Xác định hàm lượng kẽm, chì trong một số loại rau xanh trên địa bàn quận liên chiểu TP đà nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HĨA NGUYỄN HỒNG DUNG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM, CHÌ TRONG MỘT SỐ LOẠI RAU XANH TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN LIÊN CHIỂU - TP ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà Nẵng - 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM, CHÌ TRONG MỘT SỐ LOẠI RAU XANH TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN LIÊN CHIỂU - TP ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Sinh viên thực : Nguyễn Hoàng Dung Lớp : 14CHP Giáo viên hướng dẫn : ThS Ngơ Thị Mỹ Bình Đà Nẵng - 2018 KHOA HÓA NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Dung Lớp : 14CHP Tên đề tài: Xác định hàm lượng kẽm, chì số loại rau xanh địa bàn quận Liên Chiểu - TP Đà Nẵng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS Nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ hóa chất 2.1 Nguyên liệu: Rau xà lách, rau cải, rau muống 2.2 Thiết bị: Máy đo quang AAS – iCE 3500 hãng Thermo (Mỹ), tủ sấy, lò nung, bếp điện, cân phân tích 2.3 Dụng cụ: cốc thủy tinh, bình định mức, bát nung, chén nung, cối sứ, chày sứ, bóp cao su, pipet loại, đũa thủy tinh, phễu lọc, giấy lọc 2+ 2.4 Hóa chất: dung dịch chuẩn: Pb 1000 ppm Zn 65%, HCl 37%, KNO3, nước cất lần 2+ 1000 ppm, axit HNO3 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ưu trình xử lý mẫu để định lượng kim loại kẽm chì loại rau Đưa quy trình phân tích kẽm chì rau cải phương pháp phổ hấp thu nguyên tử thiết bị AAS Áp dụng phân tích số đối tượng mẫu thực tế Giảng viên hướng dẫn: ThS Ngơ Thị Mỹ Bình Thời gian nhận đề tài: 9/2017 Thời gian hoàn thành đề tài: 3/2018 Chủ nhiệm khoa Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) PGS TS Lê Tự Hải ThS Ngơ Thị Mỹ Bình Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày…… tháng……năm 2018 Kết điểm đ Ngày tháng… m 2018 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn Ngơ Thị Mỹ Bình cho phép, tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt thời gian thực hồn thành khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy khoa Hóa, trường Đại học sư phạm Đà Nẵng dạy dỗ, truyền đạt kiến thức hữu ích cho tơi suốt thời gian học tập trường tạo điều kiện thuận lợi để tơi nghiên cứu, thực khóa luận Chân thành cảm ơn bạn tập thể lớp 14CHP nhiệt tình giúp đỡ tơi học tập, nghiên cứu, tìm kiếm tài liệu động viên tơi suốt thời gian nghiên cứu thực khóa luận Mặc dù thân cố gắng nỗ lực song khơng thể tránh có sai sót Rất mong q thầy thơng cảm đóng góp thêm ý kiến để tơi hồn thiện báo cáo Tơi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng Sinh viên thực Nguyễn Hoàng Dung MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN _ 1.1 Giới thiệu rau xanh 1.1.1 Vai trò rau 1.1.2 Thế rau 1.1.3 Công dụng số loại rau 1.1.4 Tiêu chí rau an tồn 1.1.5 Đại cương kẽm chì .7 1.2 Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng 15 1.2.1 Các phương pháp phân tích điện hố 15 1.2.2 Các phương pháp phân tích quang học 17 1.3 Các kĩ thuật phân tích cụ thể phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 20 1.3.1 Phương pháp đồ thị chuẩn (đường chuẩn) 20 1.3.2 Phương pháp thêm chuẩn 21 1.4 Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Zn Pb 23 1.4.1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) 24 1.4.2 Phương pháp xử lý khô 25 1.4.3 Phương pháp xử lý khô – ướt kết hợp 25 Chương THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Hóa chất – Thiết bị .27 2.1.1 Hóa chất .27 2.1.2 Pha hóa chất 27 2.1.3 Thiết bị 30 2.1.4 Dụng cụ 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Khảo sát xác định khoảng nồng độ tuyến tính .31 2.2.2 Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát giới hạn định lượng 34 2.2.3 Đánh giá sai số độ lặp lại phép đo 38 2.3 Phân tích mẫu thực .41 2.3.1 Lấy mẫu .42 2.3.2 Khảo sát trình xử lí mẫu 43 2.4 Thực nghiệm đo phổ kết tính tốn 45 2.5 Đánh giá hiệu suất thu hồi 51 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Một số số vật lý chì kẽm Bảng 1.2 Một số giới hạn cho phép chì rau sản phẩm rau 14 Bảng 1.3 Giới hạn tối đa ăn vào hàng ngày hàng tuần 15 Bảng 2.1 Dãy dung dịch tiêu chuẩn Pb nồng độ từ 0mg/l đến 10mg/l .28 Bảng 2.2 Dãy dung dịch tiêu chuẩn Zn nồng độ 0mg/l đến 3.5mg/l 29 Bảng 2.3 Điều kiện đo phổ F-AAS Pb Zn 31 Bảng 2.4 Kết khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Zn 32 Bảng 2.5 Kết khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Pb 33 Bảng 2.6 Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Zn 39 Bảng 2.7 Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Pb 40 Bảng 2.8 Tỉ lệ khối lượng số loại rau trước sau sấy khô 43 Bảng 2.9 Kết khảo sát lượng dung mơi nhiệt độ tối ưu để vơ hóa mẫu 44 Bảng 2.10 Kết hàm lượng kẽm mẫu rau 47 Bảng 2.11 Kết hàm lượng mẫu rau 48 Bảng 2.12 Hiệu suất thu hồi q trình vơ hóa mẫu 52 Bảng 2.13 Hiệu suất thu hồi q trình vơ hóa mẫu 53 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mối quan hệ Độ hấp thu A nồng độ C 21 Hình 1.2 Đồ thị đường chuẩn phương pháp thêm chuẩn 22 Hình 2.1 Hệ thống máy quang phổ hấp thụ AAS - ICE 3500 29 Hình 2.2 Lò nung 30 Hình 2.3 Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Zn 33 Hình 2.4 Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Pb 34 Hình 2.5 Đường chuẩn kẽm 35 Hình 2.6 Đường chuẩn chì 36 Hình 2.7 Một số địa điểm lấy rau 42 Hình 2.8 Một số hình ảnh trước sau xử lý mẫu 45 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, vấn đề liên quan đến ô nhiễm môi trường xã hội quan tâm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng Đối với lĩnh vực nơng nghiệp nói riêng, ngành chịu sức ép lớn từ loại nông sản nhiễm độc chất, tượng đất canh tác bị ô nhiễm nhiều loại chất độc hại tất bắt nguồn từ việc gia tăng phế thải Phần lớn nguồn phế thải đưa môi trường chưa xử lý thích hợp, làm cho mơi trường ngày nhiễm trầm trọng hơn, loại phế thải công nghiệp, phế thải sinh hoạt, hóa chất nơng nghiệp tồn dư vào nước, vào khơng khí tích tụ đất, đầu độc mơi trường đất làm đất thối hóa, giảm chất lượng dinh dưỡng vốn có gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm canh tác, đặc biệt sản phẩm nông nghiệp sản xuất khu vực đất bị ô nhiễm có khả ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người sử dụng Ở nước ta, bên cạnh loại nơng sản chủ lực loại hoa màu chiếm vị trí then chốt trong nơng nghiệp, ví dụ loại rau xanh Rau xanh nhu yếu phẩm đóng vai trò quan trọng việc cung cấp dưỡng chất thiết yếu cho người Tuy nhiên, với mức độ gia tăng ngày nghiêm trọng vấn nạn ô nhiễm mơi trường rau xanh có khả bị nhiễm độc, nguy hiểm phải kể đến nhiễm độc kim loại nặng rau xanh nhiều nguyên nhân khác nhau, gây vô số ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe người tiêu dùng Do đó, việc kiểm sốt, đánh giá tích tụ kim loại nặng rau xanh nói riêng thực phẩm nói chung trở thành vấn đề cấp bách toàn thể xã hội quan tâm Nắm bắt nhu cầu đó, tơi tiến hành chọn đề tài: “Nghiên cứu khảo sát hàm lượng kim loại kẽm chì số rau xanh trồng địa bàn quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng phương pháp F-AAS” để khảo sát, đánh giá lượng kẽm chì mẫu rau nhằm đóng góp phần nhỏ việc kiểm sốt thực phẩm nhiễm, hạn chế rủi ro đến sức khỏe người, từ đưa khuyến cáo hữu ích tồn thể người dân Một tác nhân oxi hóa quan trọng q trình phá mẫu HNO3 đặc Việc xác định thể tích HNO3 tối ưu trình phá mẫu cho đỡ tốn hóa chất mà cho cường độ hấp thụ cao cần thiết Mục đích tro hóa đốt cháy hợp chất hữu có mẫu sau than hóa, đồng thời để nung luyện nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa mẫu đạt hiệu suất cao ổn định Giai đoạn có ảnh hưởng nhiều đến kết phân tích, chọn nhiệt độ tro hóa khơng phù hợp số hợp chất bị phân hủy giai đoạn này, nhiệt độ tro hóa q cao Vì cần khảo sát yếu tố để tìm điều kiện tối ưu q trình vơ hóa mẫu Bố trí thí nghiệm: Thực quy trình xử lý mẫu mục 2.2.1 với lượng thể tích HNO3 đậm đặc ml, ml nhiệt độ tro hóa khác thay o đổi từ 430 đến 470 C Kết thu bảng 2.9 Bảng 2.9 Kết khảo sát lượng dung môi nhiệt độ tối ưu để vơ hóa mẫu STT Chú thích: (-): chưa thành tro trắng 44 Từ kết bảng 2.9 cho thấy, mẫu số mẫu số hóa trắng Tuy nhiên, để tiết kiệm thời gian, lượng vơ hóa mẫu mà cho kết tốt hạn chế hao hụt mẫu, tơi chọn thể tích HNO3 ml với nhiệt độ nung 450 C 6h Như vậy, mẫu sau xử lí sơ vơ hố sau: Cân khoảng g mẫu vào chén nung, thêm g KNO 3, ml HNO3 65%, trộn o đun nhẹ cho mẫu sôi than đen Nung mẫu nhiệt độ 450 C giờ, đến hết than đen, thu mẫu tro trắng Hòa tan tro thu 15 ml dung dịch HCl 18%, đun nhẹ cho tan hết, định mức thành 25 ml nước cất Đem mẫu xác định hàm lượng chì, kẽm phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS Mẫu trắng: Thay 5g mẫu ml nước cất thực theo quy trình 2.4 Thực nghiệm đo phổ kết tính tốn Dung dịch mẫu sau chuẩn bị phần trước tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Thermo (Mỹ) có sẵn phần mềm xây dựng xử lí đường chuẩn xác định nồng độ ion nguyên tố cần xác định Dựa vào giá trị độ hấp thụ A đường chuẩn xây dựng, xác định nồng độ kẽm, chì dung dịch mẫu qua xử lí Hình 2.8 Một số hình ảnh trước sau xử lý mẫu 45 Hàm lượng chất phân tích tính theo cơng thức: X= × × Trong đó: X: hàm lượng chì, kẽm thể tích mẫu đem đo (mg/kg) CX : Nồng độ chất phân tích mẫu đo phổ tìm theo đường chuẩn (mg/l) V: Thể tích dung dịch mẫu (25 ml) m: Lượng mẫu phân tích để xử lí (5 gam) f: Hệ số pha lỗng Nếu khơng pha lỗng hệ số Từ kết ta xác định hàm lượng chì, kẽm 1000 gam mẫu tươi theo cơng thức sau: X’= X × %khơ (trong X’ hàm lượng chì, kẽm 1000 gam mẫu tươi) Phương sai cho phép xác định kết S : Độ lệch chuẩn trung bình : = =( , )× (với độ tin cậy phép đo p = 0.95 tra bảng Student ta có t(p= 0.95;k= 2) = 4.303 ) Khoảng xác định cho phép kết dịch chuyển là: - ≤ µ ≤ + Sai số tương đối phép đo %Δ = × 100 46 Kết xác định hàm lượng kẽm, chì mẫu rau đưa bảng 2.10 bảng 2.11 Bảng 2.10 Kết hàm lượng kẽm mẫu rau STT K ( ( ( ( ( ( ( 47 Quyết định 46/2007/QĐ-BYT Bảng STT Kí hiệu mẫu XL1 XL2 XL3 CX1 48 STT 49 STT QCVN 8- 50 Nhận xét: Sau tiến hành phân tích xác định hàm lượng kẽm chì mẫu rau phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng lửa kết thu cho thấy: - So sánh với ngưỡng giới hạn kim loại nặng thực phẩm hàm lượng kẽm chì mẫu rau thấp ngưỡng tối đa cho phép ([Zn] ≤ 40 mg/kg theo Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT Bộ Y tế [Pb] ≤ 0.3 mg/kg theo QCVN 8-2:2011/BYT Bộ Y tế), khẳng định mẫu rau phân tích mẫu rau có hàm lượng kẽm chì ngưỡng an tồn với sức khoẻ người - Tuy mẫu nghiên cứu phân tích hàm lượng kim loại nặng mức cho phép, nên ý đến mẫu có hàm lượng kim loại vượt mẫu bình thường, dặc biệt rau muống khuyến cáo có khả hấp thu chì kim loại nặng khác 2.5 Đánh giá hiệu suất thu hồi Để đánh giá hiệu suất thu hồi q trình vơ hóa mẫu, ta chuẩn bị mẫu thêm chuẩn sau: Mẫu rau sau nghiền mịn, cân khoảng 5g, thêm 1.0 ml chuẩn Pb mg/l, 2.0 ml chuẩn Zn 2.5 mg/l Trộn đều, để qua đêm Sau tiến hành theo quy trình mục 2.2.1 mẫu rau mẫu thêm chuẩn Các dung dịch đem định lượng máy Quang phổ hấp thu nguyên tử Hiệu suất thu hồi tính theo cơng thức sau: Trong đó: Cobs: Hàm lượng kim loại mẫu thêm chuẩn Csample: Hàm lượng kim loại mẫu 51 Cspike: Hàm lượng kim loại thêm vào Kết trình bày bảng 2.12 bảng 2.13: Bảng 2.12 Hiệu suất thu hồi q trình vơ hóa mẫu để xác định hàm lượng kẽm Mẫu thí nghiệm XL1 XL1+chuẩn XL2 XL2+chuẩn XL3 XL3+chuẩn CX1 CX1+chuẩn CX2 CX2+chuẩn CX3 CX3+chuẩn M1 M1+chuẩn 52 Mẫu thí nghiệm M2 M2+chuẩn M3 M3+chuẩn Bảng 2.13 Hiệu suất thu hồi q trình vơ hóa mẫu Mẫu thí nghiệm XL1 XL1+chuẩn XL2 XL2+chuẩn XL3 XL3+chuẩn CX1 CX1+chuẩn CX2 53 Mẫu thí nghiệm CX2+chuẩn CX3 CX3+chuẩn M1 M1+chuẩn M2 M2+chuẩn M3 M3+chuẩn Nhận xét: Qua kết thu cho thấy hiệu suất thu hồi Zn, Pb lớn 90% sai số nhỏ 10% Vậy sử dụng phương pháp đường chuẩn xác định hàm lượng Zn, Pb rau xanh 54 KẾT LUẬN Trong phạm vi đề tài giao: “Nghiên cứu khảo sát hàm lượng kim loại chì kẽm số rau xanh trồng địa bàn quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng phương pháp F-AAS” tiến hành nghiên cứu làm thực nghiệm, từ số liệu thu kết sau: - Đã nghiên cứu khảo sát, chọn điều kiện thực nghiệm phù hợp cho việc xác định hàm lượng kẽm chì phép đo phổ hấp thụ nguyên tử lửa FAAS - Đánh giá sai số, độ lặp lại phương pháp F-AAS - Chọn điều kiện phù hợp để xử lí mẫu rau phương pháp khô- ướt kết hợp - Kiểm tra q trình xử lí mẫu phương pháp thêm chuẩn với hiệu suất cao (lớn 90%) - Đã áp dụng phương pháp đường chuẩn để xác định hàm lượng kim loại nặng kẽm, chì loại rau số khu vực địa bàn quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng thu kết quả: Các mẫu rau khu vực quận Liên Chiểu có hàm lượng kẽm, chì mức tối đa cho phép - Hàm lượng kim loại rau muống cao vượt trội so với rau xà lách cải xanh Có thể thấy, rau muống có khả hấp thu kim loại từ nguồn nước tưới từ đất trồng Do thời gian thực khóa luận khơng dài nên tơi chưa tiến hành phân tích nhiều loại rau mối tương quan chúng với điều kiện sống Tơi mong sớm có đề tài nghiên cứu toàn diện vấn đề kết luận xác tình hình rau 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Luận, Vai trò muối khoáng nguyên tố vi lượng sống người, Đại học Khoa học Tự nhiên-Đại học Quốc Gia Hà Nội, 1999 [2] Bộ Y Tế, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm, QCVN 8-2:2011/BYT, 2011 [3] Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung, Các phương pháp phân tích công cụ - phần hai, Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2003 [4] Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2003 [5] Phạm Luận, Giáo trình sở kỹ thuật xử lý mẫu phân tích - Phần 1,2, Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004 [6] Bộ Y tế, Quy định giới hạn tối đa nhiễm sinh học hóa học thực phẩm, Quyết định 46/2007/QĐ-BYT, 2007 Và số tài liệu tham khảo khác 56 ... HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HĨA XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM, CHÌ TRONG MỘT SỐ LOẠI RAU XANH TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN LIÊN CHIỂU - TP ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS KHÓA... phần nguyên tố mẫu mà không trạng thái liên kết mẫu Ngồi có số phương pháp xác định Zn Pb khác Phương pháp phổ biến mà thường dùng là: phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS c) Phương pháp quang phổ. .. Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng Có nhiều phương pháp khác để phân tích, xác định lượng vết kim loại nặng phương pháp điện hóa, trắc quang, quang phổ hấp thụ nguyên tử (FAAS,