Phân tích hàm lượng các kim loại mn, pb trong một số loài nhiễm thể ở nghệ an bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Khóa luận tốt nghiệp 1 trờng đại học vinh Trờng đại học vinh Khoa HóA HọC === === hoàng thị thủy pHÂN TíCH HàM l pHÂN TíCH HàM l ợng các kim loại mn, pb ợng các kim loại mn, pb trong một số loài nhuyễn thể ở nghệ an trong một số loài nhuyễn thể ở nghệ an bằng ph bằng ph ơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử ơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) (AAS) tóm tắt khóa luận tốt nghiệp đại học Ngành cử nhân khoa học hóa Vinh, 2009 Sinh viờn Hong Th Thy Lp 46B - Húa hc Khãa luËn tèt nghiÖp 2 trêng ®¹i häc vinh MỞ ĐẦU Sự tích tụ kim loại nặng trong thực phẩm nói chung và trong nhuyễn thể nói riêng là vấn đề rất cần quan tâm của toàn xã hội vì nó ảnh hưởng đến sức khỏe đời sống của con người. Việc nghiên cứu các kim loại nặng tích tụ trong nhuyễn thể, được nhiều nhà nghiên cứu khoa học quan tâm và để ý tới vì nhuyễn thể là một loại thực phẩm thuốc quý. Nhưng cho đến nay những nghiên cứu cơ bản về các loài nhuyễn thể quá ít ỏi. Phần lớn các công trình mới tập trung nghiên cứu về sinh thái học còn các nghiên cứu về sinh lý, sinh hóa, đặc biệt về các chất có hoạt tính sinh học của cơ thể các loài nhuyễn thể hầu như còn khiếm khuyết trong tài liệu báo chí. Xã hội ngày càng phát triển, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã và làm gia tăng nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, đó phải kể đến hàm lượng kim loại nặng. Môi trường biển như cái thùng khổng lồ chứa nhiều kim loại nặng được cho là ô nhiễm khi hàm lượng đủ lớn làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Ô nhiễm môi trường được đánh giá hiệu quả thông qua cơ thể sống. Trong đó nhuyễn thể hai mảnh vỏ thường sống cố định tại một địa điểm và hô hấp bằng mang, có đời sống lọc nước nên chúng tích lũy nhiều kim loại nặng và nhiều chất khác trong cơ thể. Các kim loại Mn và Pb thường tồn tại trong nhuyễn thể với hàm lượng khá lớn. Sự tồn tại Pb ở hàm lượng vượt giới hạn cho phép đều ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của chúng ta, Mn tồn tại với hàm lượng cho phép có tác dụng tốt nhưng nếu hàm lượng quá lớn sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Kiểm soát được hàm lượng các kim loại nặng trong thực phẩm nói chung và trong nhuyễn thể nói riêng, sẽ giúp chúng ta sử dụng được nguồn thực phẩm tự nhiên bổ sung một cách an toàn. Từ các lý do trên chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: "Phân tích hàm lượng các kim loại Mn, Pb trong một số loài nhuyễn thể ở Nghệ An bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)" làm đề tài khóa luận tốt nghiệp đại học. NỘI DUNG Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học Khãa luËn tèt nghiÖp 3 trêng ®¹i häc vinh PHẦN I: TỔNG QUAN A. CÁC KIM LOẠI MAN GAN, CHÌ. SỰ TỒN TẠI CỦA CHÚNG TRONG THỰC PHẨM VÀ TÁC DỤNG SINH HÓA. I. CHÌ [2], [ 7],[ 9], [11], [14], [15]. I.1. Đại cương về Chì (Pb) Số thứ tự : z=82 Khối lượng nguyên tử : 207,2 Cấu tạo lớp vỏ điện tử ngoài cùng 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 Thế ion hóa 7,416 ev Nhiệt độ nóng chảy: 327,46 0 C Nhiệt độ sôi: 1749 0 C Khối lượng riêng 11,34 g/cm 3 Độ âm điện : 2,33 I.2. Tính chất của chì và tác dụng sinh hóa Chì là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất. Chì nằm ở phân nhóm chính nhóm IV, chu kỳ 6 trong bảng hệ thống tuần hoàn. Chì tồn tại ở trạng thái oxi hóa 0, +2, +4, trong đó muối có hóa trị II là hay gặp nhất và có độ bền cao nhất.Trong tự nhiên tồn tại các loại quặng galenit (PbS), Cesurit (PbCO 3 ) và anglesit (PbSO 4 ) . Trong môi trường nước, tính năng của hợp chất chì được xác định chủ yếu thông qua độ tan của nó. Độ tan của chì phụ thuộc vào PH, PH tăng thì độ tan giảm và phụ thuộc vào các yếu tố khác như độ muối ( hàm lượng ion khác nhau ) của nước, điều kiện oxi hóa khử. Chì trong nước này có nguồn gốc tự nhiên chiếm tỉ lệ khiêm tốn chủ yếu là từ đường ống dẫn các thiết bị tiếp xúc có chứa chì. Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học Khãa luËn tèt nghiÖp 4 trêng ®¹i häc vinh Trong khí quyển, chì tương đối giàu hơn so với kim loại nặng khác. Nguồn chính của chì phân tán trong không khí là do sự đốt cháy các nhiên liệu dùng hợp chất của chì là tăng trị số oc tan thêm vào dưới dạng Pb(CH 3 ) 4 và Pb(C 2 H 5 ) 4 . Cùng với các chất gây ô nhiễm khác, chì được loại khỏi khí quyển do quá trình sa lắng khô và ướt. Kết quả là bụi thành phố và đất bên đường ngày càng giàu chì với nồng độ điển hình cở vào khoảng 1000 ÷ 4000 mg/kg . Tác dụng sinh hóa của chì chủ yếu là tác dụng của nó tới sự tổng hợp máu dẫn tới phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzym quan trọng của quá trình tổng hợp máu do sụ tích lũy của các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất. Hợp chất kiểu này là delta-amino levunilicanxit (ALA- dehyrase). Một pha quan trọng của tổng hợp máu là do sự chuyển hóa delta- amino levuni licaxit thành porphobiliogen.Chì ức chế ALA- đendrese enzym, do đó giai đoạn tiếp theo tạo thành porpho biliogen không thể xảy ra. Kết quả là phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như cytochromes. Cuối cùng chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng lượng trong quá trình sống. Sự cản trở này có thể tìm thấy khi nồng độ cồn trong máu nằm khoảng 0,3 ppm. Ở các nồng độ cao hơn(> 0,3 ppm) có thể gây hiện tượng thiếu máu ( thiếu hemoglobin ) nếu hàm lượng chì trong máu nằm khoảng 0,5 ÷ 0,8 ppm gây ra sự rối loạn chức năng thận và phá hủy não. Dạng tồn tại của chì trong nước là dạng có hóa trị II, có nồng độ 0,1 mg/lit nó kìm hãm các hợp chất oxi hóa vi sinh các hợp chất hữu cơ và đầu độc các vi sinh vật bậc thấp trong nước với nồng độ đạt tới 0,5 mg/lit thì kìm hãm quá trình oxi hóa amoniac thành nitrat cũng như phần lớn các kim loại nặng, chì tích tụ lại trong cơ thể thực vật sống trong nước. Với các loại thực vật bậc cao hệ số làm giàu có thể lên đến 100 lần và ở loại béo có thể đạt tới trên 46 nghìn lần. Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học Khóa luận tốt nghiệp 5 trờng đại học vinh Xng l ni tng tr tớch t chỡ ca c th. Sau ú phn chỡ ny cú th tng tỏc cựng vi phot phat trong xng v th hin tớnh c hi khi truyn vo cỏc mụ mm ca c th. Chỡ nhim vo c th qua da, ng tiờu húa, hụ hp. Ngi b nhim c chỡ s mc mt s bnh nh thiu mỏu, au u, sng khp, chúng mt. Chớnh vỡ tỏc hi nguy him ca chỡ i vi con ngi nh vy nờn cỏc nc trờn th gii u cú quy nh cht ch v hm lng chỡ ti a cho phộp cú trong nc khụng vt quỏ 1mg/l ( TCVN : 5942-1995). Hm lng chỡ ti a cho phộp cú trong tht ti, tht kho ụng khụng vt quỏ 0,5 àg/g (TCVN: 7047 - 2006). Thy sn khụ: i vi ng vt thõn mm thỡ hm lng chỡ ti a cho phộp khụng vt quỏ 1,0 àg/g(TCVN: 5649 - 2006), i vi cỏc sn phm thy sn khỏc thỡ hm lng chỡ ti a cho phộp khụng vt quỏ 0,5 àg/g (TCVN: 5649 - 2006). I.2.1. c tớnh ca chỡ Cú th núi chỡ l kim lai c thng gp nht. Hu nh mi sinh vt u khụng cú nhu cu sinh hc v chỡ . Chng thiu mỏu do nhim c chỡ, cng nh thiu mỏu do thiu st cũn do kỡm hóm enzym pyrimidin-5-nucleosidase vn cú liờn quan ti t tng s lng hng cu li. Ngng chỡ nhim cú kh nng c ch enzym ny l 44mg/dl. H thng thn kinh cng l mt c quan ớch d b tn cụng bi chỡ khi b nhim chỡ, vi nng trong mỏu cao hn 80mg/dl cú th xy ra cỏc bnh v nóo. Ngi ta nhn thy chỡ gõy tn thng n cỏc tiu ng mch v mao mch, dn ti phự nóo, tng ỏp sut dch nóo ty, thoỏi húa cỏc neuron v cú s tng sinh thn kinh m. Trng thỏi ny c kt hp vi cỏc biu hin lõm sng mt iu hũa, vn ng khú khn, gim ý thc, ng ngỏc, hụn mờ v Sinh viờn Hong Th Thy Lp 46B - Húa hc Khãa luËn tèt nghiÖp 6 trêng ®¹i häc vinh co giật. Khi phục hồi thường kèm theo các dị chứng như động kinh,sự đần độn và trong một vài trường hợp bị bệnh thần kinh thị giác và mù . Chì gây ung thư thận ở chuột, nhưng cho đến nay chưa có dữ liệu về ảnh hưởng của nó ở người. Nhiễm độc thận cấp tính do chì thường làm thay đổi hình thái và chức năng của các tế bào ống thận .Chì ảnh hưởng không mong muốn đến chức năng sinh sản, chủ yếu do độc tính của nó đối với giao tử của con đực và con cái, từ đó sẽ xuất hiện vô sinh, sảy thai và chết sơ sinh . Các hợp chất hữu cơ của chì như tetraetyl và tetrametyl chì dễ dàng xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp hoặc qua tiếp xúc da. Chúng xâm nhập vào thần kinh gây ra các bệnh về não. Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, tuy nhiên đây là nguyên tố kim loại có tính độc hại cao đối với cơ thể người và sinh vật. Việc nhiễm độc Pb có thể là cấp tính hoặc tích lũy nhiều năm qua chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Không khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi người, nhất là trẻ em đang phát triển và động vật. Chì làm sự phát triển của bộ não trẻ em bị ảnh hưởng, chì ức chế mọi hoạt động của các enzym, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phá huỷ hồng cầu. Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hoá glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi. ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng ( 0,5 - 0,8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não. Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính của nó. Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có chì ở bất kỳ dạng nào, đồng thời trong dinh dưỡng chú ý dùng các loại thực phẩm có hàm lượng chì dưới quy Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học Khãa luËn tèt nghiÖp 7 trêng ®¹i häc vinh định cho phép, như có đủ Ca và Mg để hạn chế tác động của Pb. Vì dù chúng ta không muốn thì cũng luôn có một lượng Pb rất nhỏ nhất định vẫn thâm nhập vào cơ thể của chúng ta qua đường ăn uống và hít thở. Vì thế nên uống sữa, ăn nhiều rau xanh, các loại thực phẩm và đồ uống giàu vitamin B1 và vitamin C thì có lợi cho việc chống lại và hạn chế ảnh hưởng của Pb đối với cơ thể Chì là một thành phần không cần thiết của khẩu phần ăn. Trung bình liều lượng chì do thức ăn, thức uống cung cấp cho khẩu phần hàng ngày từ 0,0033 - 0,005 mg/ kg thể trọng. Nghĩa là trung bình một ngày, một người lớn ăn vào cơ thể từ 0,25 đến 0,35mg chì. Với liều lượng đó hàm lượng chì tích lũy sẽ tăng dần theo tuổi, nhưng cho đến nay chưa có gì chứng tỏ rằng sự tích lũy liều lượng đó có thể gây ngộ độc đối với người bình thường khỏe mạnh. Liều lượng tối đa chì (Pb) có thể chấp nhận hàng ngày cho người, do thức ăn cung cấp, được tạm thời quy định là 0,005mg/kg thể trọng. Ngộ độc cấp tính do chì thường ít gặp. Ngộ độc trường diễn là do ăn phải thức ăn có chứa một lượng chì, tuy ít nhưng liên tục hàng ngày. Chỉ cần hàng ngày cơ thể hấp thu từ 1 mg chì trở lên, sau một vài năm, sẽ có những triệu chứng đặc hiệu: hơi thở thối, sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biến dạng), mạch yếu, nước tiểu ít, trong nước tiểu có poephyrin, phụ nữ dễ bị sảy thai. I.2.2. Những yếu tố ảnh hưởng của chì trong thực phẩm Để đánh giá đúng tác hại của chì nhiễm trong thực phẩm cần khảo sát vai trò của một số yếu tố khác nhau ảnh hưởng tới tính độc của chì đối với cơ thể con người. I.2.2.1. Khả năng hòa tan của chì: Trong công nghiệp, chì được coi là một kim loại được sử dụng lâu đời do tính chống chịu ăn mòn của nó.Ngược lại, khi có mặt oxy của không khí, chì rất dễ dàng bị tấn công và bị hòa tan bởi axit yếu như : Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học Khãa luËn tèt nghiÖp 8 trêng ®¹i häc vinh Axit cacbonic ( H 2 CO 3 ) trong nước thải tiêu dùng. Axit hữu cơ trong các loại quả hoặc các sản phẩm chế biến (axit citric, axit tartric, axit malic…). Axit béo không no được giải phóng ra do quá trình ôi hóa một số loại dầu . I.2.2.2. Hệ số xâm nhập qua đường ruột: Dạng vật lý của thực phẩm Các nghiên cứu được tiến hành với chì Pb 203 clorua cho thấy chì đưa vào cơ thể độc lập hoặc cùng với thức ăn dẫn tới phần trăm hấp thụ rất khác nhau: 65-70 % trong trưòng hợp đầu và 4-8% trong trường hợp thứ hai. Thành phần của thực phẩm: Các nguyên tố vô cơ : Các nguyên tố khoáng có ảnh hưởng khác nhau đối với sự nhiễm độc chì. Can xi có một vài tính chất giống chì nên có thể cạnh tranh với chì trong sự kết hợp với một số protein của mang nhầy ruột vốn có vai trò tích cực trong hấp thụ chì, do đó giảm được nhiễm độc bởi chì. Nhiều công trình nghiên cứu thực phẩm cho thấy chế độ ăn giàu can xi ở người cũng như ở động vật đều làm giảm sự nhiễm độc bởi chì . Ion phos phat cũng làm giảm đáng kể sự hấp thụ đáng kể dung dịch Pb 203 ( từ 63% xuống 10%) nhờ tính không hoàn toàn của nó. Tác dụng này càng lớn nếu hấp thụ đồng thời CaCO 3 . Gluxid không ảnh hưởng tới sự hấp thụ chì qua ruột trừ lactose. Vitamin D có lợi cho việc hấp thụ chì qua đường ruột. Vitamin C, axit citric và một số axit amin cũng tạo thuận lợi cho việc hấp thụ chì. Rượu etylic làm tăng sự hấp thụ chì do làm thay đổi tính thẩm thấu của ruột hoặc do làm tăng độ axit của dạ dày . Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học Khãa luËn tèt nghiÖp 9 trêng ®¹i häc vinh Ngược lại axit phytic ( thường có trong bánh mì) làm giảm đáng kể sự hấp thụ chì do tạo thành chì phytat không hoàn toàn . I.2.3. Điều kiện nhiễm độc chì trong thực phẩm I.2.3.1. Đồ uống: Nước từ lâu đã được nói đến như là nguyên nhân của nhiều trường hợp nhiễm chì. Các đường ống dẫn nước bằng chì và nước xâm thực từ các vùng đất granit là nguồn gốc nhiễm độc chì. May là nhiều năm nay người ta đã cấm sử dụng dạng ống nước này nên số lượng các vụ nhiễm độc loài này không tăng nữa . I.2.3.2. Rượu vang: Thường rượu vang không dẫn đến ngộ độc, nhưng khi uống rượu vang đều đặn thường xuyên thì trong rượu vang có thể gây ra sự nhiễm độc chì tiềm ẩn. Rượu vang bình thường đã chứa một lượng chì khoảng 200μg/l nhất là đối với rượu vang trắng và rượu vang hồng thường có phản ứng axit hơn. Sự có mặt của chì trong rượu vang do có nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng không có nguồn nhiễm chì nào lại lớn hơn nhiễm chì từ nút chai. Nói chung rượu vang chất lượng cao thường được đựng trong chai đậy nút có phủ một lớp thiếc mà thành phần chủ yếu của nó là chì. Qua quá trình bảo quản nhiều năm, do tính thẩm thấu tương đối của nút chai, một số giọt rượu thấm thấu qua được sẽ bị oxi hóa thành axit axetic. Axit này sẽ tấn công nút chai tạo nên chì axetat rồi thẩm thấu trở lại khối rượu vang. Nếu chât lượng nút chai thấp thì chỉ sau vài tuần nút chai đã bị ngấm rượu, do đó chỉ sau sáu tháng hàm lượng chì đã đạt tới khoảng 1mg/l . I.2.3.3. Thức ăn: Nói chung chì ít bị nhiẽm một cách tự nhiên vào thức ăn . Thức ăn có nguồn gốc thực vật: Chì không phải là một chất độc hệ thống, bởi vì nó không khuyếch tán được vào trong hệ mạch của cây nên không làm nhiễm hoặc nhiễm rất ít các phần có thể ăn được của cây. Người ta Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học Khãa luËn tèt nghiÖp 10 trêng ®¹i häc vinh cũng cho thấy rể chỉ có thể hấp thụ khi nồng độ trong đất vượt quá một ngưỡng rất cao, hơn 1000ppm (mg/kg). Từ đặc tính này cho thấy khả năng nhiễm chì qua chuỗi thực phẩm là rất ít. Ngược lại lá hay quả có thể bị nhiễm chì ở nhiều mức độ khác nhau do việc bám bụi chì từ môi trường tiếp cận xung quanh ( nhà máy, đường cao tốc). Đây là nguy cơ lớn cho người và gia súc khi ăn những thực vật bị nhiễm. Thức ăn nguồn gốc động vật : Thức ăn dạng này cũng ít bị nhiễm chì, tuy nhiên những vùng quanh đường cao tốc và nhà máy thải bụi chì, sự ô nhiễm chì là do bụi chì làm cho lượng chì trong các bộ phận gan và thận tăng lên ở mức độ không bình thường . I.2.3.4. Dụng cụ nấu và đựng thức ăn: Đồ gốm và sứ được tạo màu, trang bị bằng men chì là nguồn gốc của sự hấp thụ chì hàng ngày. Đặc biệt các loại đồ vật bằng sứ được sản xuất với mục đích trang trí nhưng vẫn được sử dụng để đựng salad cũng là nguồn gây ngộ đọc trầm trọng. Thực tế, chất lượng nước men cũng như nhiệt độ nấu có ảnh hưởng tới sự hòa tan của chì vào thức ăn có tính axit cao . Một dạng nhiễm khác là do viẹc sử dụng rất phổ biến các bao bì kim loại. Đa số các hộp đựng đồ hộp có mối hàn kim loại thường có thành phần là chì. Vì vậy khi bảo quản thực phẩm có độ axit cao lâu ngày lượng chì hòa tan vào tới thức ăn có thể đạt tới ppm ( mg/kg ) nhất là đối với nước quả đôi khi lượng chì chưa tới 1mg/l. Theo nhiều tài liệu công bố thì lượng chì đi vào thức ăn hàng ngày khoảng 80 ÷ 150 μg. Lượng này thấp hơn liều lượng được phép tạm thời của tổ chức FAO-OMS năm 1972 là 3mg/tuần I.2.4. Các biện pháp dự phòng nhiễm độc chì Phương pháp đánh giá mức độ nhiễm chì thường phải xác định nồng độ chì trong máu. Định lượng chì trong máu cũng được coi như một phương tiện Sinh viên Hoàng Thị Thủy Lớp 46B - Hóa học