2.3.2 Xác định Thủy ngân bằng phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG– AAS)

2.3.2.1 Nguyên tắc

Mẫu được vô cơ hoá Thuỷ ngân (Hg) trong dung dịch mẫu bị hyđrit hoá bằngdòng khí hyđro Hyđrit thuỷ ngân dễ bay hơi bị cuốn theo dòng khí hyđro và được bơmvào hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử Tại đây, hyđrit thuỷ ngân bị phân huỷ thànhhơi thuỷ ngân và được xác định theo phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử khôngdùng ngọn lửa

Các phản ứng xảy ra trong hệ thống bay hơi nguyên tử Hyđrit:

Phương pháp hỗn hống vàng dựa trên sự hấp thụ chọn lọc của thủy ngân trên

bề mặt vàng ở nhiệt độ phòng Sau đó hơi hữu cơ được làm sạch bên ngoài, thủy ngânđược phóng thích từ sợi vàng bằng cách gia nhiệt và sau đó đưa vào trong máy đo phổ.Phương pháp này có thể dùng không chỉ cho việc tinh chế thủy ngân mà còn thu gom vàtích lũy thủy ngân thành một thể tích nhỏ làm cho nó đạt được độ nhạy phù hợp

bởi các hơi hữu cơ điều này sớm được loại bỏ bằng cách sử dụng một nguồn chiếu sángliên tục và sau đó sử dụng hiệu ứng Zeeman đặc biệt trong các trường hợp mẫu bị nhiệtphân trước khi đưa vào Zeeman AAS là phù hợp cho sự phân tích các mẫu rắn hoặc là cácmẫu không có acid trước khi phân hủy, khi sự nhiễu nền phổ là thấp nhất sự hiệu chỉnhhiệu ứng Zeeman Sai số có thể xảy ra từ sự hóa hơi và qui trình nguyên tử hóa nó thườngchính xác hơn bằng cách sử dụng nền như Pd Phương pháp này được ứng dụng để phân tíchcác mẫu bùn không cần phải phân hủy hóa học trước Sử dụng đèn thạch anh ở bước sóng184.9 nm ranh giới cộng hưởng với vùng UV trong chân không làm độ nhạy tăng thêmvượt qua bước sóng 253.7 nm Giới hạn thủy ngân được phát hiện khi sử dụng giới hạncộng hưởng ở bước sóng 184.9 nm thấp hơn 30 lần so với khi sử dụng ở bước sóng 253.7nm.

2.3.3 Giới thiệu sơ lược về hệ thống tạo hơi Hg dòng liên tục: (VGA 77-Varian, HVG

1 Shimadzu, HG 3000-GBC)

Mẫu, acid tạo môi trường và chất khử (NaBH4 hoặc SnCl2) đuợc bơm liên tục vào hệ thống nhờ 1 bơm nhu động 3 kênh.

Mẫu và acid đuợc trộn đều trước bằng cuộn trộn (mixing coil)

Hỗn hợp đồng nhất mẫu và acid sẽ được trộn tiếp với dòng chất khử và một dòng khí mang trong "cuộn dây phản ứng" (reaction coil), phản ứng tạo hydride diễn

có tác dụng chuyển hơi Hg sang pha khí.

Hơi Hg sẽ được tách khỏi dung dịch phản ứng tại bộ tách lỏng khí, và đuợc dẫn đến cell đo nhờ 1 dòng khí mang khác

Tín hiệu phân tích theo kiểu trạng thái ổn định "steady state", đo theo chiều cao peak Hiệu suất phản ứng tạo hydride và tách chúng ra khỏi dung dịch thấp hơn

100%

3.1.1 Xây dựng đường chuẩn và xác định giới hạn phát hiện.

3.1.2 Thí nghiệm khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với các hệ dung môi khác nhau:Thí nghiệm 1: khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + H2O2.Thí nghiệm 2: khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + V2O5.3.1.3 Thí nghiệm khảo sát hàm lượng thủy ngân trong các mẫu thật:

Mẫu cá tra được bán ở chợ

Mẫu cá tra filet của một số công ty

Mẫu ốc được bán ở chợ

So sánh hàm lượng Hg giữa các mẫu cá, ốc và với tiêu chuẩn

So sánh hàm lượng Hg giữa cá tra ở chợ và cá tra filet của các công ty

So sánh hàm lượng Hg giữa cá tra và ốc bán ở chợ

3.2 TÓM TẮT CÁC QUY TRÌNH

3.2.1 Tóm tắt quy trình khảo sát:

Sử dụng mẫu cá tra filet có hàm lượng thủy ngân thấp hơn giới hạn phát hiện đểkhảo sát Kỹ thuật phân tích Hg trong cá bằng HG –AAS có thể chia làm 2 giai đoạn:

Giai đoạn xử lý mẫu

Mẫu thịt cá tra filet phải được cắt nhỏ ra, cân lượng mẫu thích hợp (khoảng

2g), thêm 10 mL chuẩn Hg có nồng độ 100 µg/L sau đó đem xử lý mẫu

Giai đoạn phân tích Hg trên máy HG - AAS

Kết nối bộ hydrua hóa với máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS Bật

máy, tối ưu hóa các điều kiện phân tích trên máy HG – AAS

Tiến hành phân tích dung dịch chuẩn, mẫu trắng và mẫu xác định hàm lượng thủyngân thu hồi được

Giai đoạn xử lý mẫu

Mẫu thủy sản phải được cắt nhỏ ra, cân lượng mẫu thích hợp sau đó đem xử lý mẫutheo phương pháp tối ưu tìm được trong phần thí nghiệm khảo sát

Giai đoạn phân tích thủy ngân trên máy HG - AAS

Kết nối bộ hydrua hóa với máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS Bật

máy, tối ưu hóa các điều kiện phân tích trên máy HG – AAS

Tiến hành phân tích mẫu trắng và mẫu xác định hàm lượng thủy ngân

3.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU

Số liệu được xử lý trên phần mềm Excel và theo mô hình tuyến tính tổng quát đượcthực hiện trên MiniTab độ khác biệt ý nghĩa của các giá trị trung bình trong các thínghiệm được xác định theo Turkey, với alpha <0,05

3.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Dựa theo phương pháp chuẩn số 974.15 của Hiệp hội các nhà hoá học phân tích(AOAC) công bố năm 2002 Và đã được chỉnh sửa để phù hợp với điều kiện phòng thínghiệm

3.5 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ

3.5.1 Hóa chất

Tên và nguồn gốc của các hóa chất sử dụng:

Trung Quốc: Acid nitric HNO3, Acid sulfuric H2SO4, Hydro peroxit H2O2,Vanadi pentaoxit V2O5

Merck: Acid chloric HCl, Natrihydroxit NaOH, Natriborohydrua NaBH4, Chuẩnthủy ngân 1000mg/L

Dung dịch HCl 2%: Lấy 5,5 mL HCl 37% định mức thành 100 mL bằng nướccất hai lần

Dung dịch HCl 3%: Lấy 40,5 mL HCl 37% định mức thành 500 mL bằng nướccất hai lần