Nghiên cứu qui trình chiết phân đoạn và xác định dạng chì trong đất nông nghiệp tỉnh phú thọ bằng phương pháp ICP OES

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÙI MINH TUÂN NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG CHÌ TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH PHÚ THỌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ICP_OES LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÙI MINH TUÂN NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG CHÌ TRONG ĐẤT NƠNG NGHIỆP TỈNH PHÚ THỌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ICP_OES Chuyên nghành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Trường Giang Hà Nội - 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Trường Giang – Thầy tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ tơi suốt trình, nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn cô chú, anh chị phịng Hố phân tích - Viện Hóa học - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để thực đề tài nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Thí nghiệm – Thực hành, Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì , thầy cô giáo , bạn bè đồng nghiệp, động viên giúp đỡ tơi q trình hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2015 Tác giả Bùi Minh Tuân MỤC LỤC MỞ ĐẦU …1 CHƯƠNG : TỔNG QUAN …3 1.1.Một số quy trình phân tích va phân chia kim loại 1.1.1 Một số quy trình phân tích dạng kim loại 1.1.2 Sự phân chia dạng kim loại 11 1.2 Tổng quan chì 12 1.2.1 Lịch sử phát triển việc sử dụng kim loại chì người 12 1.2.2 Cấu tạo tính chất 14 1.2.3 Các hợp chất quan trọng chì 19 1.2.4 Vai trị chì 20 1.2.5 Tình hình sản xuất sử dụng chì 22 1.2.5.1 Trên giới 22 1.2.5.2 Ở Việt Nam 23 1.3 Nhiễm độc chì – ảnh hưởng môi trường sức khỏe … 23 1.3.1 Nhiễm độc chì ảnh hưởng đến mơi trường 23 1.3.2 Nhiễm độc chì ảnh hưởng người 26 1.3.2.1 Nguồn tiếp xúc 26 1.3.2.2 Ảnh hưởng thể người 28 1.4 Các phương pháp xác định chì 30 1.4.1 Phương pháp phân tích hóa học 30 1.4.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng 30 1.4.1.2 Phương pháp phân tích thể tích 30 1.4.2 Phương pháp phân tích cơng cụ 31 1.4.2.1 Phương pháp điện hoá 31 1.4.2.2 Phương pháp quang phổ 32 1.4.2.3 Phương pháp ICP-OES 34 CHƯƠNG : THỰC NGHIỆM 45 2.1 Đối tượng nghiên cứu: 45 2.2 Nội dung nghiên cứu 49 2.3 Lấy mẫu xử lý mẫu 49 2.3.1 Lấy mẫu 49 2.3.2 Xử lý mẫu 49 2.4 Trang thiết bị hóa chất 49 2.4.1.Trang thiết bị 49 2.4.2 Hóa chất dụng cụ 50 2.4.3 Chuẩn bị hóa chất dung dịch chuẩn 50 2.5 Quy trình chiết dạng kim loại chì …51 2.6 Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại 52 2.6.1.Quy trình chiết hàm lượng tổng kim loại dung dịch cường thủy .52 2.6.2.Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại lị vi sóng 52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 53 3.1.Khảo sát thông số đo máy ICP_OES 6000 53 3.1.1 Khảo sát công xuất RF: 53 3.1.2 Khảo sát lưu lượng khí nebulizer 54 3.2 Khảo sát cản nhiễu 55 3.3 Khảo sát tỷ lệ axit 60 3.4 Khảo sát chương trình nhiệt cho microwave 63 3.5 Khảo sát giới hạn phát phương pháp 64 3.6 Xây dựng đường chuẩn sử dụng q trình phân tích 65 3.7 Đánh giá độ xác phương pháp 67 3.8 Kết phân tích hàm lượng dạng chì có mẫu đất nông nghiệp địa bàn tỉnh Phú Thọ 68 KẾT LUẬN 81 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trầm tích Tessier cộng Hình 1.2 Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trầm tích Tessier sau cải tiến 10 Hình 1.3 Quặng Chì 12 Hình 1.4 Bảng tuần hồn ngun tố hóa học 14 Hình 1.5 Số electron vỏ điện tích ngun tử chì 15 Hình 1.6 Các trình hấp thu phát xạ nguyên tử ion 36 Hình 1.7 Quá trình hình thành plasma 37 Hình 1.8 Các trình diễn mẫu đưa vào plasma 38 Hình 1.9 Cấu tạo torch dùng ICP-OES 39 Hình 1.10 Chế độ lấy tín hiệu ICP-OES: a dọc trục (axial viewing) 41 Hình 3.1 Ảnh hưởng cơng suất RF đến tín hiệu ngun tố Pb 53 Hình 3.2 Ảnh hưởng lưu lượng khí nebulizer đến tín hiệu nguyên tố 54 Hình 3.2 Hiệu suất chiết kim loại khỏi mẫu đất acid khác 62 Hình 3.3 So sánh hàm lượng kim loại thu với chương trình nhiệt khác 63 Hình 3.4 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,05 mg/L đến 1,00 mg/L .66 Hình 3.5 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,05 mg/L đến 0.5 mg/L 66 Hình 3.6 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,004 mg/L đến 0.1 mg/L .67 Hình 3.7 Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,005mg/L đến 1.0 mg/L 67 Hình 3.8.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm dạng Pb khu vực Lâm Thao 70 Hình 3.9 Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm dạng Pb khu vực Phù Ninh 72 Hình 3.10 Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm dạng Pb khu vực TP.Việt Trì .78 Hình 3.11 Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm dạng Pb khu vực TX Phú Thọ 78 Hình 3.12.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm dạng Pb khu vực Huyện Cẩm Khê 78 Hình 3.13.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm dạng Pb khu vực Huyện Thanh Ba 79 Hình 3.14.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm dạng Pb khu vực Huyện Hạ Hòa 79 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Quy trình chiết liên tục A Tessier Bảng Quy trình chiết liên tục BCR Bảng 1.3 Quy trình chiết ngắn Maiz (2000) Bảng 1.4 Quy trình chiết Galan Bảng 1.5 Quy trình phân tích dạng kim loại Kersten Forstner Bảng 1.6 Quy trình phân tích dạng kim loại Davidson Bảng 1.7 Quy trình phân tích dạng kim loại Han Banin Bảng 1.8 Đồng vị ổn định Chì 15 Bảng 1.9 Hằng số cân dung dịch phức chì clorua 25 C 19 Bảng 1.10 Hàm lượng Pb đất bị ô nhiễm số nước 24 Bảng 2.1 Mô tả vị trí lấy mẫu đất địa bàn Huyện Lâm - Phú Thọ 45 Bảng 2.2 Mô tả vị trí lấy mẫu đất địa bàn Huyện Phù Ninh - Phú Thọ .46 Bảng 2.3 Mô tả vị trí lấy mẫu đất địa bàn TP Việt Trì - Phú Thọ 47 Bảng 2.4 Mô tả vị trí lấy mẫu đất địa bàn Thị xã Phú Thọ - Phú Thọ .47 Bảng 2.5 Mơ tả vị trí lấy mẫu đất địa bàn Huyện Cẩm Khê - Phú Thọ .47 Bảng 2.6 Mơ tả vị trí lấy mẫu đất địa bàn Thanh Ba - Phú Thọ 48 Bảng 2.7 Mơ tả vị trí lấy mẫu đất địa bàn Hạ Hòa - Phú Thọ 48 Bảng 3.1 Bảng tóm tắt cản nhiễu quang phổ 55 Bảng 3.2 Khảo sát cản nhiễu vật lý 57 Bảng 3.3 Khảo sát loại trừ cản nhiễu vật lý với nội chuẩn Sc 360.073 58 Bảng 3.4 Khảo sát loại trừ cản nhiễu vật lý với nội chuẩn Y 371.029 58 Bảng 3.5 Cản nhiễu Pb 59 Hình 3.1 So sánh hàm lượng kim loại mẫu đất thu loại acid khác 61 Bảng 3.6 Chương trình nhiệt cho lị vi sóng 63 Bảng 3.7 Các thông số tối ưu máy đo 64 Bảng 3.8 Kết phân tích mẫu Pb 2+ 0,0025 µg/l 65 Bảng 3.9 Kết phân tích mẫu chuẩn theo quy trình nghiên cứu 68 Bảng 3.10 Kết mẫu khu vực huyện Lâm Thao- Phú Thọ (mg/kg) 69 Bảng 3.11 Kết mẫu khu vực huyện Phù Ninh- Phú Thọ (mg/kg) 71 Bảng 3.12 Kết mẫu khu vực TP Việt Trì - Phú Thọ (mg/kg) 73 Bảng 1.1 Kết mẫu khu vực TX Phú Thọ - Phú Thọ (mg/kg) 74 Bảng 3.13 Kết mẫu khu vực huyện Cẩm Khê - Phú Thọ (mg/kg) 75 Bảng 3.14 Kết mẫu khu vực huyện Thanh Ba - Phú Thọ (mg/kg) 76 Bảng 3.15 Kết mẫu khu vực huyện Hạ Hòa - Phú Thọ (mg/kg) 77 MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp phát triển đem lại sống tiện nghi hơn, song khiến người phải đối mặt với nhiều tác nhân gây bệnh tình trạng nhiễm mơi trường, đáng ngại nhiễm độc kim loại hóa chất Ngộ độc kim loại nặng vấn đề khơng cịn mới, xong ln vấn đề nhức nhối thời đại Kim loại nặng kim loại có khối lượng nguyên tử lớn, khối lượng riêng lớn 5g/cm vàng, platin (bạch kim), chì, thủy ngân, thường khơng tham gia tham gia vào q trình sinh hóa thể sinh vật thường tích lũy thể chúng Nhìn chung kim loại nặng chất vi lượng cần thiết cho phát triển thể Đồng (Cu), Sắt (Fe), Selen (Se) , nhiên với diện hàm lượng lớn kim loại nặng gây độc tính nghiêm trọng người mơi trường Chì (Pb), Thủy ngân (Hg), Trong chất thải độc hại Chì, Thủy ngân, Asen Cadimi đứng vị trí thứ nhất, nhì, ba sáu theo xếp loại dược tính Hoa Kì Những kim loại gây độc tất trạng thái tồn chúng Tuy nhiên với tốc độ phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa nhu cầu ngày phong phú , đa dạng người loại kim loại sử dụng để tạo sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu sử dụng trước mắt Chì mối nguy hại hàng đầu Chì lồi người biết đến từ lâu Chì hợp chất chì sử dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp, y học, quân sự, lượng nguyên tử, kĩ thuật hạt nhân… Như vậy, chì đóng vai trị quan trọng khơng thể thiếu kinh tế quốc dân đời sống người Tuy nhiên, song song với lợi ích mà chì mang lại ln mối đe dọa môi trường nghiêm trọng đến sức khỏe người, đặc biệt đô thị lớn Và ảnh hưởng đáng lo ngại tác động chì đến phát triển trí tuệ phát triển hệ trẻ – tương lai xã hội Chì hợp chất loại độc chất đa tác dụng, tác động lên toàn quan hệ quan, tổn thương đặc biệt nặng xuất hệ thống tạo máu, hệ tim mạch, hệ thần kinh hệ tiêu hóa Đối với trẻ em, với hàm lượng chì nhỏ ảnh hưởng đến sức khỏe, dẫn đến rối loạn phát triển trí tuệ thể lực, rối loạn thần kinh tâm lý, giảm tổng hợp heme thiếu máu, giảm vitamin D máu tăng ngưỡng tiếp nhận âm Hiện nay, nhiễm độc chì đến mơi trường vấn đề đáng lo ngại Việc sử dụng xăng pha chì thải lượng khí độc hại có chứa chì, gây ảnh hưởng đến mơi trường sức khỏe người Ngoài ra, nhà máy mạ điện, nhà máy khí, nhà máy sản xuát pin, ắc quy, gốm sứ thải lượng lớn nước thải có nhiễm chì, nước thải thải thẳng kênh rạch, đồng ruộng…gây nhiễm nguồn nước, tích lũy đất, thực vật khu vực xung quanh đặc biệt ảnh hưởng đến sức khỏe người khu vực Khơng dừng lại đó, chì cịn len lỏi có mặt khắp nơi quanh chúng ta, ngơi nhà vật dụng, thức ăn, mỹ phẩm mà sử dụng ngày tích tụ lượng chì định mà khơng biết Chính thói quen, nhận thức, hiểu biết cịn yếu chì nguyên nhân khiến chì trở thành kẻ thù thầm lặng nguy hiểm khơn lường Vì việc tìm hiểu nguồn gốc, dạng tồn chì, độc tính, chế lan truyền, gây độc chì ảnh hưởng chì sức khỏe người môi trường vấn đề cấp thiết Đề tài giúp bạn hiểu rõ vấn đề đồng thời đưa biện pháp phịng ngừa nhiễm chì nguy nhiễm độc từ chì cách hiệu v Kết mẫu khu vực huyện TX Phú Thọ - Phú Thọ Bảng 3.13 Kết mẫu khu vực TX Phú Thọ - Phú Thọ (mg/kg) Mẫu F1 M39 0.215 M40 0.2 M41 0.195 M42 0.225 Ø Khu vực TP Việt Trì Tại địa điểm TP Việt Trì tiến hành lấy mẫu phân tích mẫu từ mẫu M39 đễn mẫu M42 cho kết hàm lượng trung dạng sau: F1 = 0,21 mg/kg F2 =7,2 mg/kg F3 = 4,2 mg/kg F4 = 2,4 mg/kg F5 = 12,9 mg/kg Tổng dạng 27,01 mg/kg Nhìn vào hàm lượng dạng ta thấy phân bố Pb dạng : F1 < F4