Luận văn thạc sĩ hóa học: Phân tích hàm lượng một số kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Zn) trong rau và nước trồng rau tại khu vực ngoại thành Hà Nội bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (GFAAS)

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 79 1. Mục tiêu nghiên cứu 81 2. Đối tượng nghiên cứu 81 3. Phương pháp nghiên cứu 81 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 81 5. Ý nghĩa của đề tài 82 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 83 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ ĐỒNG, CHÌ, CADIMI, KẼM 83 1.2. ỨNG DỤNG VÀ HOẠT TÍNH SINH HÓA CỦA ĐỒNG, CHÌ, CADIMI VÀ KẼM 85 1.2.2. Chì 86 1.2.3. Cadimi 88 1.2.4. Kẽm 89 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG, CHÌ, CADIMI VÀ KẼM 90 1.3.1. Các phương pháp phân tích hóa học 90 1.3.2. Nhóm phương pháp phân tích công cụ 93 1.4. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ 98 1.4.1. Phép định lượng của phương pháp 99 1.4.2. Phép đo phổ GFAAS 101 1.4.3. Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp GFAAS 107 1.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH ĐỒNG, CHÌ, CADIMI, KẼM 108 1.5.1. Phương pháp xử lí ướt 108 1.5.2. Phương pháp xử lí khô 109 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 111 2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 111 2.1.1. Hoá chất 111 2.1.2. Dụng cụ 111 2.1.3. Thiết bị 111 2.2. KĨ THUẬT NGUYÊN TỬ HÓA MẪU KHÔNG NGỌN LỬA 111 2.2.1. Đặc điểm và nguyên tắc 111 2.2.2. Các giai đoạn của quá trình nguyên tử hóa mẫu 112 2.2.3. Tối ưu hóa các điều kiện cho phép đo không ngọn lửa 113 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 113 2.4. LẤY MẪU, BẢO QUẢN VÀ XỬ LÍ MẪU 114 2.4.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu 114 2.4.2. Phương pháp xử lí mẫu 115 2.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 116 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 118 3.1. KHẢO SÁT VÀ LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ĐỒNG, CHÌ, CADIMI, KẼM BẰNG PHƯƠNG PHÁP GFAAS 118 3.1.1. Kiểm tra các thông số của máy quang phổ AAS để xác định kẽm 118 3.1.2. Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa 120 3.1.3. Các điều kiện khác 122 3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của các chất biến tính hóa học 122 3.1.5. Kiểm tra các yếu tố ảnh hưởng tới phép đo kẽm 123 3.1.6. Khảo sát khoảng tuyến tính của nồng độ kẽm bằng phương pháp GFAAS 127 3.1.7. Xây dựng đường chuẩn xác định đồng, chì, cadimi, kẽm bằng phương pháp GFAAS 130 3.2. ĐÁNH GIÁ SAI SỐ, ĐỘ LẶP VÀ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD), GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ) CỦA PHƯƠNG PHÁP 13, 18, 22, 25 135 3.2.1. Đánh giá sai số và độ lặp của phương pháp 135 3.2.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo GFAAS 137 3.3. PHÂN TÍCH MẪU RAU VÀ NƯỚC TRỒNG RAU 140 3.3.1. Xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi, kẽm trong mẫu rau muống, rau cần, rau cải xoong 140 3.3.3. Đánh giá mức độ ô nhiễm của các kim loại đồng, chì, cadimi, kẽm trong các đối tượng rau, rễ và nước trồng rau 151 3.3.4. Đánh giá sơ bộ về mối tương quan về hàm lượng kim loại nặng trong các đối tượng rau, rễ và nước trồng rau 152 KẾT LUẬN 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO 157

Qua đây cho phép em gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã ủng hộ và cổvũ em rất nhiều trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Hà Nội, tháng 10 năm 2014

Đỗ Ngọc Bích

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 79

1 Mục tiêu nghiên cứu 81

2 Đối tượng nghiên cứu 81

3 Phương pháp nghiên cứu 81

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 81

5 Ý nghĩa của đề tài 82

1.3.2 Nhóm phương pháp phân tích công cụ 93

1.4 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ 98

1.4.1 Phép định lượng của phương pháp 99

1.4.2 Phép đo phổ GF-AAS 101

1.4.3 Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp GF-AAS 107

1.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH ĐỒNG, CHÌ,CADIMI, KẼM 108

1.5.1 Phương pháp xử lí ướt 108

2.2.2 Các giai đoạn của quá trình nguyên tử hóa mẫu 112

2.2.3 Tối ưu hóa các điều kiện cho phép đo không ngọn lửa 113

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 113

2.4 LẤY MẪU, BẢO QUẢN VÀ XỬ LÍ MẪU 114

2.4.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 114

2.4.2 Phương pháp xử lí mẫu 115

2.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 116

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 118

3.1 KHẢO SÁT VÀ LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐỊNHHÀM LƯỢNG ĐỒNG, CHÌ, CADIMI, KẼM BẰNG PHƯƠNG PHÁP GF-AAS 118

3.1.1 Kiểm tra các thông số của máy quang phổ AAS để xác định kẽm 118

3.1.2 Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa 120

3.1.3 Các điều kiện khác 122

3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của các chất biến tính hóa học 122

3.1.5 Kiểm tra các yếu tố ảnh hưởng tới phép đo kẽm 123

3.1.6 Khảo sát khoảng tuyến tính của nồng độ kẽm bằng phương phápGF-AAS 127

3.1.7 Xây dựng đường chuẩn xác định đồng, chì, cadimi, kẽm bằng phương

pháp GF-AAS 130

3.2 ĐÁNH GIÁ SAI SỐ, ĐỘ LẶP VÀ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD), GIỚIHẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ) CỦA PHƯƠNG PHÁP [13, 18, 22, 25] 135

3.2.1 Đánh giá sai số và độ lặp của phương pháp 135

3.2.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo GF-AAS 137

3.3 PHÂN TÍCH MẪU RAU VÀ NƯỚC TRỒNG RAU 140

3.3.1 Xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi, kẽm trong mẫu rau muống, raucần, rau cải xoong 140

3.3.3 Đánh giá mức độ ô nhiễm của các kim loại đồng, chì, cadimi, kẽmtrong các đối tượng rau, rễ và nước trồng rau 151

3.3.4 Đánh giá sơ bộ về mối tương quan về hàm lượng kim loại nặng trongcác đối tượng rau, rễ và nước trồng rau 152

KẾT LUẬN 155

TÀI LIỆU THAM KHẢO 157

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

AAS Atomic Absorption Spectroscopy Quang phổ hấp thụ nguyên tửF-AAS F lame - A tomic A bsorption

S pectroscopy

Quang phổ hấp thụ nguyên tửngọn lửa

GF-AAS Graphite Furnace - Atomic AbsorptionSpectroscopy

Phổ hấp thụ nguyên tử lògraphit

AES Atomic Emission Spectroscopy Quang phổ phát xạ nguyên tử

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số đặc điểm đặc trưng của Cu, Pb, Cd, Zn 84

Bảng 3.1 Khảo sát độ rộng khe đo của phổ hấp thụ nguyên tử của Zn 119

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát cường độ đèn catot rỗng của Zn 120

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy khô Zn 121

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa Zn 121

Bảng 3.5 Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa Zn 122

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Zn 125

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố khác tới phổ hấp thụnguyên tử GF-AAS của Zn 127

Bảng 3.8 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn 128

Bảng 3.9 Tóm tắt các điều kiện tối ưu của phép đo phổ hấp thụ nguyên tửGF-AAS xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn 129

Bảng 3.10 Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Cu 131

Bảng 3.11 Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Pb 131

Bảng 3.12 Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Cd 132

Bảng 3.13 Sự phụ thuộc tuyến tính của độ hấp thụ vào nồng độ Zn 133

Bảng 3.14 Đường chuẩn xác định các nguyên tố Cu, Pb, Cd, Zn 134

Bảng 3.15 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Zn 136

Bảng 3.16 Kết quả khảo sát độ lệch chuẩn tín hiệu đối với Cu, Pb, Cd, Zn 138Bảng 3.17 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của Cu, Pb, Cd, Zn.140Bảng 3.18 Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn trongrau đợt 1 141

Bảng 3.19 Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn trongrau đợt 2 142

Bảng 3.20 Kết quả xác định nồng độ các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn trong

Bảng 3.27 Các tiêu chuẩn đối với hàm lượng các kim loại nặng 151

Bảng 3.28 Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 1 152

Bảng 3.29 Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 2 153

Bảng 3.30 Hàm lượng kim loại trong mẫu khảo sát đợt 3 153

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sự phụ thuộc của Aλ vào C 101

Hình 1.2 Nhiệt độ và thời gian các giai đoạn của quá trình nguyên tử 102

hóa mẫu trong phép đo GF-AAS 102

Hình 1.3 Nhiệt độ và thời gian trong giai đoạn sấy khô mẫu 103

Hình 1.4 Nhiệt độ vào thời gian trong giai đoạn tro hóa luyện mẫu 104

Hình 1.5 Sự phụ thuộc của A vào nhiệt độ trong giai đoạn 105

nguyên tử hóa mẫu 105

Hình 3.1 Đồ thị ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit tới phép đo Zn 126

Hình 3.2 Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn 129

Hình 3.3 Đường chuẩn xác định hàm lượng Cu 131

Hình 3.4 Đường chuẩn xác định hàm lượng Pb 132

Hình 3.5 Đường chuẩn xác định hàm lượng Cd 133

Hình 3.6 Đường chuẩn xác định hàm lượng Zn 134

MỞ ĐẦU

Xã hội ngày một phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao Sựtăng trưởng mạnh của nền kinh tế đã đưa nhu cầu của con người từ mongmuốn “ăn no, mặc đủ” lên “ăn ngon, mặc đẹp” Vì thế nhu cầu về thực phẩmsạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được xãhội quan tâm hàng đầu Ở nước ta, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thịhoá, công nghiệp hoá nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trườngsống Việt Nam Vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đối với nông sản nhất làrau xanh đang được cả xã hội quan tâm Rau xanh là nguồn thực phẩm cầnthiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày, lànguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ… cho cơ thể conngười không thể thay thế được Tuy nhiên, hiện nay nhiều khu vực trồng rauđang đe doạ ô nhiễm bởi chất thải của các nhà máy, xí nghiệp cùng với việcsử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến một số loại rau có thể bịnhiễm các kim loại nặng, có ảnh hưởng đến sức khoẻ con người Các nguyêntố thuộc nhóm kim loại nặng như Pb, Cd gây độc hại đối với cơ thể con ngườituỳ hàm lượng của chúng Một số khác như Cu, Zn là những nguyên tố vilượng cần thiết cho cơ thể con người, tuy nhiên khi hàm lượng của chúngvượt quá ngưỡng cho phép chúng bắt đầu gây độc.

Hà Nội có nhiều vùng trồng rau đáp ứng cho nhu cầu sử dụng rau ngàycàng lớn của con người, các vùng trồng rau lớn thường ở ngoại thành, ở quậnHoàng Mai, huyện Hà Đông, huyện Thanh Trì, huyện Thường Tín… Trongđó, huyện Thanh Trì và Đông Anh là những vùng trồng rau lớn nhất Hà Nội,cung cấp sản lượng rau rất lớn hàng năm cho toàn thành phố Hà Nội Tuynhiên, huyện Thanh Trì cũng là vùng trồng rau có nguy cơ rau bị ô nhiễm rấtlớn Rau được sản xuất ở Thanh Trì phần lớn sử dụng trực tiếp nguồn nước

trồng rau có khả năng bị ô nhiễm rất cao như nguồn nước thải, nước cống,nước bị ô nhiễm từ sông Tô Lịch, làm tăng mức độ ô nhiễm trong rau, đặcbiệt là ô nhiễm các kim loại nặng Huyện Đông Anh được quy hoạch là khuvực công nghiệp đồng thời cũng là vùng sản xuất rau trọng điểm của thànhphố Hà Nội Nước sản xuất nông nghiệp ở khu vực công nghiệp cũng thườngbị ô nhiễm kim loại nặng Do đó, việc đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặngtrong rau và nước trồng rau ở huyện Thanh Trì và Đông Anh là hết sức cầnthiết đối với cuộc sống người tiêu dùng, để có thể hiểu rõ hơn về thực trạngrau bị ô nhiễm và từ đó có những biện pháp cần thiết cho việc sản xuất rau antoàn phục vụ đời sống con người.

Trong những năm gần đây đã có rất nhiều kĩ thuật hiện đại ứng dụng đểxác định hàm lượng các kim loại Pb, Cu, Cd, Zn như phương pháp trắcquang, chuẩn độ oxy hóa khử, phương pháp chuẩn độ tạo phức, phương phápVon- Ampe hòa tan Tuy nhiên các phương pháp trên đều gặp một số trở ngạihoặc là do độ nhạy thấp hoặc là do thiết bị đắt tiền hoặc là do dung môi khôngthân thiện với môi trường… Do đó một yêu cầu bức thiết đặt ra là phải tìm racác phương pháp phân tích hiện đại khắc phục được các nhược điểm trên.Trong đó phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phương pháp có độnhạy, độ chính xác và độ lặp lại cao rất thích hợp để xác định hàm lượng bé,các nguyên tố kim loại Đặc biệt đối với các nguyên tố vi lượng phép đo vẫncho kết quả chính xác So với các phương pháp khác thì phương pháp nàythực hiện nhanh và dễ dàng, phù hợp với yêu cầu của phép phân tích hàmlượng kim loại nặng trong rau.

Trên cơ sở đó chúng tôi đã chọn đề tài:

''Phân tích hàm lượng một số kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Zn) trongrau và nước trồng rau tại khu vực ngoại thành Hà Nội bằng phương phápphổ hấp thụ nguyên tử (GF-AAS)".

1 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn trong các loại rauvà nguồn nước trồng rau ở một số xã của huyện Thanh Trì và Đông Anh – HàNội.

- Từ kết quả phân tích so sánh với quy chuẩn Việt Nam để đánh giá mứcđộ ô nhiễm kim loại nặng trong rau và nước trồng rau.

2 Đối tượng nghiên cứu

- Các loại rau được trồng ở một số xã của huyện Thanh Trì và ĐôngAnh - Hà Nội.

- Nguồn nước trồng rau trên cánh đồng trồng rau.

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS) cóđộ chính xác và độ nhạy cao, phù hợp để xác định lượng vết các kim loạinặng trong rau và nước trồng rau.

- Phân tích mẫu thực tế theo phương pháp đường chuẩn.

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định Zn đồng thời tham khảovà lựa chọn các điều kiện thực nghiệm tối ưu xác định hàm lượng Cu, Pb, Cdbằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS).

- Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn theo cácđiều kiện tối ưu đã chọn Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo.

- Tiến hành lấy mẫu, xác định hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd,Zn nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm của các kim loại đó trong một số mẫu rauvà nước trồng rau.

- Phân tích mối tương quan về hàm lượng của các kim loại nặng trêntrong các đối tượng mẫu rau và mẫu nước.

5 Ý nghĩa của đề tài

- Về mặt lí thuyết, đề tài góp phần nghiên cứu lí thuyết cho việc phân tích xácđịnh vi lượng các nguyên tố trên các đối tượng khác nhau bằng phương pháp GF-AAS.

- Về mặt thực tiễn, ứng dụng quy trình phân tích đã nghiên cứu để đánhgiá được mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong các loại rau và nước trồng rau ởmột số xã của huyện Thanh Trì và Đông Anh - Hà Nội, là vấn đề có tính cấpthiết và rất thiết thực đối với cuộc sống của người tiêu dùng.

Nguyên tố đồng có ký hiệu Cu, kim loại và các hợp kim của nó đãđược sử dụng cách đây hàng ngàn năm Trong thời kỳ La Mã, đồng chủ yếu

được khai thác ở Síp, vì thế tên gọi ban đầu của kim loại này là сyprium (kimloại Síp), sau đó được gọi tắt là сuprum Các hợp chất của nó thường tồn tại ở

dạng muối đồng (II), chúng thường có màu xanh lam hoặc xanh lục của cácloại khoáng như ngọc lam và trong lịch sử đã được sử dụng rộng rãi làm chấtnhuộm Các công trình kiến trúc được xây dựng có đồng bị ăn mòn tạo ra màuxanh lục verdigris (hoặc patina) Quặng đồng thường ở dạng sunfua (chủ yếu)và không sunfua như: Cancopirit (CuFeS2), Cancozin (CuS2), Bozit(Cu5FeS4), Crozocola (CuS2O3.nH2O), Malachit [Cu(OH)2CO3], Cuprit(Cu2O), Fenozit (CuO) Nguyên tố đồng chiếm khoảng 10-2 (%) khối lượng vỏTrái đất, vào khoảng 3,610-3 (%) tổng số nguyên tử Đồng có 11 vị là 58Cuđến 68Cu, chủ yếu là đồng vị thiên nhiên: 63Cu (69,1%), 65Cu (30,9%) còn lạilà các đồng vị phóng xạ, trong đó ít bền nhất là 67Cu (t1/2=3s), bền nhất là 67Cu(T1/2=2,21 ngày).

Nguyên tố Chì (Pb) trong tự nhiên có mặt trong khoảng 170 khoángvật, trong đó chủ yếu là: Galen (PbS), Cerndute (PbCO3), Anglesite (PbSO4)và pyromorphite [Pb5Cl(PO4)3] Chì chiếm khoảng 1,6×10-3 (%) khối lượngvỏ trái đất, khoảng 10-4 (%) tổng số nguyên tử Nguyên tố Chì có 18 đồng vị

trong đó có 4 đồng vị bền: 204Pb (1,48%), 206Pb (23,6%), 207Pb (22,6%), 208Pb(52,3%) Đồng vị phóng xạ bền nhất là 202Pb có T1/2 = 3,0×105 năm.

Cadimi (Cd) do Friedrich Stromeyer (1778-1838) phát hiện ra năm1817 khi điều chế ZnO từ ZnCO3 Khoáng vật chứa cadimi là grenokit (CdS),thường tồn tại lượng nhỏ trong quặng kẽm là sphalerit (ZnS), trong quặngthủy ngân là xinaba thần sa (HgS) hoặc tồn tại trong quặng đa kim với chì vàđồng Nguyên tố Cadimi chiếm khoảng 10-5% khối lượng vỏ trái đất ứng với7,6×10-6 % tổng số nguyên tử, Cadimi có 19 đồng vị, trong số đó có 8 đồng vịbền: 106Cd (1,215%), 108Cd (0,875%), 110Cd (12,39%), 111Cd (12,70%), 112Cd(24,07%), 113Cd (12,26%), 114Cd (28,86%), 116Cd (7,58%) Trong số các đồngvị phóng xạ của Cd thì đồng vị 110Cd (T1/2 = 470 ngày đêm) là bền nhất.

Nguyên tố Kẽm (Zn) là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ Trái đất.Các loại khoáng chất nặng nhất có xu hướng chứa khoảng 10% sắt và 40-50%kẽm Các loại khoáng chất để tách kẽm chủ yếu là sphalerit, blenđơ,smíthonit, calamine, franklinite Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vịổn định 64Zn, 66Zn, 67Zn, and 68Zn với đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6%trong tự nhiên) 22 đồng vị phóng xạ được viết đến với phổ biến hay ổn địnhnhất là 65Zn với chu kỳ bán rã 244,26 ngày, và 72Zn với chu kỳ bán rã 46,5giờ Các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 14 giờ và phần lớncó chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giây Nguyên tố này cũng có 4 trạng thái đồngphân nguyên tử.

Dưới đây là bảng tóm tắt một số đặc điểm đặc trưng về tính chất vật lícủa đồng, chì, cadimi và kẽm:

Bảng 1.1 Một số đặc điểm đặc trưng của Cu, Pb, Cd, Zn

Đồng (II) Sulfat được sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làmsạch nước Nhưng cũng chính vì việc sử dụng với số lượng lớn như trên màtình trạng ô nhiễm đồng đang là vấn đề đáng quan tâm.

Trong cơ thể, Cu là phần cấu thành nên nhiều enzim quan trọng(tirozinaza, oxidaza), hợp chất của nó rất cần cho quá trình tổng hợphemoglobin và photpholipit Hơn nữa Cu còn tham gia vào quá trình sản xuấthồng cầu, sinh tổng hợp elastin, tổng hợp hoormon và sắc tố, đồng liên kếtvới suproxit dismutat bảo vệ các tế bào trước sự tấn công của các gốc tự do…Sự thiếu hụt đồng thường dẫn đến thiếu máu đối với trẻ nhỏ, mất sắc tố ở lôngtóc Hàm lượng đồng trong cơ thể người khoảng 0.1g và nhu cầu hàng ngàykhoảng 2mg Điều này cho thấy đồng rất cần cho cơ thể Mặc dầu vậy, nếuthừa Cu thì lại dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng Khi đó nó sẽ tích tụ lại

trong gan gây bệnh Wilson, tích tụ trong não, thận gây tử vong Đặc biệt nóthay thế Zn trong các enzim làm mất hoạt tính của enzim gây ra rối loạn dạdày, những bệnh về gan, thận và phổi Các ion đồng (II) tan trong nước vớinồng độ thấp có thể dùng làm chất diệt khuẩn, diệt nấm và làm chất bảo quảngỗ Với số lượng đủ lớn, các ion này là chất độc đối với các sinh vật bậc caohơn, với nồng độ thấp hơn, nó là một vi chất dinh dưỡng đối với hầu hết cácthực vật và động vật bậc cao hơn Nơi tập trung đồng chủ yếu trong cơ thểđộng vật là gan, cơ và xương.

Đối với thực vật thì đồng (hàm lượng 5 –20 ppm) là nguyên tố rất đặcbiệt về mặt sinh vật học ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và pháttriển sản lượng của cây Đồng là chất xúc tác của những quá trình oxi hoá nộibào; thành phần của mencytochrome oxydase và thành phần của nhiều enzim–ascorbic, axitaxidase, phenolase, lactase; xúc tiến quá trình hình thànhvitamin A; cầnthiết cho sự hình thành diệp lục và làm xúc tác cho một sốphản ứng khác trong cây, nhưng thường không tham gia vào thành phần củachúng Cây muốn phát triển bình thường, đều cần phải có một ít đồng, câyhấp thụ đồng dưới dạng Cu(II), nhiều loại cây rau biểu hiện thiếu đồng với láthiếu sức trương, rủ xuống và có mầu xanh, chuyển sang quầng mầu da trờitối trước khi trở nên bạc lá, biến cong và cây không ra hoa được Lượng đồngthiếu hụt có thể được bổ sung dễ dàng trong một thời gian dài bằng cách bónđồng sunfat hay đồng oxit Và nếu dùng những hợp chất của đồng để bón chođất (đặc biệt là đất bùn lầy) thì thu hoạch thường tăng lên rất cao Chelat hayđồng sunfat trung tính (25% đồng) rất phù hợp cho việc bón lá.

1.2.2 Chì

Ứng dụng lớn nhất của chì trong công nghiệp là dùng trong sản xuấtăcqui Ngoài ra, chì còn được dùng làm vật liệu hàn gắn (que hàn), trang trívà pha trộn trong nước men gốm sứ Pb(C2H5)4 được pha vào xăng để tạo ra

các gốc tự do Một số muối của chì được pha vào thuốc nhuộm tóc để làm tócđen và bóng hơn Chì được sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn, làm dâycáp điện hay đầu đạn, chì dùng làm chất ổn định trong nhựa PVC… Đặc biệtchì hấp phụ rất tốt các tia phóng xạ và Rơnghen nên nó còn được dùng làmcác tấm bảo vệ Tuy vậy chì và hợp chất của chúng khá độc nên cần thậntrọng khi tiếp xúc, sử dụng.

Chì quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển của con người và sinhvật, nhưng hàm lượng lớn là rất nguy hại Chì vào cơ thể con người qua nướcuống, không khí và thực phẩm bị nhiễm chì Đặc tính nổi bật là khi thâm nhậpvào cơ thể nó ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian, nhiều nhất là trongxương, chuyển sang các mô mềm qua sự tương tác với photphat trong xươngvà gây độc Ngoài ra, nó gây độc cho hệ thần kinh trung ương lẫn ngoại biên.Nó có thể gây tác dụng ức chế một số enzim quan trọng (nhất là enzim cónhóm hoạt động hiđro) như enzim của quá trình tổng hợp máu Ví dụ, chì ứcchế một sản phẩm trung gian trong quá trình tạo hồng cầu là axit delta aminolevulinic, nó là chất quan trọng để tổng hợp photphobilinogen Tùy mức độgây độc mà có thể gây ra một số bệnh đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, mấttrí, tai biến mạch máu não, thậm chí có thể gây tử vong Ta có thể biết thêm lànếu hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 mg/l thì sẽ gây cản trở quá trình sửdụng oxi để oxi hóa glucozo tạo năng lượng sống, làm cơ thể mệt mỏi Ởnồng độ cao hơn (lớn hơn 0,8 mg/l) có thể gây bệnh thiếu máu, còn từ 0,5÷0,8mg/l gây rối loạn chức năng thận, có thể phá hủy não.

Tiếp xúc lâu ngày với chì hoặc các muối của nó (hoặc các chất oxi hóamạnh như PbO2) có thể gây bệnh thận và các cơn đau bất thường giống nhưđau bụng Đối với phụ nữ mang thai, khi tiếp xúc với chì ở mức cao có thể bịsẩy thai Tiếp xúc lâu dài và liên tục với chì làm giảm khả năng sinh sản ởnam giới, hàm lượng chì trong máu cao liên quan với tuổi dậy thì ở bé gái.

Ảnh hưởng của chì cũng làm giảm vĩnh viễn khả năng nhận thức của trẻ emkhi tiếp xúc ở mức cực kỳ thấp Các muối chì được sử dụng trong men gốmđôi khi gây ngộ độc, khi các nước uống có tính axit như nước ép trái cây, đãlàm rò rỉ các ion chì ra khỏi men Chì (II) acetat đã từng được đế quốc La Mãsử dụng để làm cho rượu ngọt hơn, và một số người xem đây là nguyên nhâncủa chứng mất trí của một số hoàng đế La Mã.

Chì làm ô nhiễm đất cũng là một vấn đề cần quan tâm, vì chì có mặttrong các mỏ tự nhiên và cũng có thể đi vào đất thông qua sự rò rỉ từ gasolinecủa các bồn chứa dưới mặt đất hoặc các dòng chảy của sơn chứa chì hoặc từcác nguồn của các ngành công nghiệp sử dụng chì.

Chì trong không khí có thể bị hít vào hoặc ăn sau khi nó lắng đọng Nóbị hấp thụ nhanh chóng vào máu và được tin là có ảnh hưởng đến hệ thầnkinh trung ương, tim, mạch, thận, và hệ miễn dịch Nguy hiểm hơn là đối vớitrẻ em vì khi chì xâm nhập vào cơ thể nó sẽ tác động mạnh vào hệ thần kinhlàm rối loạn hệ thần kinh, gây thiểu năng Vì vậy phòng tránh nhiễm độc chìcùng các kim loại khác là rất cần thiết Các chất chống độc tính của chì là cáchóa chất có khả năng tạo phức vòng tan với chì (II) Ví dụ như EDTA,dimercaprol, succimer, propanol

1.2.3 Cadimi

Gần một nửa lượng cadimi sản xuất hàng năm trên thế giới được dùng đểmạ thép vì mạ thép bền đẹp 113Cd có khả năng bắt nơtron tốt nên dùng làm thanhđiều chỉnh dòng nơtron trong lò phản ứng nguyên tử Cadimi dùng để chế tạo cáctế bào quang điện nhạy với tia tử ngoại, vì thế nó được dùng trong các thiết bị đođiện (pin chuẩn Weston) Ngoài ra, cadimi còn được dùng để chế tạo nhiều hợpkim, đặc biệt làm vòng bi có độ chịu mài mòn cao và có hệ số ma sát thấp, chế tạohợp kim với đồng Cadimi còn làm xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ.

Ngoài ra, các hợp chất của cadimi có ứng dụng rộng rãi Ankyl cadimihalogenua dùng trong quá trình sản xuất xeton Các cadimi halogenua CdX2 (X:halogen) dùng trong nhiếp ảnh, kỹ thuật in và chế bản CdS và CdO dùng tronglĩnh vực gốm sứ, thủy tinh chất dẻo và sơn CdSO4 có tính diệt nấm, hợp chấtcủa cadimi làm chất phát quang trong màn hình tivi đen trắng, chất phát quangmàu…

Cadimi có mặt trong cơ thể con người ở dạng vết, rất cần cho sinhtrưởng và phát triển nhưng nếu hàm lượng lớn thì sẽ ảnh hưởng tới sức khỏecon người Cadimi có nguồn gốc tự nhiên từ bụi núi lửa, bụi vũ trụ và do cháyrừng Nguồn nhân tạo là từ công nghiệp luyện kim, mạ, sơn, chất dẻo, lọcdầu Cadimi thâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu từ con đường thựcphẩm và hô hấp, tích tụ chủ yếu ở thận và xương Là chất gây nhiễu sự hoạtđộng của một số enzim nhất định, gây tăng huyết áp, ung thư phổi, thủngvách ngăn mũi, rối loạn chức năng thận, phá hủy tủy xương Cơ chế gây hạicủa nó là có thể liên kết với protein tạo ra metallotionein (trong thận) khi hàmlượng đủ lớn có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây bệnh.

+ Kẽm được sử dụng trong dập khuôn, đặc biệt là trong công nghiệpôtô Kẽm dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin.

Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn cũng gây độc đối với cây trồng khiZn tích tụ trong đất quá cao Dư thừa Zn cũng gây ra sự mất diệp lục Sự tích

tụ Zn trong cây quá nhiều cũng gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zntrong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trườngmà đặc biệt là môi trường đất.

Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra cácchứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa Trong cơ thể con người, Znthường tích tụ chủ yếu là trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyêntố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2g Zn được thận lọc mỗi ngày Trong máu,2/3 Zn được kết nối với Albumin và hầu hết các phần còn lại được tạo phứcchất với λ -macroglobin Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộđộc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm Sựthiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinhhoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác.

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG, CHÌ, CADIMIVÀ KẼM

1.3.1 Các phương pháp phân tích hóa học[4, 6, 26, 31, 32,33]

1.3.1.1 Phương pháp phân tích trọng lượng

Phân tích khối lượng là một phương pháp phân tích định lượng hóahọc, trong đó người ta dựa vào việc xác định chính xác khối lượng của chấtcần phân tích (hoặc các hợp chất của nó) được tách ra khỏi mẫu phân tích ởdạng tinh khiết hoặc dưới dạng hợp chất có thành phần đã biết.

Quy trình phân tích bằng phương pháp này được bắt đầu từ việc cânchính xác một lượng mẫu cần phân tích (nếu ở mẫu ở trạng thái rắn) rồichuyển mẫu về dạng dung dịch Nếu mẫu ban đầu ở trạng thái dung dịch thìchỉ cần cần lấy một thể tích chính xác rồi kết tủa chất cần phân tích dưới dạnghợp chất khó tan Sau đó, tiến hành lọc rửa kết tủa, sấy khô tới khối lượng

không đổi Từ khối lượng không đổi, người ta tính được hàm lượng chất cầnphân tích trong mẫu.

Trong các giai đoạn nói trên thì giai đoạn làm kết tủa đóng vai trò quantrọng nhất Việc chọn thuốc thử làm kết tủa có ý nghĩa to lớn đối với độ chínhxác phân tích cũng như quyết định đến các thao tác xử lí kết tủa về sau Việcchọn thuốc thử phải căn cứ vào yêu cầu của dạng kết tủa và dạng cân.

Chúng ta có thể xác định Cu, Pb, Cd, Zn dưới dạng sau:- Cu xác định dưới dạng CuS

- Pb xác định dưới dạng kết tủa PbSO4 hoặc PbCrO4

- Cd xác định dưới dạng kết tủa CdS, CdSO4 hoặc CdNH4PO4

- Zn xác định dưới dạng kết tủa ZnS

Phương pháp này dễ mắc sai số trong quá trình cân và thời gian phântích kéo dài Mặt khác phải khống chế được khoảng pH để giữ bền các kếttủa, để kết tủa được kim loại cần phân tích phải loại trừ các nguyên tố cùngkết tủa với thuốc thử Vì những hạn chế trên phương pháp này chỉ được dùngkhi xác định một lượng lớn chất phân tích.

1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích

Đây là phương pháp phổ biến trong các phương pháp phân tích hóa họcđể xác định nhanh, đơn giản các cation cũng như các anion Tuy nhiên,phương pháp có độ chọn lọc thấp và nhiều sai số (sai số dụng cụ, máy móc,do dung dịch chuẩn hoặc do kĩ năng người làm thực nghiệm…) Giới hạn tincậy của phương pháp khoảng 10-3M.

a) Với Cu: Có thể xác định theo hai cách là chuẩn độ tạo phức và chuẩn độ

oxi hóa khử.

- Chuẩn độ tạo phức: chuẩn độ bằng dung dịch EDTA đã biết nồng độ,đệm amoni, pH = 8, chỉ thị murexit Phản ứng chuẩn độ kết thúc khi dungdịch chuyển từ màu vàng cỏ úa sang màu tím hoa cà.

- Chuẩn độ oxi hóa khử Cu2+ về Cu+ bằng dung dịch Iođua trong môitrường pH=4 - 5, chuẩn độ Iot sinh ra bằng dung dịch natrithiosunfat với chấtchỉ thị hồ tinh bột.

2Cu2+ + 5 I- 2CuI +3 I3

-I3- + 2 S2O32- S4O62- + 3I

-Các nguyên tố Fe, Sb, Nb, Nb, V, Mo… ảnh hưởng đến phép xác địnhnày Để che Fe, Mo dùng lượng nhỏ NaF, NH4F Khi mẫu chứa nhiều Fe, V thìphải tách riêng đồng dưới dạng sunfua Khi mẫu chứa Mn với hàm lượng lớnthêm 1-2 giọt H2SO4 đặc trước khi trung hòa mẫu bằng NH3 Chỉ thị hồ tinh bộtcho vào gần cuối quá trình chuẩn độ để tránh hiện tượng hấp thụ I2 trên hồ tinhbột.

b) Với chì: Dùng chuẩn độ tạo phức với EDTA theo những cách sau:

- Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA, chỉ thị eriocrom đen T, môitrường trung tính hoặc kiềm yếu Pb2+ dễ bị thủy phân, do đó trước khi chuẩnđộ cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietnolamin Dung dịchchuyển từ đỏ sang xanh.

- Chuẩn độ thay thế: do βPbY2- > βZnY2- trong môi trường đệm amoni nênPb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi ZnY2- Chuẩn độ Zn2+ bằng EDTA, dùng chỉ thị eriocromđen T

Pb2++ ZnY2- PbY2- + Zn2+Zn2++ H2In ZnIn + 2H+Phản ứng chuẩn độ:

Zn2++ H2Y2- ZnY2- + 2H+

ZnIn (đỏ nho) + H2Y2- ZnY2- + H2In (xanh biếc)

c) Với Cadimi: Dùng chuẩn độ tạo phức với EDTA ở pH=5, chỉ thị xylen da

cam (H6F), dung dịch đệm urotrophin Phản ứng chuẩn độ kết thúc khi dungdịch chuyển từ màu đỏ sang màu vàng.

1.3.2 Nhóm phương pháp phân tích công cụ

1.3.2.1 Phương pháp điện hóa [16, 17]

Các phương pháp phân tích điện hóa là những phương pháp dựatrên việc ứng dụng các hiện tượng, quy luật có liên quan tới các phản ứngđiện hóa xảy ra trên ranh giới tiếp xúc giữa các điện cực nhúng trong dungdịch phân tích hoặc liên quan tới các tính chất điện hóa của dung dịch phântích tạo nên môi trường giữa các điện cực Các phương pháp này được chialàm hai nhóm:

- Nhóm các phương pháp ứng dụng các tính chất điện hóa của dungdịch phân tích như tính dẫn điện, độ trở kháng… Nhóm phương pháp này cổđiển, có độ nhạy thấp, tính chọn lọc kém.

- Nhóm thứ hai rất quan trọng, bao gồm các phương pháp dựa trên phảnứng điện hóa, trong đó phương pháp von-ampe hòa tan và cực phổ cổ điểnđược ứng dụng rộng rãi nhất.

a) Phương pháp cực phổ

Là phương pháp dựa trên sự khử các ion kim loại xảy ra trên điện cực ởcác thế khác nhau (catot Hg và trên catot khác) Nhờ việc theo dõi sự biến đổigiữa cường độ dòng điện và thế trong quá trình điện phân khi chất phân tíchchuyển đến điện cực chỉ bằng khuyếch tán, tín hiệu thu được (cường độ dòngđiện phân) sẽ cho tín hiệu phân tích định lượng vì cường độ dòng có quan hệvới nồng độ chất phản ứng ở điện cực.

Dung môi có thể dùng là dung môi nước hoặc khác nước Khoảng tốiưu của nồng độ cho phép đo cực phổ là 10-2 ÷10-4M Các dạng khác nhau củaphép đo cực phổ có thể cho phép xác định các nồng độ ở mức 10-3μg/ml Thểtích có thể tiến hành phân tích dung dịch là 12ml, thậm chí trong một giọtdung dịch (ứng với sự xác định lượng chất từ một vài miligam tới vàinanogam) Sai số tương đối từ 2÷3% (so với các phương pháp khác) Nói

chung đây là phương pháp có thể dùng rộng rãi để xác định định tính và địnhlượng nhiều chất với độ nhạy, độ chính xác, độ chọn lọc cao một cách nhanhchóng và kinh tế.

Khi tiến hành phương pháp cực phổ định lượng dùng điện cực giọt Hgta cần rất chú ý tới các yếu tố: nền cực phổ (chất điện ly trơ), nhiệt độ củadung dịch, hằng số mao quản của điện cực (chiều cao và tiết diện), dùng khítrơ để đuổi oxi, dùng chất hoạt động bề mặt (gietalin)

b) Phương pháp von-ampe hòa tan

Đây là phương pháp phân tích điện hoá dựa trên hai kỹ thuật phân tíchchất điện phân ở thế giám sát và quét von-ampe hoà tan ngược chiều.

Ưu điểm nổi bật nhất của phương pháp này là có độ nhạy cao (10-8 ÷ 106M), xác định được nhiều kim loại Với kỹ thuật hiện đại ngày nay, phươngpháp này có khả năng phát hiện các nguyên tố đến 10-9M với sai số khoảng5÷15% Nhưng nhược điểm của phương pháp này là quy trình phân tích phứctạp đòi hỏi người thực hiện phải có kiến thức tương đối sâu về phân tích điệnhoá mới xử lý được đúng từng loại mẫu, đối với từng nguyên tố khác nhau.

-Nguyên tắc của phương pháp này gồm 3 giai đoạn:

+ Điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt của điện cực hoạt động(có thể là cực giọt Hg tĩnh hoặc cực rắn đĩa quay).

+ Ngừng khuấy hoặc ngừng quay cực 15÷20 giây để đưa hệ từ trạngthái động đến trạng thái tĩnh.

+ Hoà tan kết tủa đã được làm giàu trên điện cực hoạt động bằng cáchphân cực ngược và ghi dòng von-ampe hoà tan Trong những điều kiện thíchhợp, nồng độ của chất cần xác định sẽ tỷ lệ với chiều cao của pic thu được.Dựa vào pic chuẩn và pic thu được sẽ xác định được nồng độ các chất.

1.3.2.2 Phương pháp quang học [12, 19, 20, 21]

a) Phương pháp trắc quang

Phương pháp này dựa vào việc đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng củamột chất xác định ở một vùng phổ nhất định Trong phương pháp này, cácchất cần phân tích được chuyển thành các hợp chất có khả năng hấp thụ cácnăng lượng ánh sáng (các phức màu).

b) Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử

Đây là kỹ thuật phân tích được ứng dụng rộng rãi và là một trongnhững phương pháp quan trọng nhất của phép phân tích Phương pháp nàycho phép xác định định tính và định lượng hàm lượng đa lượng hoặc vi lượngcủa rất nhiều nguyên tố (khoảng gần nửa số nguyên tố của bảng HTTH).

Ưu điểm của phương pháp này là phân tích nhanh, hàng loạt, tốn ítmẫu, phân tích được nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu, cho độ nhạy và độchính xác cao Phân tích được cả những đối tượng rất xa dựa vào ánh sángphát xạ của chúng Độ nhạy cỡ 0,001%.

Để có thể hạn chế các yếu tố ảnh hưởng (như độ nhớt dung dịch, sựphát xạ của nền, sự chen lấn vạch phổ, sự ion hóa các nguyên tố lạ), làm giảmsai số, người ta thêm vào dung dịch các chất có thế kích thích phát xạ nhỏ hơnthế phát xạ của nguyên tố phân tích, hoặc thêm vào dung dịch các phụ gia cóthế ion hóa nhỏ hơn thế ion hóa của nguyên tố phân tích.

c) Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

AAS là một trong những phương pháp hiện đại, được áp dụng phổ biếntrong các phòng thí nghiệm phân tích trên thế giới Phương pháp này xác địnhđược hầu hết các kim loại trong mọi loại mẫu sau khi đã chuyển chúng vềdạng dung dịch.

Mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ hấp thụ A và nồng độ chất phântích Cx được thể hiện qua phương trình:

Aλ=a.Cx

Sự phụ thuộc giữa A và Cx là tuyến tính Vì thế khi mẫu có cường độ Anằm trong đường chuẩn, người ta sẽ tìm được nồng độ Cx của nó.

AAS là một phương pháp phân tích lượng vết chính xác tới hàm lượng cỡppm Phép đo AAS có ưu điểm lớn là rất nhạy, nhanh, ổn định và chính xác.Tuy nhiên, hệ thống máy móc rất đắt tiền và sự nhiễm bẩn ảnh hưởng tới kếtquả phân tích Nhược điểm của phương pháp này là chỉ cho biết thành phầncủa nguyên tố mà không thấy được trạng thái cấu trúc của nó trong mẫu.Thêm nữa, phương pháp này vẫn chưa thể được sử dụng để xác định một sốphi kim hoặc các hợp chất còn lại trong thuốc trừ sâu… Để phân tích hàmlượng đồng, chì, kẽm, cadimi trong các đối tượng nghiên cứu, người ta vẫnphải làm giàu hàm lượng của nguyên tố này lên nhiều lần Vì quá trình làmgiàu rất dễ bị nhiễm bẩn nên để hạn chế nhược điểm này, kỹ thuật nguyên tửhóa không ngọn lửa ra đời cho phép xác định tới hàm lượng ppb Do đó cóthể bỏ qua giai đoạn làm giàu mẫu.

1.3.2.3 Phương pháp chiết và sắc ký [17, 24]

a) Phương pháp Chiết

Một trong các phương pháp làm giàu lượng vết các kim loạiđược sử dụng rộng rãi nhất là phương pháp chiết bằng một dung môi hữu cơkhông trộn lẫn với nước Phương pháp này có ưu điểm như: có thể chiết chấtcần phân tích từ những dung dịch có nồng độ rất nhỏ, tốc độ chiết lớn (đạt tớicân bằng nhanh), sự tách giữa pha nước và pha hữu cơ nhanh, dễ dàng Phầndịch chiết được định lượng bằng các phương pháp khác nhau.

Hệ chiết Pb, Cd - dithzonat trong CH3Cl hoặc CCl4, sau đó xác định Pb,Cd theo phương pháp trắc quang.

b) Phương pháp Sắc ký

Sắc kí là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chấtphân tích lên hai pha: một pha thường đứng yên, có khả năng hấp phụ các

chất phân tích gọi là pha tĩnh, một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi là phađộng Do các cấu tử chất phân tích có ái lực khác nhau với pha tĩnh và phađộng nên chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách khỏi nhau.

Các phương pháp sắc ký được sử dụng rộng rãi trong phân tích địnhlượng để tách và làm giàu các cấu tử riêng biệt từ những hỗn hợp phức tạpcủa các chất vô cơ và hữu cơ Nhờ một hệ thống detector mà ta có thể pháthiện ra hàm lượng của từng chất có trong mẫu Tuỳ từng pha động khác nhaumà ta có các phương pháp tách sắc ký khác nhau.

*Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC)

Sắc kí lỏng có lịch sử phát triển sớm, ban đầu phương pháp thực hiện ởáp suất thường vì chất nhồi có kích thước lớn Cơ chế tách là sắc kí hấp phụ,sắc kí phân bố nhưng do tốc độ phát triển nhanh của phương pháp, các chấtnhồi khác nhau ngày càng được cải tiến, hiệu quả tách của cột cũng ngày càngđược nâng cao Sắc kí lỏng hiệu năng cao bao gồm nhiều phương pháp có đặcthù riêng, đó là sắc kí lỏng pha liên kết, sắc kí lỏng phân bố lỏng-lỏng, sắc kítrao đổi ion lỏng-rắn…

Các tác giả Joseph J.Topping và William A.Maccrehan đã làm giàu vàxác định cadimi trong nước bằng cột sắc kí pha đảo và phổ hấp thụ nguyên tử.Nhờ khả năng tách và xác định đồng thời lượng vết Pb, Hg, Cd sau khilàm giàu trên cột các ion kim loại trên với thuốc thử tetra (4-bromophenyl)-porphyrin (T4BPP) trên cột chiết pha rắn Xterra TMRP18 (cột 5 ,3,9x20mm) Sau đó phân tích lượng vết các phức chất tạo thành trên cột phântích TMRP18 (cột 5 , 3,9x150mm).

*Phương pháp sắc kí điện di mao quản

Dưới tác dụng của lực điện trường từ nguồn thế cao được đặt vào haiđầu cột tách (ống mao quản) trong môi trường chất điện li và chất đệm thíchhợp, các phần tử chất tan ion khác nhau sẽ di chuyển khác nhau và tách ra

khỏi nhau Cơ chế chính của sự di chuyển các ion trong ống mao quản là dotác dụng nhất định của lực điện trường và tính chất của dòng điện di thẩmthấu Cột tách được nhồi hay tẩm các loại pha tĩnh loại pha thường hay phangược nhưng có đường kính nhỏ trong vùng 30-50m, vì thế lượng mẫu nạpvào ống mao quản rất nhỏ Sau khi tách các chất phân tích được phát hiệnbằng các loại detector: UV, UV-VIS, huỳnh quang, đo độ dẫn điện Ví dụ:xác định chì trong nước bọt sử dụng phương pháp điện di mao quản động họcmixen Đo độ hấp thụ quan của phức ở bước sóng 205nm trong dung môiacetonitrin Phép đo tuyến tính đến 400 ppb và có giới hạn phát hiện là 11,4ppb.

1.4 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ[9, 10, 12]

Ở trạng thái cơ bản, các nguyên tử tồn tại bền vững và có năng lượngnhỏ nhất, nguyên tử không phát cũng không thu năng lượng (bức xạ).

Khi chuyển các nguyên tử về trạng thái hơi tự do ở mức năng lượng cơbản và chiếu vào đám hơi nguyên tử một chùm tia sáng đơn sắc λ có năng lượngthích hợp (thường là bức xạ có bước sóng đúng bằng bước sóng mà nguyên tửphát ra trong quá trình phát xạ), nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng của tia sáng λvà nhảy lên mức năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích) Phổ được sinh ratrong quá trình này là phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).

Muốn đo phổ hấp thụ nguyên tử để xác định hàm lượng của mộtnguyên tố chúng ta phải thực hiện theo các nguyên tắc sau:

- Xử lí mẫu, chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hoặc lỏng)về dạng dung dịch đồng thể.

- Hóa hơi dung dịch mẫu, để có đám hơi (khí) của các chất mẫu.

Nguyên tử hóa đám hơi, tạo ra môi trường của các nguyên tử tự do.Đây là bước rất quan trọng, vì chỉ khi nguyên tử ở trạng thái tự do thì chúng

mới có thể hấp thụ được năng lượng của bức xạ Do đó, phải sử dụng cácnguồn năng lượng có nhiệt độ cao như ngọn lửa đèn khí, lò graphit hoặc dùngkĩ thuật hóa hơi lạnh để đảm bảo nguyên tử hóa hoàn toàn đám hơi mẫu phântích, mang lại kết quả phân tích tốt và ổn định.

- Chiếu chùm tia đơn sắc vào đám hơi nguyên tử tự do để sinh phổ AAS(chùm tia phát xạ của chính nguyên tố cần phân tích) Các loại nguồn đơn sắcthường được dùng là đèn catot rỗng (HCL), đèn phóng điện không điện cực(EDL), ngoài ra còn dùng nguồn liên tục biến điệu, đen hơi Hg áp suất cao.

- Hệ thống máy quang phổ thu phổ AAS, phân tích dải phổ này, chọnmột λ để đo Aλ và ghi lại Aλ.

1.4.1 Phép định lượng của phương pháp

Khi chiếu một chùm tia sáng đơn sắc λ vào môi trường có chứa cácnguyên tử tự do của một nguyên tố ở thể khí thì cường độ của vạch phổ hấp

thụ Aλ phụ thuộc vào các yếu tố sau:

A λ = f(L,Nk)

Trong điều kiện nhất định thì kλ và L đều không đổi nên mật độ hấp thụ

quang chỉ phụ thuộc vào nồng độ của nguyên tử hấp thụ quang:A λ = k.Nk với k = 2,303.kλ.L.

Nk liên hệ với nồng độ của chất phân tích theo biểu thức dạng:Nk= k2.Cxb

Do đó:

Aλ = a CXb với a = k.k2

Trong một khoảng nồng độ xác định đối với từng nguyên tố và thiết bịsử dụng thì luôn có một khoảng nồng độ mà b=1, tức là Aλ phụ thuộc tuyếntính với Cx (Hình 1.1) Trong phân tích người ta dùng khoảng tuyến tính nàyđể xác định hàm lượng của các nguyên tố theo độ hấp thụ quang Aλ.

Hình 1.1 Sự phụ thuộc của Aλ vào C

1.4.2 Phép đo phổ GF-AAS

1.4.2.1 Nguyên tắc của phép đo

Phép đo phổ GF-AAS dùng năng lượng nhiệt của dòng điện rất cao 500A) để đốt nóng tức khắc cuvet graphite chứa mẫu phân tích, thực hiệnnguyên tử hóa mẫu cho phép đo trong môi trường khí trơ để loại trừ sự hìnhthành hợp chất cacbua kim loại của chất phân tích Quá trình nguyên tử hóa diễn

(300-ra theo ba giai đoạn chính: sấy mẫu, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổvà hai giai đoạn phụ: làm sạch cuvet và làm lạnh cuvet về nhiệt độ phòng.

1.4.2.2 Yêu cầu của hệ thống nguyên tử hóa mẫu

Hệ thống nguyên tử hóa mẫu trong phép đo GF-AAS bao gồm:- Buồng nguyên tử hóa và cuvet graphite chứa mẫu phân tích.

- Nguồn năng lượng để nung nóng đỏ lò graphite đến nhiệt độ nguyêntử hóa mẫu và bộ điều khiển cài đặt chương trình tự động, chỉ huy quá trìnhnguyên tử hóa theo các giai đoạn.

Hệ thống này phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Hệ thống nguyên tử hóa của phép đo phổ GF-AAS phải đảm bảo hóahơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích với hiệu suất cao và ổn định để phép đocó độ nhạy cao và độ lặp lại tốt.

- Cung cấp đủ nhiệt để nguyên tử hóa hoàn toàn nhiều nguyên tố trongmẫu phân tích.

- Cuvet sử dụng phải tinh khiết vì nếu không sẽ gây nên hiện tượngphổ phụ, làm sai lệch kết quả phân tích.

- Khí trơ trong khi sử dụng phải hoàn toàn tinh khiết, nếu không cuvetgraphit sẽ bị đốt cháy (bị oxi hóa) Do đó tốt nhất nên dùng khí Ar.

1.4.2.3 Các giai đoạn trong quá trình nguyên tử hóa mẫu

Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo các giai đoạn như trong hình 1.2trong khoảng thời gian từ 60 – 80 giây.

Hình 1.2 Nhiệt độ và thời gian các giai đoạn của quá trình nguyên tửhóa mẫu trong phép đo GF-AAS

a) Sấy khô mẫu

Mẫu phân tích được bơm vào cuvet ở dạng dung dịch, dạng nhũ tương(huyền phù) hay dạng bột Giai đoạn này, dung môi bay hơi hoàn toàn, mẫukhông bị bắn, mẫu trở thành dạng bột khô đều (muối của các chất), các chấthữu cơ và mùn trong mẫu bị đốt cháy và than hóa.

Nhiệt độ sấy của mẫu phụ thuộc vào chất cần phân tích và dạng muốitồn tại của nó trong mẫu, chất nền của mẫu và nồng độ của chất nền, dungmôi hòa tan mẫu.

Trong giai đoạn sấy mẫu, cần phải chọn ba yếu tố phù hợp: nhiệt độsấy, thời gian sấy, tốc độ tăng nhiệt độ (từ Tp lên đến Ts).

Theo kinh nghiệm thực tế, khi sử dụng phép đo GF-AAS đối với cácchất vô cơ trong dung môi nước và môi trường axit loãng thì nhiệt độ sấy chohầu hết các nguyên tố chỉ nên chọn từ 120 - 1500C và sấy trong thời gian ts =30 giây Trong đó, tối thiểu phải để 1/3 ts cho sự tăng dần nhiệt độ và tối đa là2/3ts (5-100C/giây) Cho nên có tối thiểu 1/3ts ở nhiệt độ hằng định (hình 1.3).

Hình 1.3 Nhiệt độ và thời gian trong giai đoạn sấy khô mẫub) Tro hóa luyện mẫu

Giai đoạn tro hóa luyện mẫu là quá trình đốt cháy hết các chất mùn,chất hữu cơ, làm mẫu không bị bắn, luyện mẫu thành hỗn hợp nóng chảyđồng nhất, chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đo phổ tiếp theo.

Nhiệt độ tro hóa phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: bản chất của chất mẫuvà chất phân tích, dạng muối tồn tại và liên kết hóa học của nó trong chấtmẫu, chất nền của mẫu và thành phần của mẫu phân tích, môi trường khí trơcủa giai đoạn nguyên tử hóa mẫu đo phổ, loại cuvet Graphite đựng mẫu đểnguyên tử hóa.

Tương tự như giai đoạn sấy khô mẫu, ba yếu tố phải chọn để tro hóaluyện mẫu là nhiệt độ, thời gian, tốc độ tăng nhiệt độ.

Trong phép đo GF-AAS, nhiệt độ tốt nhất cho quá trình tro hóa luyệnmẫu là 450-12000C và thời gian tro hóa (ttr) tối đa là 30 giây Trong thời giantro hóa, tối thiểu cũng phải để 1/3 và tối đa là 2/3 ttr để tăng dần nhiệt độ (50-1000C/giây) Do đó, có tối thiểu 1/3 ttr ở nhiệt độ hằng định (Ttr) (hình 1.4).

Hình 1.4 Nhiệt độ vào thời gian trong giai đoạn tro hóa luyện mẫuc) Nguyên tử hóa

Giai đoạn này gồm có quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa để sinh phổGF-AAS của nguyên tố cần phân tích Nhiệt độ nguyên tử hóa thường trongvùng 1800- 28000C trong thời gian rất ngắn (3-5 giây) với tốc độ tăng nhiệtrất lớn, là mức cao nhất của máy AAS (2000-25000C/giây).

Nhiệt độ nguyên tử hóa phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của chấtphân tích, dạng muối, liên kết hợp chất tồn tại của nó trong mẫu, chất nền củamẫu và thành phần mẫu dung dịch đo phổ, khí trơ làm môi trường nguyên tửhóa mẫu để đo phổ GF-AAS.

Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, Aλ phụ thuộc vào nhiệt độ nguyên tửhóa theo hai dạng đường như trong hình 1.5.

Kiểu I có nhiệt độ tới hạn (Tgh), tức là nhiệt độ cuối cùng mà Aλ khôngtăng thêm nữa, khi đó chọn giá trị Tgh làm nhiệt độ nguyên tử hóa Kiểu IIkhông có Tgh, khi đó chọn nhiệt độ nguyên tử hóa tại điểm độ dốc của Aλ =f(T) là lớn nhất Vì dùng nhiệt độ nguyên tử hóa cao hơn nhiệt độ giới hạn thìkhông cho thêm cường độ vạch phổ mà chỉ làm phép đo kém ổn định và cuvetgraphite nhanh vỡ.

Hình 1.5 Sự phụ thuộc của A vào nhiệt độ trong giai đoạnnguyên tử hóa mẫu

Trong giai đoạn nguyên tử hóa, có các quá trình chính (sinh phổ AAScủa nguyên tố phân tích) và các quá trình phụ kèm theo không sinh phổ,không có lợi mà phải tìm cách giảm và loại từ chúng (ion hóa, phát xạ củachất phân tích, phát xạ hạt rắn, nóng, sáng sinh phổ nền liên tục…).

Quá trình sinh phổ AAS có thể xảy ra theo hai cơ chế, dựa vào sựchênh lệch năng lượng hóa hơi (Ehh)và năng lượng nguyên tử hóa (Enth) củahợp chất chứa nguyên tố cần phân tích:

* Ehh < Enth: chất mẫu hóa hơi trước, rồi bị nguyên tử hóa tạo ra cácnguyên tử tự do của nguyên tố cần phân tích:

Mẫu (1) → Bột mẫu MnXm (r) (dung môi bay hơi)MnXm (r) → MnXm (k) (hóa hơi)

MnXm (k) → nM (k) (nguyên tử hóa)

M (k) + hν → phổ AAS của nguyên tố M

Theo cơ chế này, phép đo GF- AAS có độ nhạy cao, độ ổn định và độlặp lại tốt, sai số nhỏ hơn 12% ở cấp ppb.

* Ehh > Enth: chất mẫu bị nguyên tử hóa (phân li) thành nguyên tử, rồimới hóa hơi thành các nguyên tử tự do:

Mẫu (1) → Bột mẫu MnXm (r) (dung môi bay hơi)MnXm (r) → nM (r) (phân li, nguyên tử hóa)M (r) → M (k) (hóa hơi)

M (k) + hν → phổ AAS của nguyên tố M

Theo cơ chế này, phép đo GF-AAS có độ nhạy kém hơn cơ chế thứnhất, dễ sinh hợp chất bền nhiệt (MeO), kém ổn định và lặp lại không tốt, saisố thường lớn hơn (khoảng 20%) ở cấp độ ppb.

Để phân tích có kết quả chính xác hơn, người ta tạo điều kiện để giaiđoạn nguyên tử hóa xảy ra theo cơ chế thứ nhất bằng cách thêm chất phụ giavà chọn nền mẫu (cải biến nền) trong phép đo GF-AAS.

d) Làm sạch cuvet

Để loại hết các chất mẫu còn lại trong cuvet chưa hóa hơi hết, để cócuvet sạch dùng cho lần đo sau thì phải có giai đoạn làm sạch cuvet Nhiệt độlàm sạch cuvet thường lớn hơn nhiệt độ nguyên tử hóa 150-2500C trongkhoảng 1-2 giây.

e) Làm nguội cuvet

Sau giai đoạn làm sạch cuvet, nhiệt độ cuvet còn rất cao, không thểbơm mẫu tiếp theo được vào vì mẫu sẽ bị bắn Do đó phải làm nguội cuvet vềnhiệt độ phòng rồi mới bơm mẫu Các hãng sản xuất thường đặt cố định thờigian làm nguội cuvet là 40 giây để nước chảy liên tục qua hộp cuvet Sau quátrình này cuvet graphite thường có nhiệt độ dưới 250C.

1.4.3 Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp GF-AAS

1.4.3.1 Ưu điểm

Phép đo GF-AAS có độ nhạy và độ chọn lọc cao Hiện nay đã cókhoảng 60 nguyên tố được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy n.10-7% Do đó có thể xác định lượng vết các kim loại trong các mẫu y học, sinhhọc, nông nghiệp, nước, kiểm tra hóa chất có độ tinh khiết cao.

Do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu cácnguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít mẫu, ít thời gian, khôngphải dùng nhiều hóa chất tinh khiết, đắt tiền.

Hệ thống hoàn toàn tự động, có thể phân tích hàng loạt mẫu trongkhoảng thời gian ngắn, xử lí số liệu nhanh và mang lại kết quả có độ chínhxác cao.

Ngoài ra, phương pháp này chỉ cho phép xác định hàm lượng nguyên tốmà không phân tích được trạng thái liên kết của nguyên tố đó trong mẫu phântích.

1.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNHĐỒNG, CHÌ, CADIMI, KẼM [11]

Để xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Zn trong rau xanh, trước hết ta phảitiến hành xử lí mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từtrạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch Đây là công việc rất quan

trọng vì có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích do sự nhiễmbẩn hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt.

Hiện nay, có nhiều kĩ thuật xử lí mẫu phân tích, với đối tượng rau xanhthì hai kĩ thuật được dùng để xử lí mẫu rau là kĩ thuật tro hóa ướt bằng axitoxi hóa mạnh (phương pháp xử lí ướt) và kĩ thuật tro hóa khô (phương phápvô cơ hóa khô hay phương pháp xử lí khô).

1.5.1 Phương pháp xử lí ướt

Nguyên tắc của phương pháp là dùng một axit đặc có oxi hóa mạnhhoặc hỗn hợp các chất trong đó ít nhất phải có một axit đặc có tính oxi hóamạnh, để phân hủy hết các chất hữu cơ của mẫu phân tích trong bình Kendan,để chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng các ion trong dung dịch muốivô cơ Có thể dùng một axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HNO3 , H2SO4 …) hayhỗn hợp các axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HNO3 + HClO4 ), hay hỗn hợpaxit HNO3 đặc và H2O2…để xử lí mẫu phân tích, đưa mẫu về dạng dung dịch.

Việc phân hủy có thể thực hiện trong hệ thống đóng kín (áp suất cao),hay trong hệ mở (áp suất thường) Lượng axit thường dùng phải gấp 10- 15 lầnlượng mẫu, tùy thuộc vào mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lí, hóa học của nó Thờigian phân hủy mẫu trong các hệ mở, bình Kendan, cốc, ống nghiệm… thườngtừ vài giờ đến vài chục giờ , tùy vào loại mẫu, bản chất của các chất và lượngchất đem phân tích, nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút.

Khi phân hủy xong mẫu, phải đuổi hết axit dư trước khi định mức vàtiến hành đo phổ.

Ưu nhược điểm của phương pháp xử lí mẫu ướt là:+ Không mất một số kim loại như: Pb, Zn, Cd, Cu, Fe…+ Thời gian phân hủy lâu, thường từ vài giờ đến vài chục giờ.

+ Tốn nhiều axit tinh khiết, axit dư nhiều, phải đuổi axit sau khi xử lí.+ Dễ gây nhiễm bẩn, nếu các hóa chất không có độ sạch cao.

+ Phải đuổi axit dư lâu, có khi đuổi hết axit rất khó khăn, không đuổi hếtaxit được Đồng thời khi đun đuổi axit lâu lại gây ra sự nhiễm bẩn hay mất mẫu.

1.5.2 Phương pháp xử lí khô

Nguyên tắc của phương pháp xử lí khô như sau:

+ Trước hết mẫu được xay, nghiền thành bột nhão, vữa hay thể huyền phù.+ Dùng nhiệt để tro hóa mẫu, đốt cháy chất hữu cơ và đưa các kim loạivề dạng các oxit hay muối của chúng.

Cụ thể là: cân lấy một lượng mẫu nhất định vào chén nung Nung mẫu ởmột nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hữu cơ, và lấy bã vô cơ còn lạicủa mẫu là các oxit, các muối… Sau đó, hòa tan bã thu được này trong axit vô cơnhư HCl, HNO3… để chuyển các kim loại vào các dạng ion trong dung dịch.Quyết định của việc tro hóa ở đây là nhiệt độ nung và thời gian nung (nhiệt độ trohóa và thời gian tro hóa) Nhiệt độ tro hóa các chất hữu cơ thường được chọnthích hợp tong vùng từ 400- 550 0C, tùy theo mỗi loại mẫu và chất phân tích.

Quá trình tro hóa khô có thể được thực hiện có thêm chất bảo vệ, để giữchất phân tích không bị mất khi tro hóa Việc có dùng hay không dùng chấtbảo vệ phụ thuộc vào mỗi loại mẫu và chất phân tích cụ thể có bị mất haykhông bị mất mà dùng chất bảo vệ cho phù hợp.

Đối với một số nguyên tố có thể bị mất khi nung, như Cd, Pb, Zn…, nếuchỉ nung như trên sẽ bị mất 7- 20% lượng chất phân tích, mà chúng ta không thểbiết chính xác được Vì thế, chúng ta phải thêm chất bảo vệ khi tro hóa.

Ví dụ: để xác định Cu, Pb, Cd, Zn trong mẫu rau quả và thực phẩmtheo phương pháp tro hóa khô, các nguyên tố này thường bị mất từ 10 – 15%.Sự mất mát này lại không thể khống chế được trong quá trình tro hóa Vì thế,người ta phải thêm chất bảo vệ là: H2SO4, HNO3, KNO3 hay Mg(NO3) hayhỗn hợp Mg(NO3) và LiBO2 thì các nguyên tố này sẽ không bị mất.

Sử dụng phương pháp này có những ưu và nhược điểm như: