Phương pháp Von-ampe hòa tan anot xung vi phân sử dụng điện cực giọt thủy ngân treo đã được áp dụng để xác định đồng thời Cadimi, chì và đồng trong nhiều đối tượng phân tích khác nhau. Phương pháp Von-ampe hòa tan anot xung vi phân có độ chính xác cao và giới hạn phát hiện thấp, với những điều kiện thích hợp giới hạn phát hiện lần lượt là 0,275 ppb đối với Cadmi; 0,254 ppb đối với chì và 0,340 ppb đối với đồng.
Dương Thị Tú Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 86(10): 133 - 137 XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT Cd II, PbII VÀ CuII TRONG TRẦM TÍCH LƯU VỰC SƠNG CẦU - THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Dương Thị Tú Anh1, Cao Văn Hoàng2, Trần Thị Khánh Hòa1 Trường Đại học Sư phạm- ĐH Thái Ngun, 2Trường Đại học Quy Nhơn TĨM TẮT Cadimi, chì đồng chất gây nhiễm tồn cầu thường có đối tượng nước tự nhiên, sinh vật học….Chúng trở nên độc hại hàm lượng chúng hệ sinh thái vượt mức cho phép Chúng gây ảnh hưởng nguy hại sức khỏe loài người Các dạng vơ chúng tác nhân gây ung thư Phương pháp Von-ampe hòa tan anot xung vi phân sử dụng điện cực giọt thủy ngân treo áp dụng để xác định đồng thời Cadimi, chì đồng nhiều đối tượng phân tích khác Phương pháp Von-ampe hòa tan anot xung vi phân có độ xác cao giới hạn phát thấp, với điều kiện thích hợp giới hạn phát 0,275 ppb Cadmi; 0,254 ppb chì 0,340 ppb đồng Phương pháp áp dụng thành công việc xác định đồng thời cadmi, chì đồng số mẫu trầm tích lưu vực sơng Cầu khu vực thành phố Thái Nguyên cho kết có độ lặp lại tốt sai số nhỏ nằm phạm vi cho phép Trong mẫu phân tích cho thấy hàm lượng chì lớn Từ khóa: Stripping volammetry, simultaneous, sidement, metal, DPASV MỞ ĐẦU Chì (Pb) có tự nhiên dạng khống sunfua galen, khống cacbonate-cerussite sunfat anglessite Nó có đất lượng nhỏ, hịa tan chì đất tăng lên q trình axít hóa đất chua Chì tích tụ trồng lương thực, thực phẩm dẫn đến độc hại chì Ngày hiểm họa môi trường sản phẩm sinh từ động đốt “ xăng chì” nguồn nước thải cơng nghiệp địi hỏi phải kiểm tra hàm lượng chì khơng khí, đất nước Cadmi (Cd) ngun tố khơng có ích lợi cho thể người Nguyên tố dung dịch, hợp chất chất cực độc chí với nồng độ thấp, chúng tích lũy sinh học thể hệ sinh thái Một lý có khả cho độc tính chúng chúng can thiệp vào phản ứng enzime chứa kẽm Cadimi can thiệp vào q trình sinh học có chứa magiê canxi theo cách thức tương tự Đồng (Cu) xem nguyên tố dinh dưỡng trồng, tham gia số men polyphenol oxidaza, có ý nghĩa trình quang hợp trình đồng hóa thực vật Nhu cầu đồng trồng rõ rệt, đa số trồng thiếu đồng ( bình qn thực vật khơ có 10ppm Cu) Nhiều nước tiên tiến bón lượng CuSO4 lớn, chưa thấy có tượng độc hại cho Nhiều tác giả [4,]; [7] cho độc hại đồng liên quan đến hàm lượng nhơm hịa tan Đồng ngun tố cần thiết cho sinh vật mức độ định, nhiều lại có tác dụng ngược lại Chính việc xác định Cd, Pb Cu đối tượng phân tích nói chung trầm tích nói riêng cần thiết Trong báo này, chúng tơi trình bày kết nghiên cứu, áp dụng phương pháp von ampe hoà tan anốt xung vi phân (DPASV) dùng điện cực giọt thuỷ ngân treo ( HDME) để xác định đồng thời hàm lượng vết CdII, PbII CuII số mẫu trầm tích lưu vực Sơng cầu- khu vực Thành phố Thái Nguyên Phương pháp von ampe hoà tan anốt xung vi phân phương pháp có độ xác, độ chọn lọc độ nhạy Tel: 0988 760319, Email: haianhsptn@gmail.com Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 133 http://www.lrc-tnu.edu.vn Dương Thị Tú Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ cao cho phép xác định đồng thời hàm lượng vết CdII, PbII CuII nhiều đối tượng khác [1-10] THỰC NGHIỆM Thiết bị hoá chất Các phép đo thực hệ thiết bị phân tích cực phổ VA 797 hãng Metrohm (Switzerland) sản xuất, có hệ thống sục khí tự động với hệ điện cực: Điện cực làm việc điện cực giọt thuỷ ngân; điện cực so sánh: Ag/AgCl, KCl (3M) điện cực phụ trợ: điện cực Platin Các giá trị pH dung dịch kiểm tra máy đo pH Metter Teledo MP220, Anh Tất hoá chất sử dụng trình nghiên cứu hố chất tinh khiết phân tích (PA) Merck Các dung dịch chuẩn CdII, PbII CuII pha chế hàng ngày từ dung dịch chuẩn gốc nồng độ 1000mg/L Merck nước cất siêu Trước tiến hành phân tích điện cực bình chứa mẫu làm dung dịch HNO3 10% tráng rửa nhiều lần nước cất siêu Các dụng cụ thuỷ tinh như: bình định mức, pipét chai thuỷ tinh, chai nhựa PE, chai lọ đựng hoá chất ngâm, rửa sau tráng nước cất siêu trước dùng Lấy mẫu bảo quản mẫu Mẫu trầm tích lấy trường từ bề mặt đến độ sâu 20 cm Lấy khoảng 1kg mẫu chuyển vào túi polyetylen bảo quản cẩn thận vận chuyển Sau mẫu tiền xử lý cách phơi khô nghiền nhỏ sàng qua rây có đường kính lỗ 2mm để loại bỏ đá, sạn, rễ cây…, mẫu rải thành lớp mỏng hình trịn polyetylen chia nhỏ theo phương pháp ¼ hình nón đến khối lượng cần thiết để thu mẫu đại diện cho phân tích Quy trình phân hủy mẫu trầm tích Cân xác gam mẫu cho vào bình Kjeldahl cho vào bình 3ml axit nitric đậm đặc 9ml axit clohydric đậm đặc đun bếp điện mẫu bị phân hủy hết Thêm nước cất siêu để đuổi lượng axit cịn dư Mẫu sau phân hủy hết để nguội định mức nước cất siêu đến 100ml tiến hành định lượng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86(10): 133 - 137 theo phương pháp Von-Ampe hịa tan anot xung vi phân Quy trình phân tích CdII, PbII CuII Quy trình nghiên cứu, xây dựng nêu báo [3] Trong báo chúng tơi áp dụng quy trình xây dựng để xác định đồng thời hàm lượng vết CdII, PbII, CuII số mẫu trầm tích lưu vực Sơng Cầu khu vực Thành phố Thái Nguyên Các mẫu trầm tích sau xử lý định mức nước cất siêu tới thể tích định Sau lấy xác thể tích dung dịch nghiên cứu thể tích định dung dịch đệm axetat cho pH dung dịch 4,7; nhúng hệ điện cực vào dung dịch cần đo Sục khí với thời gian 90s điện phân làm giàu -0,9V thời gian 60s, tốc độ quay cực 2000 vòng /min Sau kết thúc giai đoạn điện phân làm giàu, ngừng quay cực, để dung dịch yên tĩnh 15s, sau quét theo chiều dương từ -0,9V đến 0V kỹ thuật xung vi phân để hoà tan kim loại với biên độ xung 50mV; bề rộng xung 40ms; thời gian bước nhảy 0,2s; bước nhảy 5mV; tốc độ quét 25mV/s đồng thời ghi đường von -ampe hòa tan anot Để xác định hàm lượng CdII, PbII, CuII lựa chọn phương pháp thêm chuẩn KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng thành phần nồng độ axít đến q trình xử lý mẫu Q trình phân hủy mẫu sinh học môi trường theo phương pháp vơ hóa ướt địi hỏi sử dụng axít mạnh làm tác nhân phân hủy oxi hóa mẫu Do phải lựa chọn thành phần tỷ lệ loại axít cho q trình phân hủy mẫu triệt để không làm lượng ion kim loại cần phân tích có mẫu nghiên cứu Axít nitric đặc có tính oxi hóa mạnh có nhiệt độ sơi thấp 1210C nên sử dụng axít để vơ hóa mẫu mẫu khơng bị phân hủy triệt để Khi axít nitric kết hợp với axít clohydric, tạo thành nước cường toan, người ta thường sử dụng hỗn hợp để phân hủy mẫu [7] Quá trình kết khảo sát ảnh hưởng thành phần 134 http://www.lrc-tnu.edu.vn Dương Thị Tú Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ nồng độ axít đến q trình xử lý mẫu chúng tơi trình bày tài liệu [1] Các kết khảo sát cho thấy sử dụng hỗn hợp hai axít HNO3 HCl đậm đặc với tỷ lệ HNO3 : HCl 3:9 hiệu suất thu hồi tốt nhất, đạt 98,2; 97,6 97% Cd;Pb Cu với thời gian phân hủy cần 2h Chính chúng tơi sử dụng hỗn hợp hai axít với tỷ lệ thành phần HNO3 : HCl 3:9 để phân hủy mẫu trình nghiên cứu 86(10): 133 - 137 Kết phân tích số mẫu trầm tích Trên sở điều kiện tối ưu quy trình phân tích chung cho phép xác định đồng thời CdII, PbII, CuII đối tượng phân tích khác nghiên cứu, chọn lựa nêu báo [1,3].Trong báo tiến hành áp dụng phân tích với số mẫu trầm tích lưu vực sơng Cầu khu vực thành phố Thái Nguyên Bảng Vị trí lấy mẫu thời gian lấy mẫu Đợt lấy mẫu TT Kí hiệu mẫu Vị trí lấy mẫu TTSC-1 Phía cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ TTSC-2 Phía cổng xả nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ TTSC-3 Khu Bến Tượng TTSC-1 Phía cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ TTSC-2 Phía cổng xả nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ Thời gian lấy mẫu 29/10/2010 29/10/2010 29/10/2010 28/11/2010 28/11/2010 TTSC-3 Khu Bến Tượng TTSC-1 Phía cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ 31/12/2010 TTSC-2 Phía cổng xả nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ 31/12/2010 TTSC-3 Khu Bến Tượng TTSC-1 Phía cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ TTSC-2 Phía cổng xả nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ TTSC-3 28/11/2010 31/12/2010 04/03/2011 04/03/2011 Khu Bến Tượng 04/03/2011 Bảng Hàm lượng CdII, PbII CuII số mẫu trầm tích lưu vực sơng Cầu Mẫu TTSC-1 TTSC-2 TTSC-3 Hàm lượng trung bình (µg/g) Đợt Cd RSD (%) Pb RSD (%) Cu RSD (%) 1,861± 0,03 1,61 68,087±1,514 2,22 10,039±0,26 2,57 1,885±0,03 1,59 65,344±0,377 0,58 13,464±0,29 2,12 1,784±0,31 7,29 66,437±1,197 1,80 9,112±0,71 7,79 1,750±0,12 6,86 60,821±1,064 1,75 8,690±0,50 5,80 2,285± 0,10 4,38 102,800±1,160 1,13 14,100±0,22 1,59 2,495±0,13 5,21 91,976±2,786 3,03 15,082±0,28 1,87 2,467±0,12 4,86 96,803±2,543 2,63 10,651±0,94 8,86 1,963±0,15 7,64 90,563±1,886 2,08 8,599±0,49 5,70 3,141±0,24 7,64 87,544±1,279 1,46 11,607±0,30 2,62 2,937±0,07 2,38 87,159±1,321 1,51 12,147±1,65 3,69 3,845±0,29 7,54 102,903±0,839 8,15 13,756±1,85 4,75 2,423±0,34 5,77 87,482±0,719 8,21 11,159±0,87 7,81 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 135 http://www.lrc-tnu.edu.vn Dương Thị Tú Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 86(10): 133 - 137 Hình Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd II, PbII CuII vị trí lấy mẫu: A) TTSC-1; B) TTSC-2; C) TTSC-3 Các mẫu phân tích lấy địa điểm đợt khác Mẫu, vị trí thời gian lấy mẫu thể bảng Số lần lặp lại đến lần mẫu phân tích Sau xử lý thống kê số liệu thực nghiệm, kết phân tích bảng hình Qua kết phân tích được, chúng tơi nhận thấy: Nhìn chung, mẫu phân tích PbII chiếm tỉ lệ lớn nhất, nằm khoảng từ 8693% so với tổng hàm lượng ion kim loại mẫu Trong kim loại CdII lại chiếm tỉ lệ thấp khoảng 0,3-0,5%, hàm lượng CuII chiếm khoảng 6,3-13% Ở vị trí lấy mẫu, khoảng thời gian khác hàm lượng CdII, PbII CuII dao động không nhiều Trong vị trí TTSC-2 TTSC-3 hàm lượng kim loại có dao động nhiều so với TTSC-1 Trong hàm lượng PbII TTSC-2 lần lấy mẫu thứ lớn TTSC-3 hàm lượng PbII lần lấy mẫu thứ ba lại lớn Như vậy, khoảng thời gian khác nhau, hàm lượng kim loại khác không đáng kể, khoảng cách thời gian lần lấy mẫu cách không nhiều, nên sa lắng, vận động địa hóa tầng nước trầm tích mặt chưa có thay đổi lớn Ở vị trí lấy mẫu khác khác hàm lượng kim loại rõ rệt, điều do: Tại vị trí TTSC-1, khu vực phía cổng xả nhà máy giấy Hồng Văn Thụ, nguồn nước thải vị trí chủ yếu nước thải sinh hoạt nên hàm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên lượng kim loại nhỏ so với vị trí sau cửa xả Tại vị trí TTSC-2 vị trí phía cổng xả nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, nơi tiếp nhận trực tiếp nguồn nước thải công nghiệp nhà máy giấy có chứa nhiều chất nhiễm vơ nên hàm lượng kim loại nặng lớn Còn với vị trí TTSC-3 nơi nhận nguồn nước thải sinh hoạt khu dân cư đô thị khu Bến Tượng, nơi dân cư đơng đúc, lại có phát triển hoạt động dịch vụ từ lượng nước thải mơi trường lớn hàm lượng kim loại lớn KẾT LUẬN - Áp dụng điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời hàm lượng vết CdII, PbII, CuII khảo sát nêu tài liệu [1,3], áp dụng quy trình phân tích xây dựng vào việc phân tích số mẫu trầm tích lưu vực sông Cầu, khu vực thành phố Thái Nguyên cho kết có độ lặp lại tốt sai số nhỏ nằm phạm vi cho phép - Đã áp dụng quy trình phân tích xây dựng vào việc xác định đồng thời hàm lượng CdII, PbII, CuII vào phân tích số mẫu trầm tích lưu vực sông Cầu thành phố Thái Nguyên vị trí khác thời điểm khác Kết phân tích bước đầu góp phần giải thích có mặt kim loại nặng trầm tích, đồng thời liên quan tới có mặt chúng nguồn nước sơng Cầu, từ có biện pháp sử dụng bảo vệ nguồn nước cách hợp lí có hiệu 136 http://www.lrc-tnu.edu.vn Dương Thị Tú Anh Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dương Thị Tú Anh, Mai Xuân Trường, (2010), “Xác định đồng thời hàm lượng vết Cd (II), Pb (II) Cu (II) số mẫu đất khu vực thành phố thái nguyên phương pháp von -ampe hịa tan anốt” Tạp chí Khoa học cơng nghệ - Đại học Thái nguyên - Tập 65, số 3, năm 2010, trang 105 - 109 [2] Lê Huy Bá( 2009), “Nghiên cứu, xây dựng số tiêu độc chất kim loại nặng (Pb, Cd, As, Hg) môi trường đất trồng nông nghiệp”, Tuyển tập cơng trình nghiên cứu Khoa học – Trường Đại học Công nghiệp TP HCM [3]- Trịnh Xuân Giản, Dương Thị Tú Anh (2009), “Nghiên cứu, xác định đồng thời hàm lượng vết Cd (II), Pb (II) Cu (II) số mẫu nước khu vực Thành phố Thái Nguyên phương pháp von ampe hòa tan anốt”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Đại học Thái ngun, số1(49)- trang: 42-46 [4] Viện Thổ nhưỡng nơng hóa (1998), Sổ tay phân tích Đất – Nước phân bón trồng, Nhà xuất nông nghiệp [5] Paulo J S, Melson R S(1997), Simultaneous determination of trace amounts of zinc, lead and copper in rum by anodic stripping volammetry, Talanta, 44, pp: 185-188 86(10): 133 - 137 [6] Eric P Achterberg, Chalotter Braungardt (1999), “ Stripping voltammetry for the determination of trace metal distribution in marine water”, Analytical Chimica Acta,vol 400, pp:381-397 [7] Rafael Pardo, Enrique Barrado, Lourdes Perez and Marisol Vega (1990), “Determination and speciation of heavy metals in sediments of the pisuerga river”, Water Research, 24(3), pp 373-379 [8] G Rauret, R rubio, J F Lopez -Sanchez and E Casassas (1988), “Determination and speciation of copper and lead in sediments of a mediterranean river (river tenes, catalonia, spain), War Res, 22(4), pp 449-455 [9] Van Staden J F., Matoetoe M C, (2000), “Simultaneous determination of coppre, lead, cadmium and zinc using differential pulse anodic stripping volammetry in a flow system”, Analytical Chimica Acta,vol.411, No 1-2, pp: 201-207 [10] Zhifeng Yang, YingWang, Zhenyao Shen, Junfeng Niu, Zhenwu Tang(2009), Distribution and speciation of heavy metals in sediments from the mainstream, tributaries, and lakes of the Yangtze River catchment ofWuhan, China, Journal of Hazardous Materials, 166, pp 1186–1194 SUMMARY SIMULTANEOUS DETERMINATION OF TRACE AMOUNTS OF CADMIUM, LEAD AND COPPER IN SIDEMENT SAMPLES THE CAU RIVER VALLEY OF THAINGUYEN CITY Duong Thi Tu Anh1, Cao Van Hoang2, Tran Thi Khanh Hoa1 College of Education- TNU, Quy Nhon University Cadmium, lead and copper are three global contaminant and in natural water, biology… They become toxic if excessive quantities and prose potential thread to ecosystem They can have direct and serious impact on human health, owing to the carcinogenic properties of its inorganic form The differential pulse anodic stripping volammetry (DPASV) using hanging mercury drop electrode was applied for simultaneous determination of cadmium, lead and copper in various analyzed objects Under suitable condition, the differential pulse anodic stripping volammetry has high recovery and low detection limit (0,275 ppb for Cadmium, 0,154 ppb for Lead and 0,240 ppb for copper) The method has been sucessfuly applied for the simultaneous determination of CdII, PbII and CuII in sidement samples the Cau River valley of Thai Nguyen City area with have satisfactory repeats results and low error in permitting limit Almost all samples analyzed had the concentrations more than of lead Key words: Stripping volammetry, simultaneous, sidement, metal, DPASV Tel: 0988 760319, Email: haianhsptn@gmail.com Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 137 http://www.lrc-tnu.edu.vn ... phân tích CdII, PbII CuII Quy trình nghiên cứu, xây dựng nêu báo [3] Trong báo áp dụng quy trình xây dựng để xác định đồng thời hàm lượng vết CdII, PbII, CuII số mẫu trầm tích lưu vực Sơng Cầu. .. dựng vào việc xác định đồng thời hàm lượng CdII, PbII, CuII vào phân tích số mẫu trầm tích lưu vực sông Cầu thành phố Thái Nguyên vị trí khác thời điểm khác Kết phân tích bước đầu góp phần giải... phân tích số mẫu trầm tích lưu vực sông Cầu, khu vực thành phố Thái Nguyên cho kết có độ lặp lại tốt sai số nhỏ nằm phạm vi cho phép - Đã áp dụng quy trình phân tích xây dựng vào việc xác định đồng