Nghiên cứu xác định hàm lượng đồng, chì trong môi trường đất và nước tại làng nghề đúc đồng phường đúc thành phố huế bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LÊ THỊ THANH NGÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG ĐỒNG, CHÌ TRONG MÔI TRƢỜNG ĐẤT VÀ NƢỚC TẠI LÀNG NGHỀ ĐÚC ĐỒNG PHƢỜNG ĐÚC THÀNH PHỐ HUẾ BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU Thừa Thiên Huế, 2016 i ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LÊ THỊ THANH NGÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG ĐỒNG, CHÌ TRONG MƠI TRƢỜNG ĐẤT VÀ NƢỚC TẠI LÀNG NGHỀ ĐÚC ĐỒNG PHƢỜNG ĐÚC THÀNH PHỐ HUẾ BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ VĂN TỨ Thừa Thiên Huế, 2016 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đƣợc đồng tác giả cho phép sử dụng chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Thị Thanh Ngân i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Ngô Văn Tứ tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn, đồng thời bổ sung cho nhiều kiến thức chuyên môn kinh nghiệm quý báu nghiên cứu khoa học Tôi xin cảm ơn cán nhân viên Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc – Mỹ phẩm – Thực phẩm tỉnh Thừa Thiên Huế tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian làm việc trung tâm để thực đề tài Chân thành cảm ơn! Huế, tháng năm 2016 Lê Thị Thanh Ngân ii MỤC LỤC TRANG BÌA CHÍNH TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A MỞ ĐẦU .8 Chƣơng TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .10 1.1 GIỚI THIỆU VỀ LÀNG NGHỀ ĐÚC ĐỒNG PHƢỜNG ĐÚC 10 1.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ Cu, Pb 12 1.2.1 Sơ lƣợc nguyên tố Cu 12 1.2.1.1 Trạng thái tự nhiên tính chất vật lí Cu 12 1.2.1.2 Tính chất hóa học đơn chất hợp chất Cu 12 1.2.1.3 Vai trị sinh học nguồn gây nhiễm Cu 14 1.2.2 Sơ lƣợc nguyên tố Pb 15 1.2.2.1 Trạng thái tự nhiên tính chất vật lí Pb 15 1.2.2.2 Tính chất hóa học đơn chất hợp chất Pb 15 1.2.2.3 Vai trò sinh học nguồn gây ô nhiễm Pb 17 1.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH LƢỢNG Cu, Pb 17 1.3.1 Các phƣơng pháp phân tích quang phổ 18 1.3.2 Các phƣơng pháp phân tích điện hóa 18 1.3.3 Phƣơng pháp sắc ký trao đổi ion .19 1.4 GIỚI THIỆU VỀ PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (AAS) 20 1.4.1 Nguyên tắc phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 20 1.4.2 Máy đo phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 21 1.4.3 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa 22 1.4.4 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit 24 1.4.5 Một số yếu tố ảnh hƣởng biện pháp khắc phục phép đo AAS 25 1.4.5 Ƣu, nhƣợc điểm phạm vi ứng dụng phép đo AAS 28 1.5 KẾT LUẬN CHUNG VỀ PHẦN TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 29 Chƣơng NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 30 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 30 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.2.1 Lấy mẫu xử lý mẫu .30 2.2.1.1 Mẫu đất .30 2.2.1.2 Mẫu nƣớc .31 2.2.2 Chuẩn bị mẫu 31 2.2.3 Các thông số máy đo GF – AAS .32 2.2.4 Phƣơng pháp định lƣợng 33 2.3 ĐỘ TIN CẬY CỦA PHƢƠNG PHÁP 33 2.3.1 Khoảng tuyến tính 33 2.3.2 Độ nhạy, giới hạn phát giới hạn định lƣợng .34 2.3.3 Độ lặp lại 34 2.3.4 Độ 34 2.4 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 35 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA PHƢƠNG PHÁP 36 3.1.1 Xây dựng đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Cu Pb 36 3.1.1.1 Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Cu 36 3.1.1.2 Đƣờng chuẩn xác định Pb 37 3.1.2 Giới hạn phát độ nhạy 37 3.1.3 Độ lặp lại độ 38 3.1.3.1 Độ lặp lại 38 3.1.3.2 Độ 39 3.2 Hàm lƣợng Cu, Pb mẫu đất nƣớc 40 3.2.1 Hàm lƣợng Cu, Pb đất vào mùa khô mùa mƣa 41 3.2.2 Hàm lƣợng Cu, Pb nƣớc vào mùa khô mùa mƣa 43 3.3 ĐÁNH GIÁ, SO SÁNH HÀM LƢỢNG Cu, Pb TRONG CÁC LOẠI MẪU 47 3.3.1 Đánh giá hàm lƣợng Cu mẫu đất 47 3.3.2.Đánh giá hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc 49 3.3.3 Đánh giá hàm lƣợng Pb mẫu đất 52 3.3.4 Đánh giá hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc 54 3.3.5 So sánh hàm lƣợng trung bình Cu Pb mẫu 56 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Điều kiện đo GF–AAS với lò graphit để xác định Cu, Pb 32 Bảng 2.2 Chƣơng trình nhiệt độ lị graphit 32 Bảng 3.1 Sự phụ thuộc độ hấp thụ A vào nồng độ CuII 36 Bảng 3.2 Sự phụ thuộc độ hấp thụ A vào nồng độ PbII 37 Bảng 3.4 Kết phân tích độ lặp lại mẫu 38 Bảng 3.5 Kết tính RSD theo phƣơng trình hàm Horwitz 38 Bảng 3.6 Kết đánh giá độ phƣơng pháp GF-AAS xác định Cu, Pb 39 Bảng 3.7 Tên mẫu vị trí lấy mẫu 40 Bảng 3.8 Hàm lƣợng kim loại Cu, Pb đất vào mùa khô mùa mƣa 41 Bảng 3.9 Hàm lƣợng kim loại Cu, Pb nƣớc vào mùa khô mùa mƣa 44 Bảng 3.10 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Cu mẫu đất vào mùa khô .47 Bảng 3.11 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Cu đất vào mùa khô theo vị trí lấy mẫu .48 Bảng 3.12 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Cu mẫu đất vào mùa mƣa 48 Bảng 3.13 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Cu đất vào mùa mƣa theo vị trí lấy mẫu 49 Bảng 3.14 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc vào mùa khô 50 Bảng 3.15 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Cu nƣớc vào mùa khô theo vị trí lấy mẫu 50 Bảng 3.16 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Cu mẫu nƣớc vào mùa mƣa 51 Bảng 3.17 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Cu nƣớc vào mùa mƣa theo vị trí lấy mẫu 51 Bảng 3.18 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Pb vào mùa khô mẫu đất 52 Bảng 3.19 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Pb đất vào mùa khơ theo vị trí lấy mẫu .52 Bảng 3.20 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Pb vào mùa mƣa mẫu đất 53 Bảng 3.21 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Pb đất vào mùa mƣa theo vị trí lấy mẫu 53 Bảng 3.22 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Pb vào mùa khô mẫu nƣớc 54 Bảng 3.23 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Pb nƣớc vào mùa khơ theo vị trí lấy mẫu 54 Bảng 3.24 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lƣợng Pb vào mùa mƣa mẫu nƣớc .55 Bảng 3.25 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lƣợng Pb nƣớc vào mùa mƣa theo vị trí lấy mẫu 55 Bảng 3.26 Phân tích F – test phƣơng sai Cu mẫu đất theo mùa .56 Bảng 3.27 Phân tích t – test hàm lƣợng trung bình Cu mẫu đất theo mùa 56 Bảng 3.28 Phân tích F – test phƣơng sai Pb mẫu đất theo mùa .57 Bảng 3.29 Phân tích t – test hàm lƣợng trung bình Pb mẫu đất theo mùa 57 Bảng 3.30 Phân tích F – test phƣơng sai Cu mẫu nƣớc theo mùa 58 Bảng 3.31 Phân tích t – test hàm lƣợng trung bình Cu mẫu nƣớc theo mùa .58 Bảng 3.32 Phân tích F – test phƣơng sai Pb mẫu nƣớc theo mùa 59 Bảng 3.33 Phân tích t – test hàm lƣợng trung bình Pb mẫu nƣớc theo mùa .59 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ phân bố lƣợng nguyên tử hấp thụ 20 Hình 1.2 Mối quan hệ cƣờng độ vạch phổ A nồng độ Cx 21 Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử 22 Hình 2.1 Đồ thị phƣơng pháp đƣờng chuẩn 33 Hình 3.1 Đƣờng chuẩn xác định CuII .36 Hình 3.2 Đƣờng chuẩn xác định PbII .37 Hình 3.3 Biểu diễn hàm lƣợng Cu đất 42 Hình 3.4 Biểu diễn hàm lƣợng Pb đất 43 Hình 3.5 Biểu diễn hàm lƣợng Cu nƣớc 45 Hình 3.6 Biểu diễn hàm lƣợng Pb nƣớc 46 3.3.3 Đánh giá hàm lƣợng Pb mẫu đất Kết đánh giá hàm lƣợng Pb mẫu đất vào mùa khô làng nghề đúc đồng Phƣờng Đúc đƣợc thể qua Bảng 3.18 Bảng 3.18 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lượng Pb vào mùa khơ mẫu đất Nguồn phƣơng sai Tổng bình phƣơng (SS) Bậc tự (df) Phƣơng sai (MS) Giữa vị trí 1396,088 11 126,917 Sai số thí nghiệm 1179,678 24 49,153 Ftính Flý thuyết 2,582 2,216 Tổng cộng 2575,766 35 Qua Bảng 3.18 cho thấy: giá trị Ftính > Flý thuyết tƣơng ứng với mức ý nghĩa p = 0,05 Nhƣ vậy, hàm lƣợng Pb đất vào mùa khơ vị trí lấy mẫu khác khác Hay nói cách khác, vị trí lấy mẫu vùng thuộc làng nghề đúc đồng Phƣờng Đúc ảnh hƣởng đến hàm lƣợng Pb đất Để xem xét khác nhƣ nào, ta tính độ lệch nhỏ Kết tính tốn đƣợc trình bày Bảng 3.19 Bảng 3.19 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lượng Pb đất vào mùa khơ theo vị trí lấy mẫu Hàm lƣợng Pb (mg/kg) D1 D4 D6 D7 D2 D12 D5 D9 D8 D3 D11 D10 29,96 31,14 32,74 34,48 37,7 38,34 39,68 40,69 43,56 44,85 47,7 50,26 Độ lệch chuẩn giá trị trung bình D4 - D1 D6 - D4 D7 - D6 D2 - D7 D12 - D2 D5 - D12 D9 - D5 D8 - D9 D3 - D8 D11 - D3 D10 - D11 D10 - D1 52 1,18 1,6 1,74 3,22 0,64 1,34 1,01 2,87 1,29 2,85 2,56 20,3 So sánh với độ lệch nhỏ (∆= 11,815) ∆ >∆ >∆ >∆ Từ kết Bảng 3.21, kết luận hàm lƣợng Pb mẫu đất vào mùa khô khác 3.3.4 Đánh giá hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc Kết đánh giá hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc vào mùa khô làng nghề đúc đồng Phƣờng Đúc đƣợc thể qua Bảng 3.22 Bảng 3.22 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lượng Pb vào mùa khơ mẫu nước Nguồn phƣơng Tổng bình Bậc tự Phƣơng Ftính Flý thuyết sai phƣơng (SS) (df) sai (MS) Giữa vị trí 0,0002 11 2,23.10-5 Sai số thí nghiệm 7,05.10-7 24 2,94.10-8 758,581 2,216 Tổng cộng 0,0002 35 Qua Bảng 3.22 cho thấy: giá trị Ftính > Flý thuyết tƣơng ứng với mức ý nghĩa p = 0,05 Nhƣ vậy, hàm lƣợng Pb nƣớc vào mùa khơ vị trí lấy mẫu khác khác Hay nói cách khác, vị trí lấy mẫu vùng thuộc làng nghề đúc đồng Phƣờng Đúc ảnh hƣởng đến hàm lƣợng Pb nƣớc Để xem xét khác nhƣ nào, ta tính độ lệch nhỏ Kết tính tốn đƣợc trình bày Bảng 3.23 Bảng 3.23 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lượng Pb nước vào mùa khơ theo vị trí lấy mẫu Hàm lƣợng Pb (mg/L) N1 N11 N5 N2 N12 N10 N9 N6 N8 N3 N7 N4 0,0111 0,0133 0,0136 0,0143 0,015 0,0165 0,018 0,0181 0,0184 0,0185 0,0191 0,0193 Độ lệch chuẩn giá trị trung bình N11 - N1 N5 - N11 N2 - N5 N12 - N2 N10 - N12 N9 - N10 N6- N9 N8 - N6 N3 - N8 N7 - N3 N4 - N7 N4 - N1 54 0,0022 0,0003 0,0007 0,0007 0,0015 0,0015 0,0001 0,0003 0,0001 0,0006 0,0002 0,0082 So sánh với độ lệch nhỏ (∆ =2,89.10-4) >∆ >∆ >∆ >∆ >∆ >∆ ∆ ∆ ∆ Từ kết Bảng 3.23, ta kết luận hàm lƣợng Pb nƣớc vào mùa khô điểm N6 –N9; N3 – N8 N4 – N7 nhƣ khác điểm lại Kết đánh giá hàm lƣợng Pb mẫu nƣớc vào mùa mƣa làng nghề đúc đồng Phƣờng Đúc đƣợc thể qua Bảng 3.24 Bảng 3.24 Kết phân tích ANOVA chiều biến động hàm lượng Pb vào mùa mưa mẫu nước Nguồn phƣơng sai Giữa vị trí Tổng bình phƣơng (SS) 0,0003 Bậc tự (df) 11 Phƣơng sai (MS) 3,03.10-5 Sai số thí nghiệm 4,75.10-5 24 1,98.10-6 Ftính Flý thuyết 15,275 2,216 Tổng cộng 0,00035 35 Qua Bảng 3.24 cho thấy: giá trị Ftính > Flý thuyết tƣơng ứng với mức ý nghĩa p = 0,05 Nhƣ vậy, hàm lƣợng Pb nƣớc vào mùa mƣa vị trí lấy mẫu khác khác Hay nói cách khác, vị trí lấy mẫu vùng thuộc làng nghề đúc đồng Phƣờng Đúc ảnh hƣởng đến hàm lƣợng Pb nƣớc Để xem xét khác nhƣ nào, ta tính độ lệch nhỏ Kết tính tốn đƣợc trình bày Bảng 3.25 Bảng 3.25 Độ lệch nhỏ độ lệch giá trị trung bình hàm lượng Pb nước vào mùa mưa theo vị trí lấy mẫu Hàm lƣợng Pb (mg/L) Độ lệch chuẩn giá trị trung bình N1 N2 N11 N12 N5 N10 N3 N6 N9 N4 N8 N7 N2 - N1 N11 - N2 N12 - N11 N5 - N12 N10 – N5 N3 – N10 N6 – N3 N9 – N6 N4 - N9 N8 - N4 N7 – N8 N7 - N1 0,0067 0,008 0,009 0,01 0,0113 0,012 0,013 0,0135 0,0137 0,0153 0,0153 0,017 55 0,0013 0,001 0,001 0,0013 0,0007 0,001 0,0005 0,0002 0,0016 0,0017 0,0103 So sánh với độ lệch nhỏ (∆ =2,73.10-3) >∆