0 BỘ Y TẾ VIÊN Y HOC LAO ĐÔNG VÀ VÊ SINH MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (CAP VIEN)
UNG DUNG PHUONG PHAP QUANG PHO HAP THU NGUYEN TU DE XÁC DINH HAM LUONG
THIEC TRONG KHONG KHI NOI LAM VIEC
Co quan quan ly : Vién Y hoc lao dong va VSMT
Don vi chu tri : Phong vé sinh lao dong Chu nhiém dé tai : Dược sỹ Nguyên quốc Thức Cán bộ phối hợp :_ Nguyên tuyết Mai
Cơ quan phốihợp : Trung tâm Y tế bộ CN
Trang 2UNG DUNG PHUONG PHAP QUANG PHO HAP THU NGUYEN TU DE XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG THIẾC TRONG KHÔNG KHÍ NƠI LÀM VIỆC Nguyễn quốc Thức Nguyễn thị Minh, Nguyễn tuyết Mai 1-ĐẶT VẤN ĐỀ
Thiếc là một kim loại màu đã được biết đến và sử dụng rộng rãi từ lâu đời Tuy nhiên , cho đến những năm năm mươi người ta mới đi sâu nghiên cứu về ảnh hưởng của Thiếc đến môi trường và sức khoẻ người lao động Càng về những năm sau này, cùng với sự
phát triển của các ngành cơng nghiệp khai khống, hố chất, cơ khí, điện tử, chế biến thực
phẩm, nông nghiệp, Thiếc ngày càng được khai thác và ứng dụng rộng rãi hơn Các công
trình nghiên cứu về Thiếc cũng ngày càng được quan tâm và thu được những thông tin đầy
đủ hơn
Thiếc thuộc nhóm kim loại mầu, nó có thể kết hợp với các chất khác như Clo, Sunfua, Oxy , tạo các hợp chất Thiếc vô cơ thường thấy trong các chế phẩm như thuốc đánh răng, nước hoa, xà phòng, chất mầu, phẩm nhuộm Khi Thiếc kết hợp với các chất mang Các bon sẽ tạo ra những hợp chất Thiếc hữu cơ thường thấy trong công nghiệp chất dẻo, bao bì, hoá chất bảo vệ thực vật, sơn, hoá chất bảo quản số Tài liệu tổng quan về
Thiếc đã giới thiệu những tư liệu mới nhất về ảnh hưởng của Thiếc tới sức khoẻ con người Đáng chú ý là vấn đề nhiềm độc cấp và nhiễm độc mãn Các nghiên cứu hiện nay trên
Trang 3Còn qua da, hợp chất Thiếc cũng có thể gây ảnh hưởng cấp và bán cấp ( Toxycologycal
Profile for US Department of Health trang 82-90 ).(10)
Cũng theo tài liệu trên (10) cho biết: Ước tính ở Mỹ hiện có khoảng 730.000 công nhân đang phải tiếp xúc với Thiếc Trong vài năm gần đây, ở nước ta Thiếc đang
được khai thác rộng khap nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu tăng nhanh Theo
đó, số công nhân làm việc trực tiếp trong môi trường khai thác Thiếc - chưa kể các đơn vị ngoài quốc doanh - ước tính đã lên tới 25.000 người Số lượng công nhân làm việc trong lĩnh vực ứng dụng Thiếc còn lớn hơn gấp nhiều lần
Cùng với các lĩnh vực khai thác và sử dụng, Y học đã và đang nghiên cứu ảnh hưởng của Thiếc trong môi trường - nhất là trong đất, nước, không khí - đến sức khoẻ con người Đối với việc bảo vệ sức khoẻ người lao động, người ta quan tâm đến sự tiếp xúc qua da, đường miệng, và nhất là đường hô hấp (1) do tính chất nguy hiểm của ô nhiễm không khí Chính vì vậy xác định hàm lượng Thiếc trong không khí là một bước quan trọng giúp cho Y học kiểm soát và bảo vệ sức khoẻ con người, đặc biệt là sức khoẻ công nhân tiếp xúc trực tiếp với Thiếc Cho đến nay, người ta vẫn cần thêm thời gian để nghiên cứu kỹ hơn về Thiéc, tuy vay co quan ACGIH ( American coference of governmental industrial hygienist ) va NIOSH của Mỹ đã giới thiệu nồng độ giới hạn TL của Thiếc trong không khí là 2mg/m” (10)
2- MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Lua chọn phương pháp phù hợp nhất để ứng dụng trong việc xác định hàm lượng Thiếc và các hợp chất vô cơ của nó trong không khí nơi làm việc ở Việt nam
3- ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1- ĐỐI TƯỢNG :
Thiếc trong không khí nơi làm việc tại một số cơ sở khai thác Thiếc (Các xí
nghiệp luyện kim mầu)
Trang 4Ở nước ta , việc định lượng Thiếc trong các môi trường như thực phẩm, đất,
nước, .đã được thực hiện tương đối tốt Nhưng hiện nay chưa có tài liệu nào nói về việc
xác định hàm lượng Thiếc trong không khí Các tài liệu nước ngoài hướng dẫn việc xác định Thiếc trong không khí rất vắn tắt (10)
Vì vậy phương pháp nghiên cứu sẽ tiến hành qua hai bước là thử nghiệm phép đo đã chọn trong phòng thí nghiệm rồi đem thực nghiệm sau khi đã hiệu chỉnh,tính toán Mẫu được lấy
bằng ống hấp thụ thuỷ tinh XỐP qua dung dịch a xit thích hợp rồi đem xử lý , phát hiện bang phuong pháp quang phổ và định lượng theo phương pháp lập đường chuẩn Do tính
chất ổn định, chính xác của phương pháp AAS nên cỡ mẫu chọn dùng trong nghiên cứu Ở
đâylà n < 30
4- LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
4.1- TONG QUÁT:
Về nguyên tắc Thiếc có thể được phân tích bằng các phương pháp như so mau,
điện hoá, quang phổ nguyên tử (5)
4.1.1- Phương pháp so màu:
Thiếc có thể được ion hoá bằng axit Ñitơric hoặc axit Clohidric Tuy nhiên trong axit Nitoric muối Thiéc dé tao hợp chất SnzOs(OH)¡o khó tan Trong axit Clohydric muối Thiếc dé tan Cac dang muối của Thiéc trong dung dịch hay tồn tại cả hai loại là Sn** và
Sn”” do chúng chuyển hoá cho nhau
Dạng Sn” có thể được phát hiện bảng phương pháp so màu với thuốc, thử
Kaliferixianua tạo Kaliferoxianua cho màu xanh phổ với FeCl; Cũng có thể cho Sn” “ lên
màu với thuốc thử Dimetinglyoxin tạo màu đỏ.(Š) Tuy nhiên ở đây ta thấy trong một dung dịch có thể tồn tại không chỉ một dạng ion Thiếc vì vậy để thu được một kết quả có độ lặp
Trang 5Người ta cũng có thể xác định Thiếc bằng phương pháp điện hoá Tuy nhiên cần
tìm được điều kiện ổn định, tìm và loại trừ các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo mới thu được một phương pháp có độ nhậy, độ lặp lại tốt.(5)
4.1.3- Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử:
Hiện nay để xác định Thiếc ở nồng độ thấp với lượng mẫu hạn chế người ta hay
áp dụng phương pháp phát hiện bằng quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS.) do những ưu điểm của phương pháp này như độ nhậy, độ chọn lọc cao ít bị cản trở, ít phải xử lý mẫu ( bang | cho ta su so sénh độ nhậy của những phép phân tích chính ).(6) BANG |: So sánh sơ bộ độ nhậy một số phương pháp phân tích: Trọng lượng HIHIIHHIHHHHHHIIHIIHHIIHHHIHIHH Chuẩn độ THHHHIIHIIHHHHHIIHHHIIHIHIHII So màu HIHHHHHHIHHHHIHHIIHHIHHIIHHIIHHIHIHHHIHIHIHIHHIHIHI Điện hoá HHIHIHHIHHIHHIIHIIHHHHIIHHIHHHHHHIHHHHHHHHHHIHHIIHIHHIIHHIIIH Hấp thụ nguyên tử - IIHIIIHIHHIHHHHIHHHHHHIHIHHHHHHHHHHIHHHHIHHHHIHHHIHIHHHH 0,01 1,0 100 (Mcg/ml) 4.2- KET LUAN:
Việc lấy mẫu Thiếc trong không khí khu vực sản xuất yêu cầu thời gian thao tác
hạn chế (thời gian lấy mỗi mẫu trong khoảng 60 phút) (2) , mặt khác Thiếc tồn tại trong
không khí với những nồng độ rất khác nhau cho nên cần áp dụng phương pháp phát hiện có
độ nhậy đủ cao để có thể đánh giá được hàm lượng Thiếc trong không khí với độ tin cậy
Trang 6dụng AAS ngày càng phổ biến, chỉ phí phân tích bằng AAS không cao Do ít phải qua các
khâu xử lý mẫu nên Phương pháp tránh được nhiều sai số cho nên việc lựa chọn phương
pháp trong đề tài này tập trung vào phương pháp AAS,
5- PHƯƠNG PHÁP QUANG PHO HAP THU NGUYEN TU (AAS)
5.1- NGUYÊN TẮC PHƯƠNG PHÁP :
5.1.1- AAS:
Mẫu cần phân tích sau khi qua xử lý, muốn phat hiện một thành phần nhất định trong mẫu người ta dùng nguồn năng lượng thích hợp để nguyên tử hoá các chất có trong mẫu ( chủ yếu dạng lon) trong đó có thành phần cần phân tích Tiếp theo nguyên tử chất cần phân tích sẽ được kích thích và phát hiện do đặc tính hấp thụ năng lượng khác nhau của các nguyên tử ở các bước sóng khác nhau
5.1.2- Xác định Thiếc bằng phương pháp AAS:
Thiếc và các hợp chất của Thiếc dưới dạng hơi hoặc khí dung được hấp thụ vào dung dịch axit Clohydric hoặc phin lọc Este cellulose tổng hợp bằng máy lấy mẫu không khí với tốc độ không quá 2 lít/phút Thể tích khí cần lấy từ 50 đến 100 lít tuỳ đậm độ hàm lượng chất cần lấy mẫu( mắc 2 ống hấp thụ xốp song song )trong không khí Trong dung dịch hấp thụ Thiếc được chuyển thành dạng Cloruathiếc Mẫu thu được có thể đem phân
tích bằng phương pháp AAS (9)
5.2- HOÁ CHẤT:
- Nước cất hai lần
- HCI đặc : Dùng loại tỉnh khiết PA (pha chuẩn và pha HCI 10%.)
- Dung dich HCL 10% : Dùng HCI đặc tình khiết phân tích pha loãng
bằng nước cất để được dung dịch HCI 10%
- Thiếc kim loại tinh khiết: Thiếc kim loại có hàm lượng 99,99 %,
5.3- DỤNG CỤ :
- Máy lấy mẫu không khí loại có lưu lượng từ 0.5 đến 5 lít/phút - Phin lọc Este cellulose tổng hợp hoặc ống hấp thụ màng xốp - Dụng cụ thuỷ tỉnh thông thường (ống nghiệm, pipete các loại )
Trang 75.4- CAC BUGC TIEN HANH :
5.4.1- Tiến hành lấy mẫu:
Dùng 2 ống hấp thụ màng xốp lắp song song, môi ống cho vào 20 ml dung dich hấp thụ là HCI 10% Nối hệ thống ống hấp thụ trên với máy lấy mẫu không khí, đem đến vị trí cần lấy mẫu, cho máy lấy mẫu chạy với lưu lượng 0,Š đến 2 lít /phút(7) Thể tích không khí cần lấy là 50 đến 100 lít Sau thời gian lấy mẫu, ghi các thông số liên quan đến thể tích không khí đã lấy, dồn mẫu vào ống bảo quản , để lạnh và đem về phòng thí nghiệm
phân tích.(9)
5.4.2- Tiến hành phân tích mẫu:
5.4.2.1- Đường chuẩn:
Tuỳ điều kiện mẫu đã lấy được mà ta quyết định nồng độ thang chuẩn Thường
người ta xây dựng thang cho phương pháp đo Thiếc với máy AAS - Furnace ở mức từ 0 đến 1 Microgam ( 0 - 0,1- 0,2 - 0,5 -1,0 Mcg.) Nếu mẫu cần đo có hàm lượng vượt thang này
người ta xử lý bằng cách pha loãng mẫu
Dùng Thiếc kim loại pha trong HCL 10% để được dung dịch có hàm lượng Thiếc
tương đương 1,00 Mcg/ml dung dịch, ta được dung dich co ban Dem dung dịch cơ bản pha
loãng để thích hợp cho việc bơm thang mẫu Bơm mẫu và do phổ hấp thụ nguyên tử ở bước sóng 224,6 nm Ghi kết quả và xây dựng đường chuẩn dang(3).:
Y=aX+b
Trong đó :
+ Y là Độ hấp thụ của dung dịch bơm vào máy AAS
+ X là hàm lượng Thiếc trong dung dịch bơm vào máy AAS
+a là hệ số góc
+b là điểm đường thẳng đồ thị cắt trục tung (Máy đo sẽ tự động
Trang 85.4.2.2- Do mau:
Để cho nhiệt độ mẫu về nhiệt độ phòng trước khi bơm Bơm lượng mẫu vào máy
AAS nhu da bom cho thang chuẩn Ghi kết quả , đem so sánh với thang chuẩn ta được
hàm lượng hoạt chất có trong mỗi ml dung dịch chất hấp thụ đã lấy mẫu 4.4.3- Tính toán kết quả:
Hàm lượng hoạt chất Thiếc được tính theo lượng Šn có trong một đơn vị thể tích không khí đã lấy mẫu theo công thức sau(2).:
Xi sẽ — 1/1000
Trong đó :
: Hàm lượng Thiếc trong không khi noi lay mau ( mg/l)
: Hàm lượng Sn trong dung dich hap thu mau (Mcg/ml) : Tổng dung dịch hấp thụ đã lấy mẫu (ml)
: Dung dịch hấp thụ đã lấy ra phân tích (ml)
: Thể tích không khí(Iít) đã hút tính về điều kiện tiêu chuẩn( 0C, <o œs x 0 760 mmHg) 1/1000 : Hệ số chuyển từ mcg ra mg
6- KET QUA THUC NGHIEM VA TINH TOAN 6.1- XAY DUNG DUONG CHUAN:
Trang 9BANG 2: Độ hấp thụ của đường chuẩn Hàm lượng 0,1 0,2 0,5 1,0 ee (Mcg) (Mcg) (Mcg) (Mcg) TT | 0,0627 0,1254 0,3192 0,6835 2 0,0652 0,1284 0,3186 0,6558 3 0,0613 01272 0.3247 0,6528 4 0,0645 0,1272 0,3155 0,6597 5 0,0602 0,1282 0,3175 0,6582 6 0,0609 0,1285 0,3185 0,6714 7 0,0625 0,1302 0,3177 0,6712 8 0,0642 0,1309 0,3193 0,6721 9 0,0609 0,1306 0,3212 0,6510 10 0,0627 0,1292 0,3209 0,6576 11 0,0657 0,1270 0,3186 0,6358 12 0,0609 0,1279 0.3240 0,6410 Tổng cộng 0/7464 1,5407 3,8357 7,9178 Trung bình 0,0622 0,1284 0,3196 0,6598 Trong đó:
6.1.2-Hàm số của đường chuẩn:
Vậy qua bảng và tính toán, ta có hàm chuẩn 6 dayla :
Trang 10+ Hệ số a=0,641 + Y 1a d6 hap thụ của dung dịch thang chuẩn +X là nồng độ đung dịch chuẩn (Mcg/mì) 6.1.3- Đồ thị đường chuẩn: y A 0,6 | - 0,3 }- X 0 0,5 Mcg 1 Mcg C(Mcg/ml)
6.2- XAC DINH DO NHAY:
6.2.1- Các thông số kỹ thuật của máy đo AAS:
Trang 1110 - Ché độ tự động chuẩn về 0 (hhệ số b của đường chuẩn luôn bang 0 - Chương trình nhiệt độ 2 bước - Đèn cathod rỗng Sn, À = 224,6 nm, khe mở 0,5 nm 6.2.2- Tiến hành đo: Sau khi hiệu chỉnh máy và tiến hành xác định độ nhậy trên máy SHIMADZU AA
G 650 1S cho ta két qua duoc dé nhậy đạt từ 0,03 đến 0,05 Mcg/ml dung dịch bơm mẫu
6.3- TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ THỐNG KÊ CHO ĐỘ LẶP LẠI
BẢNG 3:
Thông số
XS Hệ số a | Biên độ Phương sai Độ lệch Sai SỐ Khoảng
Trang 146.4 - XÁC ĐỊNH ĐỘ THU HOI: BANG 4: Luong Sn thu/20ml d d 60(Mcg) 20 ( Mcg) % thu hồi (%) (%) TT l 96 91 2 97 92 3 99 91 4 95 94 5 96 96 6 98 98 7 95 88 8 98 95 9 94 89 10 95 90 11 96 94 12 95 94 Trung binh (%) 96 94 7 -AP DUNG PHAN TICH MAU TAI HIEN TRƯỜNG BANG 5S: Noi lay mau Số lượng mẫu lấy Khoảng hàm lượng (mg/m’) Nhà máy bóng đèn rạng đông 02 0,02 - 0,05 mg/m”
Nha may luyén kim mau Hai Phong 12 0,05 - 1,50 mg/m?
Nhà máy luyện kim mầu Bắc thái 8 0,05 - 2,50 mg/m`
Trang 15
13
8- DANH GIA KET QUA 8.1- DUONG CHUAN:
8.1.1- Phuong phap dtng AAS cho ta mét phép phat hiện mẫu đáp ứng tốt với một khoảng đo khá rộng (từ 0 đến 1 Mcg) , ổn định (phương sai khoảng 10” Mcg/IMcg)., ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác so với một số phương pháp như so
mau (1)
8.1.2- Với độ hấp thụ từ 0,0622 cho nồng độ 0,1Mcg/ml và 0,6598
cho nồng độ 1,0 Mcg/ml ta thấy khoảng chọn cho thang là hợp lý vì khó có thể chon một thang đo rộng hơn do độ hấp thụ đã sử dụng trong thang này đạt 65% mức tối đa (mức hấp thụ 100% ) nếu mở rộng thang sẽ dễ mất tuyến tính Tỷ lệ giữa biên độ nồng độ và biên độ hấp thụ cho ta hệ số góc khá tốt : a= 0,641 so với hệ số góc tối ưu 0,5 Độ nhậy thu được cao cho phép nghiên cứu Thiếc ngay khi ở nồng độ thấp trong môi
trường
8.2- DO LAP LAT:
Phép đo cho ta độ lệch chuẩn khá thấp ( chiếm từ 2 % đến 4 % so với trung bình cộng thực nghiệm.) cho thấy độ phân bố khá tập trung của các lần đo hay độ lặp lại cao, ít gặp sai số thô ( sai số chuẩn thấp ), độ lặp lại đạt thực tế là 96,4 % so với chuẩn 98,3%(9) Với P = 0,95 là xác suất thường được áp dụng trong Y, Dược ta có khoảng tin cậy tính toán còn khá rộng so với thực nghiệm, như vậy phép đo có độ lặp lại cao so với yêu cầu của công tác chuyên môn Y, Dược
8.3- DO THU HOI:
Ở đây phương pháp do ít phải qua các khâu xử lý mẫu (đo trực tiếp ngay
sau khi mẫu đã được hấp thu hoạt chất) nên cho độ thu hồi cao( bảng 4) đạt trung bình 95%.so với lý thuyết là 97,4%(9) và so với phép đo Thiếc dùng AAS trong các loại
Trang 1614
9- KẾT LUẬN
9.1- Cac thí nghiệm cho thấy việc ứng dụng rộng rãi phương pháp phân tích Thiếc trong không khí bằng Quang phổ hấp thụ nguyên tử ở Việt nam hiện nay là khả thi
9.2- - Với các ưu điểm: Nhanh, nhậy, ít bị cản trở giá thành vừa phải, phương pháp phân tích các kim loại trong không khí bằng AAS có thể dần thay thế cho một số phép đo còn hạn chế trước đây
10- ĐỀ XUẤT
Trong không khí vùng làm việc qua thử nghiệm cho thấy thường Thiếc tồn tại
ở hàm lượng 0,02 đến 5 mg/m” không khí ( bảng 5 ) Trong khi phương pháp trên có khoảng ứng dụng cho môi trường có hàm lượng Thiếc từ 0,005 mg/m” đến 2 mg/m” không khí (9) Vậy đề nghị cho phép triển khai, ứng dụng phương pháp phân tích Thiếc trong không khí nơi làm việc bằng phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử
11- TÀI LIỆU THAM KHẢO:
I- Lê Trung - Bệnh nghề nghiệp , Nhà xuất bản Y học 1993 2- Viện Yhọc lao động & Vệ sinh môi trường -
THƯỜNG QUI KỸ THUẬT, VYHLĐ 1993,
3- Viện Yhọc lao động & Vệ sinh môi trường - CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT DANH GIA DIEU KIỆN LAO ĐỘNG, VYHLD 1991
4- Bộ môn Vật lý-Tốn - TỐN HOC THONG KB,
Trường đại học Dược khoa Hà nội 1970
5- Lê Văn Khoa - PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐẤT, NƯỚC,
Trang 1715
6- Frank A Party - INDUSTRIAL HYGIENE AND TOXYCOLOGY , Ohio, USA 1969
7- James P Lodge & JR - METHOD OF AIR SAMPLING AND
TOXYCOLOGY, Lewis Publishers Inc 1992
8- Irving Sun Shine - HAND BOOK OF ANALYTICAL
TOXYCOLOGY , Cranwood parkway, Cleveland, Ohio, 1969 9- R Delon Hull and Mark Millson - METAL & METALOID
PARTICULATES IN WORK PLACE ATMOSTPHERE
(TOMIC ABSORPTION), NIOHS/DPSE 1984
Trang 1816 UNG DUNG PHUONG PHAP QUANG PHO HAP THU NGUYEN TU ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG THIẾC TRONG KHƠNG KHÍ NƠI LÀM VIỆC 1- DAT VAN DE
2- MUC TIEU CUA DE TAI
3- ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU 4- LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP
4.1- TONG QUAT: SO MAU, DIEN HOA, HAP THU NGUYEN TU
4.2- KẾT LUẬN : HAP THU NGUYEN TU
5- PHƯƠNG PHÁP QUANG PHÔ HẤPTHỤ NGUYEN TU 5.1- NGUYÊN TẮC
5.2- HOÁ CHẤT
5.3- DỤNG CỤ
5.4- CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH
6- KET QUA THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TỐN
6.1- XAY DUNG DUONG CHUAN 6.2- XAC DINH DO NHAY
6.3- TÍNH TỐN CAC THONG SO CHO DO LAP LAI
6.4- XAC DINH DO THU HOI
7- THUNGHIEM PHAN TICH MAU TAI HIEN TRUONG