Đang tải... (xem toàn văn)
Vì vậy, một phương pháp xác định phù hợp để có thể tách và định lượng chính xác các dạng khác nhau của asen trong nước tiểu là cần thiết... Tổng quan.[r]
(1)ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - -
TRẦN VĂN CƢỜNG
XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI ARSEN (III), MONOMETHYLARSONIC (MMA), DIMETHYLARSONIC (DMA) VÀ ARSEN (V) TRONG NƢỚC TIỂU
BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC-ICP-MS
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
(2)ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - -
TRẦN VĂN CƢỜNG
XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI ARSEN (III), MONOMETHYLARSONIC (MMA), DIMETHYLARSONIC (DMA) VÀ ARSEN (V) TRONG NƢỚC TIỂU
BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC-ICP-MS
Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN THỊ HUỆ
(3)Mục lục
MỞ ĐẦU 1 Chƣơng Tổng quan 2
1.1 Tính chất vật lí hóa học Asen 1.2 Các dạng tồn độc tính Asen Error! Bookmark not defined.
1.3 Các phương pháp phân tích dạng asen Error! Bookmark not defined.
1.3.1 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối hệ hydrua quang phổ huỳnh quang nguyên tử (HPLC-UV-HG-AFS) Error! Bookmark not defined.
1.3.2 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối với hệ quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hydrua hóa (HPLC-HG-AAS).Error! Bookmark not defined.
1.3.3 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu cao ghép nối với cảm ứng cao tần quang phổ phát xạ nguyên tử (HPLC – ICP – AES) Error! Bookmark not defined.
1.3.4 Kỹ thuật sử dụng- phương pháp kết hợp HPLC-ICP/MS.Error! Bookmark not defined.
1.3.5 Phương pháp điện di mao quản CE-UV Error! Bookmark not defined.
Chƣơng Thực nghiệm Error! Bookmark not defined
2.1 Hóa chất thiết bị Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Hóa chất Error! Bookmark not defined.
2.1.2 Thiết bị Error! Bookmark not defined.
2.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
2.2.1 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined.
Chƣơng Kết thảo luận Error! Bookmark not defined
3.1 Xác định điều kiện tối ưu thiết bị ICP-MSError! Bookmark not defined.
3.1.1 Chuẩn hóa số khối Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Tối ưu hóa tốc độ khí mang cho sol khí Error! Bookmark not defined.
3.1.3 Khảo sát nguồn lượng (ICP) Error! Bookmark not defined.
3.1.4 Khảo sát điều khiển thấu kính điện tử - ion Error! Bookmark not defined.
(4)3.2.1 Xác định thời gian lưu dạng asen Error! Bookmark not defined.
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Methanol Error! Bookmark not defined.
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ photphat (PO43-)Error! Bookmark not defined.
3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng pH Error! Bookmark not defined.
3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dòng pha động Error! Bookmark not defined.
3.2.6 Xác định độ phân giải Error! Bookmark not defined.
3.2.7 Khảo sát nồng độ chất nội chuẩn Ge Error! Bookmark not defined.
3.2.8 Khảo sát thể tích bơm mẫu Error! Bookmark not defined.
3.2.9 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng ion clo Error! Bookmark not defined.
3.2.10 Khảo sát điều kiện thời gian bảo quản mẫu nước tiểu.Error! Bookmark not defined.
3.3 Khảo sát độ lặp lại, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, độ thu hồi xây dựng đường hồi quy tuyến tính cho dạng asen, đánh giá độ phương pháp Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Kết khảo sát với As3+ Error! Bookmark not defined.
3.3.2 Kết khảo sát với DMA Error! Bookmark not defined.
3.3.3 Kết khảo sát với MMA Error! Bookmark not defined.
3.3.4 Kết khảo sát với As5+ Error! Bookmark not defined.
3.3.5 Khảo sát độ thu hồi dạng asen Error! Bookmark not defined.
3.3.6 Đánh giá độ phương Error! Bookmark not defined.
3.4 Ứng dụng phân tích mẫu thực tế Error! Bookmark not defined.
3.4.1 Quy trình phân tích mẫu nước tiểu Error! Bookmark not defined.
3.4.2 Kết phân tích Error! Bookmark not defined.
Kết luận Error! Bookmark not defined
(5)Danh mục hình
Hình 1.1: Sự chuyển hóa dạng asen mơi trườngError! Bookmark not defined.
Hình 1.2: Nhiễm độc asen gây cản trở tổng hợp ATPError! Bookmark not defined.
Hình 1.3 Tiến trình phát triển nhiễm độc mãn tính Asen Error! Bookmark not defined.
Hình 1.4: Quá trình hấp thu trao đổi chất thểError! Bookmark not defined.
Hình 1.5: Các trình xảy Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6: Hệ ghép nối HPLC-UV-HG-AFS Error! Bookmark not defined.
Hình 1.7: Sơ đồ ghép nối hệ HPLC – HG – AAS Error! Bookmark not defined.
Hình 1.8: Sơ đồ ghép nối HPLC–HG ICP–AESError! Bookmark not defined.
Hình 1.9 Sơ đồ thiết bị sắc kí Error! Bookmark not defined.
Hình 1.10: Cấu tạo hệ điện di mao quản Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1: Hệ thống ghép nối HPLC – ICP - MS Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2: Bộ lọc 0,45 µm hãng Cronus Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1: Kết hiệu chuẩn số khối Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2: Tỉ lệ cường độ tín hiệu theo tốc độ khí mangError! Bookmark not defined.
Hình 3.3 Tín hiệu Rh theo cơng suất máy phát cao tầnError! Bookmark not defined.
Hình 3.4 Tín hiệu Rh phụ thuộc thấu kính điện tử - ionError! Bookmark not defined.
Hình 3.5: Thời gian lưu dạng asen Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6: Khả tách dạng asen phụ thuộc vào nồng độ methanolError! Bookmark not defined.
Hình 3.7: Khả tách dạng asen phụ thuộc nồng độ photphatError! Bookmark not defined.
Hình 3.8: Sự ảnh hưởng pH tới khả tách dạng asen.Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9: Ảnh hưởng tốc độ dịng pha động Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10: kết phân tích dạng asen Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11: Sắc đồ Ge nồng độ khác Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12 Khảo sát ảnh hưởng vịng mẫu Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13: Ảnh hưởng hàm lượng clo Error! Bookmark not defined.
(6)Hình 3.15: Sắc đồ hỗn hợp chuẩn As – µg/L Error! Bookmark not defined.
Hình 3.16: Sắc đồ hỗn hợp chuẩn As – 10 µg/L Error! Bookmark not defined.
Hình 3.17: Sắc đồ hỗn hợp chuẩn As – 25 µg/L Error! Bookmark not defined.
Hình 3.18: Sắc đồ hỗn hợp chuẩn As – 50 µg/L Error! Bookmark not defined.
Hình 3.19: Đường hồi quy tuyến tính As3+ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.20: Đường hồi quy tuyến tính DMA Error! Bookmark not defined.
Hình 3.21: Đường hồi quy tuyến tính MMA Error! Bookmark not defined.
Hình 3.22: Đường hồi quy tuyến tính As5+ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.23: Mẫu chuẩn CRM No.18 trước sau phaError! Bookmark not defined.
Hình 3.24: Sắc đồ phân tích mẫu CRM No.18 Error! Bookmark not defined.
Hình 3.25: Sơ đồ phân tích mẫu nước tiểu hệ thiết bị HPLC-ICP/MSError! Bookmark not defined.
(7)Danh mục bảng
Bảng 1.1: Các loại cột sắc kí hay dùng Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1 Kết khảo sát công suất máy phát cao tầnError! Bookmark not defined.
Bảng 3.2: kết khảo sát thời gian bảo quản mẫu MMAError! Bookmark not defined.
Bảng 3.3: kết khảo sát thời gian bảo quản mẫu DMAError! Bookmark not defined.
Bảng 3.4: Kết khảo sát với As3+ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5: Kết khảo sát với DMA Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.6: Kết khảo sát với MMA Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.7: Kết khảo sát với As5+ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.8: Kết khảo sát độ thu hồi với As3+ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.9: Kết khảo sát độ thu hồi với DMA Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.10: Kết khảo sát độ thu hồi với MMA Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.11: Kết khảo sát độ thu hồi với As5+ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.12: Hàm lượng DMA có mẫu chuẩn CRM No.18Error! Bookmark not defined.
(8)Danh mục từ viết tắt
MMA:Mono-methylarsonic DMA: Dimethylarsonic
HPLC: Máy sắc kí lỏng hiệu cao
(9)1
MỞ ĐẦU
Asen (As) nguyên tố vi lượng cần thiết cho sinh trưởng phát triển động vật người Ở hàm lượng định As tham gia vào trình trao đổi chất, tổng hợp nucleic, protit hemoglobin Chính mà chuyên gia thực phẩm tổ chức FAO/WHO đưa mức hấp thụ lượng asen vơ tối đa cho người 15µg As/kg trọng lượng thể/tuần [7, 18, 19]
Mặc dù As nguyên tố thiếu trong hệ thống sinh học, hấp thụ hàm lượng vượt mức cần thiết, lại chất cực độc Độc tính As phụ thuộc vào dạng hợp chất tồn nó, mức độ độc hại hợp chất giảm dần theo thứ tự sau: asin > hợp chất asen vô hóa trị +3 > hợp chất asen hữu hóa trị +3 > hợp chất asen vơ hóa trị +5 > hợp chất asen hữu hóa trị +5 > hợp chất asen có gốc amin > nguyên tố asen [9, 10, 16]
Asen chủ yếu dạng hợp chất vô (có độc tính cao) đưa vào thể từ nhiều nguồn khác nhau: thực phẩm, nước uống, không khí Trong thể, thơng qua phản ứng metyl hóa khử liên tục hợp chất As chuyển thành dạng khơng độc, sau tiết qua nước tiểu, phân, tích lũy da, tóc, móng Vì vậy, hàm lượng As nước tiểu, phân, da, tóc, móng dùng làm thị cho phơi nhiễm As thể
Việc xác định nồng độ dạng asen nước tiểu đánh giá mức độ rủi ro đến sức khỏe người Vì vậy, phương pháp xác định phù hợp để tách định lượng xác dạng khác asen nước tiểu cần thiết Do đó, luận văn thực nghiên cứu cụ thể sau:
- Nghiên cứu xây dựng phương pháp ghép nối HPLC-ICP-MS để xác định đồng thời Asen (III), Mono-methylarsonic (MMA), Dimethylarsonic (DMA) arsen (V) nước tiểu
(10)2
Chƣơng Tổng quan
Asen hay gọi thạch tín, ký hiệu As số nguyên tử 33 Asen lần Albertus Magnus (Đức) đề cập tới vào năm 1250 Khối lượng nguyên tử 74,92 Asen kim gây ngộ độc cao có nhiều dạng thù hình: màu vàng (phân tử phi kim), vài dạng màu đen xám (á kim) Ba dạng có tính kim loại asen với cấu trúc tinh thể khác tìm thấy tự nhiên (các khống vật asen sensu stricto asenolamprit parasenolam- prit), nói chung hay tồn dạng hợp chất asenua asenat Người ta tìm thấy asen tồn khoảng 200 loại khoáng khác [1]
Asen hợp chất sử dụng thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu loạt hợp kim
Trạng thái ơxi hóa phổ biến -3 (asenua: thơng thường hợp chất liên kim loại tương tự hợp kim), +3 (asenat (III) hay asenit phần lớn hợp chất asen hữu cơ), +5 (asenat (V): phần lớn hợp chất vô chứa ôxy asen ổn định) Asen dễ tự liên kết với nó, chẳng hạn tạo thành cặp As-As sulfua đỏ hùng hoàng (α-As4S4) ion As4
vuông khống coban asenua có tên skutterudit Ở trạng thái ơxi hóa +3, tính chất hóa học lập thể asen chịu ảnh hưởng có mặt cặp electron khơng liên kết
1.1 Tính chất vật lí hóa học Asen Tính chất vật lí [1, 2]
Asen có tính chất gần với kim loại, có bốn dạng thù hình: dạng kim loại, vàng, xám nâu Asen thường gặp dạng kim loại có màun sáng bạc Asen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống phốt đen
Sau số thông số vật lí asen: tỉ trọng: 5,7g/cm3, bán kính
(11)3
Tài liệu tham khảo Tiếng việt
1 N.I.Bloc, Hoàng Minh Châu dịch (1986), Hóa học phân tích định tính, Phản ứng cation, nhà xuất giáo dục
2 Phạm Luận (2004), Cơ sở lý thuyết điện di mao quản hiệu cao, Sách chuyên đề cho sinh viên chun ngành hóa phân tích, Đai học Quốc Gia Hà Nội
3 Hồng Nhâm (2004), Hóa học ngun tố, tập 1, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội, trang 248 – 257
4 Nguyễn Văn Ri (2014), Chuyên đề phương pháp tách, khoa hóa học trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội
5 Trần Cao Sơn (8/2010), Thẩm định phương pháp phân tích hóa học vi sinh vật, Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội
Tiếng anh
6 D Brynn Hibbert, J Justin Gooding (2006), Data analysis for chemistry, Oxford University Press, Inc, United States of America
7 M Ando, T Roychowdhury, T Uchino, H Tokunaga (2002), ―Survey of arsenic in food composites from an arsenic-affected area of West Bengal, India‖, Food and Chemical Toxicology, 40 (11), 1611–1621
8 B Do, P Alet, D Pradeau, J Poupon, M Guilley–Gaillot, F Guyon (2000), ―On-line reversed-phase liquid chromatography hydride generation emission spectrometry: speciation of arsenic in urine of patients intravenously treated with As2O3‖, Journal of Chromatography B, (740),
179–186
9 B.A Flowler (1983), Biological and Environmental Effects of Arsenic, Elsevier, NewYork
(12)4
11 J Begerow, L Dunemann, R Sur (2000), ―Arsenic species‖, Biomonitoring Methods, Vol 7, 97-117
12 Broeck, K.V.d., Vandecasteele, C., Guens, J.M.C (1998), ―Speciation by liquid chromatography-ICP-MS of arsenic in mung bean seedlings used as a bio-indicator for the arsenic contamination‖, Anal Chim Acta, (361), 101– 111
13 Caruso, J.A., Heitkemper, D.T., B’Hymer, C (2001), ―An evaluation of different extraction techniques for arsenic species from freeze-dried apple samples‖, Analyst, (126), 136–140
14 Chen CJ, Chiou HY, Chiang MH, Lin LJ, Tai TY (1996), ―Dose-response relationship between ischemic heart disease mortality and long-term arsenic exposure‖, Arterioscler Thromb Vasc Biol, (16), 504-10
15 Chen CJ, Hsueh YM, Lai MS, Shyu MP, Chen SY, Wu MM (1995), et al ―Increased prevalence of hypertension and long-term arsenic exposure‖, Hypertension, (25), 53-60
16 D.C Adriano (2001), ―Metals in the Terrestrial Environment‖, Springer, New York
17 Izabela Komorowicz, Danuta Barałkiewicz (2011), ―Arsenic and its speciation in water samples by high performance liquid chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry - Last decade review‖, Talanta, 84, 247 – 261.
18 Contam (2009), ―Scientific opinion on Arsenic in Food‖, European Food Safety Authority (EFSA) Journal; 7(10):1351
(13)5
20 Atlanta:U.S Department of Health and Human Services, Public Health Service (2015), ―Addendum to the Toxicological Profile for Arsenic‖, Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR)
21 Featherstone A M., E C V Butler, B V O’Grady, P Michel, (1998), ―Determination of arsenic species in sea-water by hydride generation atomic fluorescence spectroscopy‖, J Anal At Spectrom., (13), 1355-1360
22 G Korttim, W Vogel and K Andrussov (1961), ―Dissociation Constants of Organic Acids in Aqueous Solutions‖, Butterworths, London, page 492 23 Gurr JR, Yih LH, Samikkannu T, Bau DT, Lin SY, Jan KY (2003), ―Nitric
oxide production by arsenite‖ (533), 173-82
24 Hansen ES (Mutat Res 1990), ―International Commission for Protection against Environmental Mutagens and Carcinogens‖, ICPEMC Working Paper 7/1/2 Shared risk factors for cancer and atherosclerosis-a review of the epidemiological evidence (239), 163-79
25 Robert G Arnold, David O Carpenter, Donald Kirk cộng (2007), ―Meeting Report: Threats to Human Health and Environmental Sustainability in the Pacific Basin‖, Environmental Health Perspectives, 115 (12), 1770 – 1775
26 Klaassen CD (1996), ―Heavy metals and heavy metal antagonist In: Gilman AG, Rall TW, Nies AS, Taylor P, editors‖, The Pharmacological Basis of Therapeutics th ed New York: McGraw Hill, p 1592-614
27 Le XC Ma M (1998), ―Short-column liquid chromatography with hydride generation atomic fluorescence detection for the speciation of arsenic‖ Analytical Chemistry (70), 1926-1933
(14)6
29 Le XC, MA M, Lu X, Cullen WR, Aposhian V, Zheng B 2000b ―Determination of monomethylarsonous acid, a key arsenic methylation intermediate in human urine‖, Environmental Health Perspectives (108), 1015-1018
30 Le, X.C., Ma, M (1997), ―Speciation of arsenic compounds by using ion pair chromatography with atomic spectrometry and mass spectrometry detection‖ J Chromatogr A (764), 55–64
31 Elizabeth A Maull, Habibul Ahsan, Joshua Edwards, Matthew P Longnecker, Ana Navas-Acien, Jingbo Pi, Ellen K Silbergeld, Miroslav Styblo, Chin-Hsiao Tseng, Kristina A Thayer, and Dana Loomis (2012), ― Evaluation of the Association between Arsenic and Diabetes: A National Toxicology Program Workshop Review‖, Environmental Health Perspectives, 120 (12), 1658 – 1670
32 Lintschinger, J., Schramel, P., Hatalak-Rauscher, A., Wendler, I., Michalke, B (1998), ―A new method for the analysis of arsenic species in urine by using HPLC-ICP-MS‖, Fresenius J Anal Chem (362), 313–318
33 Liu J, Liu Y, Goyer RA, Achanzar W, Waalkes MP (2000), ―Metallothionein-I/II null mice are more sensitive than wild-type mice to the hepatotoxic and nephrotoxic effects of chronic oral or injected inorganic arsenicals‖, Toxicol Sci (55), 460-7
34 M Leermakers, W Baeyens, M De Gieter, B Smedts, C Meert, H.C De Bisschop, R Morabito, Ph Quevauviller (2006), Trends Anal Chem, 25 (1) 1–10
35 Mandal BK, Ogra Y, Suzuki KT (2001), ―Identification of dimethylarsinous and monomethyarsonous acids in human urine of the arsenic-affected areas in West Bengal, India‖, Chemical Research in Toxicology (14), 371-378
(15)7
37 Pergantis, S.A., Heithmar, E.M., Hinners, T.A (1997), ―Speciation of arsenic animal feed additives by microbore HPLC-ICP-MS‖, Analyst (122), 1063–1068
38 R.C Weast (Editor 1973-1974), ―Handbook of Chemistry and Physics‖, CRC Press, Cleveland, OH, 54th ed
39 Rahman M, Axelson O (1995), ―Diabetes mellitus and arsenic exposure: a second look at case-control data from a Swedish copper smelter‖, Occup Environ Med, (52: 773-4)
40 Ratnaike RN (2003), ―Acute and chronic arsenic toxicity‖, Postgraduate Med J, (79:391-6)
41 S.H Hansen, E.H Larsen, G Pritzl and C Cornett (1992), J Anal Atom Spectrom., (7) 629
42 Simon, S., Tran, H., Pannier, F., Potin-Gautier, M (2004), ―Simultaneous determination of twelve inorganic and organic arsenic compounds by liquid chromatography ultraviolet irradiation hydride generation atomic fluorescence spectrometry‖ J Chromatogr A. (1024), 105–113
43 Suzuki KT, Mandal BK, Ogra Y (2002), ―Speciation of arsenic in body fluids‖, Talanta (58), 111
44 T Prohaska, G Stingeder, in: R Cornelis, H Crews, J Caruso, K.G Heumann (Eds.) (2005), ―Handbook of Elemental Speciation II Species in the Environment, Food‖, Medicine and Occupational Health, John Wiley & Sons, New York
45 Thomas, P., Finnie, J.K., Williams, J.G (1997), ―Feasibility of identification and monitoring of arsenic species in soil and sediment samples by coupled HPLC-ICP-MS‖, J Anal Atom Spectrom. (12), 1367–1372
(16)8
47 Y Bohari, A Astruc, M Astruc, J Cloud (2001), J Anal Atom Spectrom. (16), 774
48 Zheng J, Goessler W, Kosmus W (1998), ―Speciation of arsenic compounds by coupling high-performance liquid chromatography with inductively couples plasma mass spectrometry‖, Microchimica Acta (130), 71-79 49 http://www.who.int/water sanitation health/dwq/arsenicun1.pdf
M Ando, T Roychowdhury, T Uchino, H Tokunaga Food and Chemical Toxicology, http://www.who.int/water sanitation health/dwq/arsenicun1.pdf