Nghiên cứu hàm luợng pb, cd và as trong cây nghể bụi phân bố tại huyện bạch thông, tỉnh bắc kạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐẶNG THỊ THU THỦY NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb, Cd VÀ As TRONG CÂY NGHỂ BỤI PHÂN BỐ TẠI HUYỆN BẠCH THƠNG, TỈNH BẮC KẠN Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Lâm Thái Nguyên - Năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Những kết luận luận văn chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN ĐẶNG THỊ THU THỦY ii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Hoàng Lâm trực tiếp giao cho em đề tài tận tình hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Hố Phân Tích, Ban Chủ nhiệm khoa Hố học, trường Đại học Khoa học Thái Nguyên giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Kiểm soát bệnh tật tỉnh Thái Ngun, anh chị phòng xét nghiệm hóa - Khoa xét nghiệm tạo điều kiện giúp đỡ em sở vật chất, hướng dẫn em suốt trình làm phần thực nghiệm đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình quan tâm, giúp đỡ động viên tơi suốt trình thực luận văn Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 20 Học viên Đặng Thị Thu Thủy MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY NGHỂ BỤI, CÔNG DỤNG CỦA CÂY 1.1.1 Giới thiệu chung nghể bụi 1.1.2 Công dụng nghể bụi 1.2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CHÌ, CADIMI VÀ ASEN 1.2.1 Chì 1.2.2 Cadimi 1.2.3 Asen 10 1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI VÀ ASEN 13 1.3.1 Phương pháp phân tích khối lượng 13 1.3.2 Phương pháp phân tích thể tích 13 1.3.3 Phương pháp phân tích cơng cụ 15 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI VỀ CÂY NGHỂ BỤI 20 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 20 1.4.2 Một số cứu giới 21 1.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH CHÌ, CADIMI VÀ ASEN 21 1.5.1 Phương pháp xử lý ướt 22 1.5.2 Phương pháp xử lý khô 23 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ 24 2.1.1 Thiết bị 24 2.1.2 Dụng cụ 24 2.1.3 Hoá chất 24 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.2.1 Trang bị phép đo 26 2.2.2 Phương pháp đường chuẩn 28 2.2.3 Phương pháp thêm chuẩn 29 2.2.4 Lấy mẫu bảo quản mẫu 31 2.2.5 Xử lý mẫu 32 2.2.6 Xác định hàm lượng kim loại Chì, Cadimi Asen nghể bụi 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 35 3.1 PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỐI VỚI PHÉP ĐO AAS 35 3.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN CỦA Pb, Cd, As 38 3.2.1 Đường chuẩn Pb 38 3.2.2 Đường chuẩn Cadimi 39 3.2.3 Đường chuẩn Asen 40 3.3 ĐÁNH GIÁ SAI SỐ, ĐỘ LẶP VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ) CỦA PHƯƠNG PHÁP 41 3.3.1 Đánh giá sai số độ lặp lại phương pháp 41 3.3.2 Giới hạn phát giới hạn đinh lượng phép đo GF-AAS 44 3.4 PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN 45 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 52 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT S T T A Ato Am A Ab bs A Ato Em F F la -m G G F p H Hol Clo H Hig Ph I I n d C u P ct U U V Ll Li Om LL Oi Qm P p ar pt P p ar pt DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cây nghể bụi Hình 1.2: Cây hoa nghể bụi Hình 2.1: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS-7000 26 Hình 2.2: Chùm đèn catot rỗng (HCL) 27 Hình 2.3: Nguyên tắc cấu tạo máy đo AAS 28 Hình 2.4: Đồ thị phương pháp đường chuẩn 29 Hình 2.5: Đồ thị phương pháp thêm chuẩn 30 Hình 2.6: Hình ảnh lò vi sóng phá mẫu C – 9000 32 Hình 3.1: Kết khảo sát khoảng tuyến tính Pb 36 Hình 3.2: Kết khảo sát khoảng tuyến tính Cd 37 Hình 3.3: Kết khảo sát khoảng tuyến tính As 37 Hình 3.4: Đường chuẩn Pb 38 Hình 3.5: Đường chuẩn Cd 39 Hình 3.6: Đường chuẩn As 40 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Một số số vật lí chì Bảng 1.2: Một số số vật lí cadimi Bảng 1.3: Một số số vật lí Asen 11 Bảng 2.1: Các mẫu nghể bụi lấy thơn Nà Nghịu, xã Lục Bình, huyện Bạch Thông, Bắc Kạn 31 Bảng 2.2: Chương trình gia nhiệt lò vi sóng phá mẫu mẫu nghể bụi 33 Bảng 3.1: Các điều kiện đo phổ Pb, Cd, As 35 Bảng 3.2: Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Pb 42 Bảng 3.3: Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Cd 43 Bảng 3.4: Kết xác định sai số phương pháp với phép đo As 43 Bảng 3.5: Kết xác định nồng độ Pb mẫu theo đường chuẩn 46 Bảng 3.6: Kết xác định nồng độ Cd mẫu theo đường chuẩn 46 Bảng 3.7: Kết xác định nồng độ As mẫu theo đường chuẩn 47 Bảng 3.8: Kết nồng độ Pb, Cd, As mẫu tính theo hàm lượng mẫu thực tế 48 Bảng 3.9: Giới hạn ô nhiêm kim loại thực phẩm 49 viii DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Điều kiện đo phổ Pb 52 Phụ lục 2: Kết xác định hàm lượng chì mẫu theo đường chuẩn 53 Phụ lục 3: Điều kiện đo phổ Cd 54 Phụ lục 4: Kết xác định hàm lượng Cadimi mẫu theo đường chuẩn 55 Phụ lục 5: Điều kiện đo phổ As 56 Phụ lục 6: Kết xác định hàm lượng Asen mẫu theo đường chuẩn 57 MỞ ĐẦU Cây nghể bụi vị thuốc nam quý, sử dụng rộng rãi Y học cổ truyền Nghể bụi loại thân thảo thuộc họ rau dăm, rau nghể loại cỏ sống hàng năm, ưa mọc hoang nơi ẩm thấp ven sông, suối, ven bờ hồ, bờ ao… Thân rau nghể màu hồng hay xanh lục, có nhiều mấu, chỗ mấu phình to Cây phát triển tốt từ mùa xuân hè, hoa vào mùa thu Nghể bụi có vị đắng cay, tính ấm, khơng độc, nấu canh, có ác dụng bạt độc sinh cơ, hút mủ Rau nghể tác dụng hóa thấp, tiêu tích trệ, chữa nuốt phải đỉa vào bụng, lở chàm mụn lở ghẻ mau khỏi Đồng bào dân tộc Tày, Nùng thường sử dụng tươi để chữa trị bệnh nhiệt miệng cho trẻ nhỏ, người lớn làm thuốc giải độc theo nhiều thuốc dân gian khác [1] Ngày cùng với phát triển khoa học kỹ thuật vấn đề nhiễm mơi trường ảnh hưởng có hại đến chất lượng dùng làm thuốc vấn đề cần kiểm tra xem xét Do việc sử dụng loại hoá chất thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu… cùng với chất thải công nghiệp, dẫn đến nguồn đất, nước khơng khí bị nhiễm, đặc biệt nghành công nghiệp ngày phát triển nhiễm mơi trường kim loại nặng As, Pb, Cd, Zn, Cu, Hg … Ngày nghiêm trọng, bị nhiễm số kim loại nặng từ đất, nước, khơng khí Vì không quan tâm nghiên cứu hoạt chất có tác dụng sinh học tốt với sức khoẻ người mà cần phải quan tâm nghiên cứu kiểm tra chất có hại đặc biệt kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người sử dụng Do vậy, việc phân tích đề đánh giá hàm lượng kim loại nặng có khu vực tỉnh Bắc Kạn có ý nghĩa thiết thực Với lý chọn đề tài “Nghiên cứu hàm luợng Pb, Cd As nghể bụi phân bố huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn” LOQ = 10Sy 10.0,0018 = 0,164 (ppb) B = 0,1117 3.3.2.3 Giới hạn phát giới hạn định lượng As Giới hạn phát As phép đo GF – AAS theo đường chuẩn: LOD = LOQ = 3Sy B = 10Sy B = 3.1,392 10−5 0,0138 = 0,003 (ppb) 10.1,392 = 0,010 (ppb) 10−5 0,0138 3.4 PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN Để xác định lượng vết kim loại nặng theo phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, thông thường ta phải sử dụng phương pháp như: phương pháp đường chuẩn, phương pháp thêm chuẩn Trong phương pháp đường chuẩn có nhiều ưu điểm phân tích hàng loạt, khơng loại trừ yếu tố phông Phương pháp thêm chuẩn khơng thuận lợi cho phân tích hàng loạt, loại trừ yếu tố phông nền… Trong luận văn chúng tơi tối ưu hóa phương pháp đo tiến hành theo phương pháp đường chuẩn * Xác định hàm lượng kim loại mẫu phương pháp đường chuẩn Dựa vào đường chuẩn hình 3.4 – 3.6 dựng máy, chúng tơi tiến hành phân tích mẫu qua xử lý Mỗi mẫu đo hai lần lấy kết trung bình Kết xác định nồng độ, độ lệch chuẩn, độ lệch chuẩn tương đối Pb, Cd, As mẫu phân tích thể qua bảng 3.5 - 3.7 Bảng 3.5 Kết xác định nồng độ Pb mẫu theo đường chuẩn N K S ý T Cn % T1 N (pp R 001 B N 003 B N 012 B N 009 B N B 048 N 003 B N 003 B N 002 B N B 003 N 01 B 003 N 11 B 004 N 21 B 003 N B 004 13 N 41 B 002 N B 004 Bảng 3.6 : Kết xác định nồng độ Cd mẫu theo đường chuẩn Nồng K độ Cd S T ý trung C % T1 N (pp R 23 B 024 N B 014 N 009 B N 042 B N 092 B N B 084 N 270 B N 011 B N 036 B N B 032 10 N 11 B 028 N 21 B 024 N 31 B 025 N B 031 14 N B 024 Bảng 3.7 : Kết xác định nồng độ As mẫu theo đường chuẩn Nồng độ As S trung T ý bình C % T (pp R hN B 011 N B 036 N B 032 N B 028 N B 024 N B 025 N B 031 N B 024 N B 026 N B 029 N B 031 N B 027 N B 043 N B 025 N B 046 K Hàm lượng kim loại cần xác định quy trọng lượng kim loại 1kg mẫu khơ tính theo cơng thức sau: X1 =Cm 10-3 V/m Trong đó: - X1 hàm lượng A mẫu thử (mg/kg) - Cm nồng độ A (đo từ đường chuẩn) dung dịch mẫu thử (ppb) - m khối lượng phần mẫu thử (g) - V thể tích dung dịch thử (ml) bảng: Kết tính quy đổi hàm lượng As, Pb, Cd mẫu ghi Bảng 3.8: Kết nồng độ Pb, Cd, As mẫu tính theo hàm lượng mẫu thực tế S t t 1 1 H m K ý h N B N B N B N B N B N B N B N B N B N B N B N B N B N B N B 0 8 6 6 6 5 5 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Từ kết phân tích mẫu nghể bụi khô (bảng 3.8) thấy: - Hàm lượng Chì nằm khoảng 0.0526 – 0.1003 mg/kg - Hàm lượng Cadmi nằm khoảng 0.0362 – 0.0624 mg/kg - Hàm lượng Asen nằm khoảng 0.0390 – 0.0741 mg/kg Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm khơng có trường hợp áp dụng riêng cho nghể bụi, áp dụng QCVN 8-2:2011/BYT [18], số mẫu chè khô, rau khô, khô, thông tư 13/2018/TT-BYT – quy định chất lượng dược liệu, thuốc cổ truyền Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại mẫu chè khô, rau khô, khô sau: C h R a Bảng 3.9: Giới hạn ô nhiêm kim loại thực phẩm G M h chèP C A b ds Đối chiếu với QCVN 8-2:2011/BYT, ta thấy hàm lượng kim loại Pb, Cd, As mẫu nghể bụi (đã sấy khô) thấp nhiều so với giới hạn tối đa mẫu khô Qua việc phân tích đánh giá hàm lượng Pb, Cd, As nghể bụi, nhận thấy hàm lượng chất phân tích an tồn cho người sử dụng KẾT LUẬN Với mục đích ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kĩ thuật không lửa để phân tích, xác định hàm lượng kim loại Pb, Cd, As nghể bụi khu vực thơn Nà Nghịu, xã Lục Bình Huyện Bạch Thơng tỉnh Bắc Kạn, chúng tơi tìm hiểu đối tượng, tham khảo tài liệu áp dụng điều kiện tối ưu tiến hành phân tích mẫu thực tế Luận văn thu số kết sau: Xây dựng quy trình Nghiên cứu hàm luợng chì, Cadimi Asen nghể bụi (Polygonum posumbu Buch.-Ham Ex D Don) phân bố huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (GF – AAS) Xác định khoảng tuyến tính lập đường chuẩn Pb, Cd, As phép đo GF –AAS là: Pb từ – 20 ppb, Cd từ 0,2 – 10 ppb As – 20 ppb Đánh giá sai số độ lặp lại phép đo GF – AAS Qua kết phân tích mẫu chuẩn chúng tơi thu kết phân tích có độ lặp lại tốt không bị mắc sai số hệ thống Xác định giới hạn phát giới hạn định lượng phép đo Đối với Pb: LOD = 0,002ppb LOQ = 0,006; Cd: LOD = 0,05 ppb LOQ = 0,164 ppb; Pb: LOD = 0,003 ppb LOQ = 0,010 ppb Chọn quy trình phu hợp để xử lý mẫu Kiểm tra kết xử lý mẫu nghể bụi phương pháp mẫu lặp, mẫu thêm chuẩn cho kết tốt Xác định hàm lượng Pb, Cd, As 15 mẫu Nghể bụi khu vực thôn Nà Nghịu, xã Lục Bình Huyện Bạch Thơng tỉnh Bắc Kạn, hàm lượng ba kim loại sau: - Hàm lượng Chì nằm khoảng 0,0526 – 0,1003 mg/kg mẫu khô - Hàm lượng Cadimi nằm khoảng 0,0362 – 0,0624 mg/kg mẫu khô - Hàm lượng Asen nằm khoảng 0,0390 – 0,0741 mg/kg mẫu khô Qua thực nghiệm cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (GF – AAS) kỹ thuật phu hợp để xác định nguyên tố có hàm lượng vết Pb, Cd As mẫu Nghể bụi với độ xác cao, độ lặp lại tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Đỗ Tất Lợi, Những thuốc vị thuốc Việt Nam, NXB y học, 2015, 283284 Hồng Nhâm, “Hố vơ Tập- 2”, NXB Giáo dục, 2001 Trịnh Thị Thanh, “Độc hại môi trường sức khỏe người”, 2003 Hồng Nhâm, “Hóa học vơ - Tập 3”, NXB Giáo dục, 2003 Hồ Viết Quý, “Các phương pháp phân tích cơng cụ hố học đại”, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội 2009 Hồ Viết Q, “Các phương pháp phân tích quang học hố học”, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 1999 Phạm Luận, Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2006 Nguyễn Đình Lâm phương pháp phân tích cơng cụ phần I - ĐH bách khoa Đà nẵng 2009 Dương Quang Phùng, ‘‘Một số phương pháp phân tích điện hóa’’, NXB công ty cổ phần KOV, 2009 10 Nguyễn Thị Hân, “Xác định hàm lượng Cadimi Chì số loại rau xanh huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F – AAS” Luận văn thạc sĩ Khoa học Hóa Học, Đại Học Sư Phạm Thái Nguyên, 2010 11 Phạm Luận, “Giáo trình hướng dẫn vấn đề sở kỹ thuật xử lí mẫu phân tích” - Phần I: vấn đề chung, ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội 1999 12 Nguyễn Đăng Đức, “Xác định hàm lượng ion kim loại Crom, Mangan, Đồng, Chì, Cađimi, Asen, Thủy ngân nước lập biểu đồ ô nhiễm TP Thái Nguyên” Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ - Khoa Khoa học tự nhiên - Đại học Thái Nguyên, 2006 13 Phan Thị Kim Phượng, “Phân tích, đánh giá hàm lượng Asen, Cadimi, Chì rau xanh nước tưới khu vực thành phố Thái Nguyên phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa GF – AAS”, Luận văn thạc sĩ Khoa học Hóa Học, Đại học sư phạm Thái Nguyên, 2013 14 Mai Diệu Thúy, “xác định kim loại nặng chì, cadimi thuốc đông y phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (GF – AAS)” Luận văn thạc sỹ Đại học khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội, 2011 15 Trần Vĩnh Quý, (2006) “Giáo trình hóa tin học”, NXB Đại học Sư phạm 16 Lê Đức Ngọc, (2001) “Xử lý số liệu kế hoạch hóa thực nghiệm”, NXB ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội 17 Tạ Thị Thảo, “Giáo trình thống kê”, (2008) 18 Thông tư 02/2011 TT/BYT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng có thực phẩm) TIẾNG ANH 19 Makoto Takagi phương pháp phân tích hóa học - NXB kaguku dojin (2010) 20 Shimadzu corporation), Atomic Absorption Spectrophotometry cookbook, kyoto, Japan.1975 21 Aiming, Chua – singapore, “AAS Application data” 2005 22 Goku M.Z.L, Akar M, Cevik F, Findik O.,“Bioacumulation ofsome heavy metal (Cd, Fe, Zn, Cu) in two Bivalvia Species”, Faculy of Fisheries, Cukurova University, Adana, Turkey, 2003, 89 – 93 23 EU (2001), Commision Regulation (ED) (No 466/2001) “Setting maximum levels for certain contaminants in food stuffs” 24 Agency for Toxic Substances and Disease Registry - ATSDR (2000), “Toxicological profile for manganese”, Department of Health and Human Services, Public Health Service, Atlanta, GA:U.S 25 Ashley Senn, Paul Milham (2007), "Managing cadmium in vegetables", NSW Department of Primary Industries' Plant Health Doagnostic and Analytical Services, 04/2007 52 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Điều kiện đo phổ Pb 53 Phụ lục 2: Kết xác định hàm lượng chì mẫu theo đường chuẩn 54 Phụ lục 3: Điều kiện đo phổ Cd 55 Phụ lục 4: Kết xác định hàm lượng Cadimi mẫu theo đường chuẩn 56 Phụ lục 5: Điều kiện đo phổ As 57 Phụ lục 6: Kết xác định hàm lượng Asen mẫu theo đường chuẩn ... tài Nghiên cứu hàm luợng Pb, Cd As nghể bụi phân bố huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn 2 Đề tài thực nhằm phân tích xác định hàm Pb, Cd As có nghể bụi khu vực huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn phương... hoa vào tháng 8-9 [1] Hình 1.1: Cây nghể bụi Cây nghể bụi mọc hoang khắp nơi đất nước ta đặc biệt nơi ẩm thấp, phân bố nhiều nước khác Ấn Độ, Trung Quốc, Indonexia Hình 1.2: Cây hoa nghể bụi. .. Phương pháp phân tích cơng cụ 15 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI VỀ CÂY NGHỂ BỤI 20 1.4.1 Tình hình nghiên cứu nước 20 1.4.2 Một số cứu giới