Xác định hàm lượng kim loại chì trong một số loại rau và đất trồng rau tại xã quỳnh lương, huyện quỳnh lưu, tỉnh nghệ an bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử aas

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC ===  === ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI CHÌ TRONG MỘT SỐ LOẠI RAU VÀ ĐẤT TRỒNG RAU TẠI XÃ QUỲNH LƯƠNG HUYỆN QUỲNH LƯU TỈNH NGHỆ AN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS GV hƣớng dẫn : TS Mai Thị Thanh Huyền SV thực Lớp : Ngô Thị Trinh - 1152043844 Nguyễn Thị Tú - 1152043875 : 52K2 - Công nghệ thực phẩm VINH - 5/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Ngô Thị Trinh MSSV: 1152043844 MSSV: 1152043875 Khóa Ngành Nguyễn Thị Tú 52K - Hóa Thực Phẩm Công nghệ thực phẩm : : Tên đề tài: Xác định hàm lượng kim loại chì số loại rau đất trồng rau xã Quỳnh Lương huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS Nội dung nghiên cứu Lựa chọn điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F- AAS) Pb Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn, xác định giới hạn phát giới hạn định lƣợng phƣơng pháp Xác định độ lặp lại hiệu suất thu hồi Áp dụng để xác định hàm lƣợng Pb số mẫu rau đất trồng xã Quỳnh Lƣơng - Quỳnh Lƣu Cán hƣớng dẫn : TS Mai Thị Thanh Huyền Ngày giao nhiệm vụ đồ án : Ngày hoàn thành đồ án : Ngày Ngày tháng tháng năm 2016 năm 2016 Ngày Chủ nhiệm mơn (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên hồn thành nộp đồ án vào ngày tháng năm 2016 Cán hƣớng dẫn Ký, ghi rõ họ tên) tháng năm 2016 Ngƣời duyệt (Ký, ghi rõ họ tên) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN NHẬN XẾT TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Ngô Thị Trinh MSSV: 1152043844 Nguyễn Thị Tú MSSV: 1152043875 Khóa : 52K - Hóa Thực Phẩm Ngành : Cơng nghệ thực phẩm Cán hƣớng dẫn : Cán duyệt TS Mai Thị Thanh Huyền : Nội dung nghiên cứu, thiết kế: Nhận xét cán hƣớng dẫn: Ngày tháng năm 2016 Cán hƣớng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Đồ án đƣợc hồn thành phịng Trung tâm phân tích chuyển giao công nghệ Thực phẩm - Môi trƣờng, trƣờng ĐH Vinh Để hoàn thành đƣợc đồ án này, nhóm xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Mai Thị Thanh Huyền giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình của: - Ban chủ nhiệm khoa Hóa tạo điều kiện thuận lợi giúp thực đồ án - Các kỹ thuật viên Trung tâm, cô Ngô Thị Thủy Hà giúp đỡ tạo điều kiện sử dụng máy móc thiết bị nghiên cứu Tuy nhiên, đồ án chắn cịn nhiều thiếu sót, mong q thầy bạn góp ý để đồ án đƣợc hồn thiện hơn, giúp chúng tơi học hỏi, rút kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau Cuối cùng, lần xin đƣợc gửi đến ngƣời quan tâm, giúp đỡ chúng tơi hồn thành đồ án lời cảm ơn chân thành ! Vinh, ngày 17 tháng năm 2016 Sinh viên: Ngô Thị Trinh Nguyễn Thị Tú MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RAU 1.1.1 Khái niệm rau rau 1.1.2 Phân loại rau 1.1.3 Thành phần dinh dƣỡng 1.1.4 Công dụng rau 1.1.5 Nguy nguyên nhân rau bị nhiễm kim loại nặng 1.2 GIỚI THIỆU KIM LOẠI NẶNG Pb VÀ VAI TRỊ, CHỨC NĂNG, TÍNH ĐỘC CỦA CHÚNG 10 1.2.1 Giới thiệu chung kim loại nặng 10 1.2.2 Nguyên tố Chì (Pb) 11 1.2.3 Giới hạn an toàn Pb thực phẩm 13 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI 14 1.3.1 Phƣơng pháp phân tích điện hóa 15 1.3.2 Phƣơng pháp trắc quang 16 1.3.3 Phƣơng pháp phổ khối plasma cảm ứng ICP-MS 17 1.4 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÍ MẪU PHÂN TÍCH ĐỂ XÁC ĐỊNH CHÌ 24 1.4.1 Phƣơng pháp xử lý ƣớt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) 24 1.4.2 Phƣơng pháp xử lý mẫu khơ (vơ hóa khơ) 25 1.4.3 Phƣơng pháp xử lý khô - ƣớt kết hợp 25 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 27 2.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 27 2.1.1 Thiết bị, dụng cụ 27 2.1.2 Hoá chất 27 2.1.3 Pha chế hóa chất 28 2.2 LẤ MẪU 28 2.3 XỬ LÝ MẪU 30 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM ĐỂ ĐO PHỔ CHÌ 31 3.2 XÂ DỰNG PHƢƠNG TRÌNH ĐƢỜNG CHUẨN, XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD) VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƢỢNG (LOQ) CỦA Pb 31 3.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn 32 3.2.2 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng 33 3.2.3 Khảo sát độ lặp lại máy 34 3.3 KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA PHƢƠNG PHÁP 36 3.4 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Pb TRONG CÁC MẪU RAU VÀ ĐẤT 36 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 42 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT Abs TIẾNG ANH Absorbance Độ hấp thụ Atomic Absorption Spectrometry Phép đo quang phổ hấp thụ AAS F- AAS GF- AAS TIẾNG VIỆT nguyên tử Flame - Automic Absorption Phép đo quang phổ hấp thụ Spectrometry nguyên tử lửa Graphite Furnace Atomic Phép đo quang phổ hấp thụ Absorption Spectrometry (GF-AAS) nguyên tử không lửa HCL Hollow Cathoe Lamps Đèn Catốt rỗng ppb Part per billion Một phần tỉ ppm Part per million Một phần triệu ppt Part per trillion Một phần nghìn tỉ ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Phổ khối plasma cảm ứng DANH MỤC HÌNH, BẢNG Trang Hình: Hình 1.1: Rau cải bẹ Hình 1.2: Món dƣa muối Hình 1.3: Hành Hình 1.4: Rau xà lách Hình 1.5: Rau cải Hình 1.6: Cà chua Hình 2.1: Máy hấp thụ nguyên tử lửa AA24OFS VARIAN 27 Hình 2.2: Hình ảnh mẫu nghiên cứu 29 Bảng: Bảng 1.1: Giới hạn cho phép hàm lƣợng chì số loại thực phẩm 14 Bảng 1.2: Một số phƣơng pháp phân tích xác định lƣợng vết kim loại 15 Bảng 1.3: Dãy chuẩn phƣơng pháp thêm tiêu chuẩn 21 Bảng 2.1: Vị trí thời gian lấy mẫu 28 Bảng 3.1: Các điều kiện đo phổ F- AAS Pb 31 Bảng 3.2: Bảng khảo sát nồng độ tuyến tính Pb 32 Bảng 3.3: Kết độ lặp lại nồng độ chuẩn 0,6 ppm 34 Bảng 3.4: Độ lặp lại máy AAS 35 Bảng 3.5: Kết thu đƣợc Pb 36 Bảng 3.6: Kết xác định hàm lƣợng Pb mẫu rau đất 37 MỞ ĐẦU Nƣớc ta nƣớc có khí hậu nhiệt đới gió mùa đƣợc thiên nhiên ƣu đãi nên có nguồn rau dồi quanh năm Rau đƣợc trồng nhiều nơi để đáp ứng cho nhu cầu tiêu dùng hàng ngày, rau trở thành nguồn thực phẩm cần thiết quan trọng thiếu đƣợc bữa ăn hàng ngày, nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lƣợng, chất xơ,… thay đƣợc cho thể ngƣời Thế nhƣng vấn đề an toàn rau đƣợc đặt cấp thiết hết, có nhiều vụ việc ngộ độc rau gây nguy hiểm đến tính mạng ngƣời xảy khắp nơi nhƣ tƣợng ngộ độc kim loại cadimi Nhật Bản ngộ độc đồng Hà Lan gây Trong thực tế rau loại thực phẩm dễ bị ô nhiễm so với loại nông sản khác Nguy bị ngộ độc ăn rau cao nơng sản khác rau đƣợc ngƣời tiêu dùng sử dụng sau thu hoạch rau đƣợc dùng ăn sống nên yếu tố gây ô nhiễm rau dễ tác động làm ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khoẻ ngƣời tiêu dùng Rau bị nhiễm độc nhiễm kim loại nặng, vi trùng ký sinh trùng, dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật… Trong ngộ độc thực phẩm kim loại nặng đƣợc quan tâm nhiều tác hại khôn lƣờng sức khỏe ngƣời tiêu dùng gia tăng loại nguy ô nhiễm sống Có nhiều nguyên tố kim loại nặng nguồn gây nhiễm thực phẩm nhƣ Pb, Hg, Cd, As việc nghiên cứu xác định hàm lƣợng kim loại nặng thực phẩm vấn đề quan tâm toàn giới Để xác định kim loại thực phẩm nói chung rau nói riêng, có nhiều phƣơng pháp khác Tuy nhiên phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử phƣơng pháp có nhiều ƣu việt (là phƣơng pháp đại, điều kiện định cho phép phân tích đồng thời lƣợng nhiều vết kim loại đối tƣợng phân tích khác với độ nhạy, độ xác độ tin cậy cao…) Đã có nhiều đề tài nghiên cứu vấn đề ô nhiễm rau củ nƣớc, nhƣng nghiên cứu tổng quan ô nhiễm rau, đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng địa bàn tỉnh Nghệ An hạn chế Xuất phát từ lý nên chọn đề tài: “Xác định hàm lượng kim loại chì số loại rau đất trồng rau xã Quỳnh Lương huyện Quỳnh Lưu tỉnh Nghệ An phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS” Quỳnh Lƣơng xã miền biển thuộc vùng bãi ngang thuộc huyện Quỳnh lƣu với rau màu trồng chủ yếu, trƣớc xã khó khăn kinh tế Chỉ ngƣời dân định chuyển đổi cấu trồng từ lúa sang rau ngƣời dân nghèo Ở ngƣời dân có kinh nghiệm truyền thống sản xuất lâu năm, địa phƣơng đầu việc áp dụng tiến khoa học - kĩ thuật sản xuất, nhờ năm qua xã ln địa phƣơng có suất, sản lƣợng lớn huyện Diện tích đất nơng nghiệp Quỳnh lƣơng 511,23 ha, đất nơng nghiệp chiếm 248 Trong tổng diện tích đất nơng nghiệp gần 200 đƣợc chuyển sang trồng rau sạch, phần cịn lại trồng ngơ, lạc Để thực đề tài này, tập trung giải nhiệm vụ sau: Lựa chọn điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F- AAS) Pb Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn, xác định giới hạn phát giới hạn định lƣợng phƣơng pháp Xác định độ lặp lại hiệu suất thu hồi Áp dụng để xác định hàm lƣợng Pb số mẫu rau đất trồng xã Quỳnh Lƣơng - Quỳnh Lƣu - Axit H2SO4 63% - Nƣớc cất hai lần đề ion 2.1.3 Pha chế h a chất - Từ dung dịch chuẩn Pb2+ 1000 ppm, pha thành dung dịch có nồng độ 0,05ppm; 0,1ppm; 0,2ppm; 0,4ppm; 0,6ppm; 0,8ppm; 1ppm; 2ppm; 5ppm 2.2 LẤ MẪU Chúng tiến hành lấy rau xã Quỳnh Lƣơng - xã trồng cung cấp rau cho nhiều nơi tỉnh ảng 2.1: Vị tr thời gian lấy mẫu STT Loại Địa điểm K hiệu Thời mẫu lấy mẫu mẫu gian Rau đƣợc trồng vào mùa lạnh Xóm 6, Cải bẹ Hành Xà lách Rau cải Cà chua xã Quỳnh CB 4/3/2016 với diện tích lớn, có sử dụng Lƣơng phân bón, thuốc trừ sâu Xóm 6, Đƣợc trồng quanh năm với diện xã Quỳnh HL 4/3/2016 tích lớn, có sử dụng phân bón, Lƣơng thuốc trừ sâu Xóm 7, Rau đƣợc trồng vào mùa lạnh xã Quỳnh XL 4/3/2016 với diện tích lớn, có sử dụng Lƣơng phân bón, thuốc trừ sâu Xóm 7, Rau đƣợc trồng vào mùa lạnh xã Quỳnh RCN 4/3/2016 với diện tích lớn, có sử dụng Lƣơng phân bón, thuốc trừ sâu Xóm 8, Đƣợc trồng với diện tích lớn, có xã Quỳnh CC 4/3/2016 sử dụng phân bón, thuốc trừ Lƣơng sâu Xóm 6,7,8 Đất Đặc điểm xã Quỳnh Đ 4/3/2016 Lƣơng 28 Đất có sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu Tất có mẫu, mẫu lấy 1kg, rau đƣợc rửa rửa lại nƣớc cất hai lần, cắt nhỏ khoảng 1cm, cho vào túi nilon, ký hiệu mẫu bao bì vận chuyển đến phịng thí nghiệm bảo quản ngăn đông tủ lạnh Đất đƣợc phơi khơ nơi thống mát, nghiền mịn, sàng qua rây 0,5mm nhiều lần, bỏ vào túi nilon kín đƣa đến phịng thí nghiệm Hình 2.2: Hình ảnh mẫu nghiên cứu 29 2.3 XỬ LÝ MẪU [8], [22] Mẫu đƣợc tiến hành xử lý mẫu theo phƣơng pháp xử lý mẫu khô - ƣớt kết hợp Quy trình phá mẫu phƣơng pháp khơ - ƣớt nhƣ sau: Cân xác 25g mẫu đƣợc nghiền nhỏ cho vào chén sứ, đem vào tủ sấy sấy 1000C 60 phút Sau thêm 3ml H 2SO4 63%, trộn đun bếp điện cho mẫu sơi nhẹ đến khơ thành than đen Sau đem nung nhiệt độ 500 - 5500C đến than đen chuyển thành tro trắng Thêm tiếp 3ml HNO3 63%, đun 1000C chuyển sang dạng muối ẩm, tráng nƣớc đề ion, lọc cho vào bình định mức 25ml, định mức tới vạch axit HNO3 2% sau đem phân tích thiết bị F-AAS 30 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM ĐỂ ĐO PHỔ CHÌ Dựa vào tài liệu tham khảo máy với yêu cầu xác định vi lƣợng nguyên tố lựa chọn thơng số máy để đo phổ chì nhƣ sau ảng 3.1: Các điều kiện đo phổ F- AAS Pb Nguyên tố Pb Các thông số Nguồn Đèn catot rỗng Pb Loại đèn Cao Cƣờng độ dòng đèn (mA) 10 Vạch phổ hấp thụ (nm) 217 Độ rộng khe (nm) Khí lửa C2H2 - khơng khí nén Thời gian chờ (giây) 10 Thời gian đo (giây) Tốc độ dẫn khí (L/phút) 2,0 3.2 XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CHUẨN, XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD) VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƢỢNG (LOQ) CỦA Pb  Phƣơng trình đƣờng chuẩn: y= A.x + B Trong đó: y: độ hấp thụ Pb x: nồng độ Pb mẫu 31  Giới hạn phát (LOD) LOD đƣợc xem nồng độ thấp chất phân tích mà hệ thống phân tích cịn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu  Giới hạn định lƣợng (LOQ) LOQ đƣợc xem nồng độ thấp mà hệ thống định lƣợng đƣợc với tín hiệ phân tích khác có ý nghĩa định lƣợng với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu đạt độ tin cậy ≥ 95% - Giới hạn phát chất i theo đƣờng chuẩn: LOD = 3,3  SD A - Giới hạn định lƣợng chất i theo đƣờng chuẩn: LOQ = 10  SD A 3.2.1 Xây dựng đƣờng chuẩn Để khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn Pb chúng tơi tiến hành chuẩn bị dãy mẫu chuẩn có nồng độ biến thiên từ 0,1ppm đến 5ppm HNO3 2% Tiến hành đo cƣờng độ hấp thụ máy AAS Kết thu đƣợc biểu diễn bảng sau: ảng 3.2: ảng khảo sát nồng độ tuyến t nh Pb C (ppm) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 Abs - Pb 0,0027 0,0099 0,0161 0,0209 0,0284 0,0351 0,0677 0,1626 Từ bảng số liệu xây dựng đƣợc phƣơng trình đƣờng chuẩn sau y = 0,0322x + 0,0023 R² = 0,9993 32 3.2.2 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng Trong đề tài này, xác định LOD LOQ đƣợc thực dựa đƣờng chuẩn Tiến hành chạy lặp lại điểm chuẩn nồng độ thấp 0,6 ppm 10 lần, tính giá trị độ lệch chuẩn (SD) 10 lần lặp lại, dựa vào độ dốc đƣờng chuẩn tính tốn giá trị LOD, LOQ theo cơng thức sau: Trong đó: LOD = 3,3  SD A LOQ = 10  SD A SD : Độ lệch chuẩn 10 chuẩn nồng độ 0,6 ppm a: Độ dốc đƣờng chuẩn Từ cơng thức ta tính đƣợc giá trị LOD LOQ dung dịch chuẩn kết đƣợc trung bình bảng 3.3 33 ảng 3.3: Kết độ lặp lại nồng độ chu n 0,6 ppm Dung dịch chuẩn Abs C1 0,0195 C2 0,0206 C3 0,0183 C4 0,0188 C5 0,0177 C6 0,0179 C7 0,016 C8 0,0203 C9 0,0219 C10 0,0172 SD 0,00117 Giới hạn phát Pb phép đo F - AAS theo đƣờng chuẩn: 3,3  SD 3,3  0,00117   0,12 A 0,0322 LOD = Giới hạn định lƣợng Pb phép đo F - AAS theo đƣờng chuẩn: LOQ = 10  SD 10  0,00117   0,36 A 0,0322 3.2.3 Khảo sát độ lặp lại máy Độ lặp lại đƣợc dùng để đánh giá định lƣợng độ phân tán kết phân tích Đại lƣợng đặc trƣng cho độ gần giá trị trung bình hai hay nhiều phép đo nhận đƣợc điều kiện giống Để xử lý thống kê đánh giá kết thực nghiệm sai số độ lặp lại phƣơng pháp, áp dụng theo công thức sau: - Độ lệch chuẩn:  n SD  i 1 x1  x n 1   n  34 i 1 x1  x k  Trong đó: n số lần phân tích lặp lại mẫu i k số bậc tự (k= n-1) xi giá trị phân tích lần thứ i x giá trị phân tích trung bình n lần - Độ lệch tƣơng đối - Độ xác : (t chuẩn Student) Ta suy khoảng tin cậy giá trị phân tích x     x  Đánh giá độ lặp lại dựa độ lệch chuẩn tƣơng đối (RSD) độ biến thiên Để đánh giá độ lặp lại máy AAS thực chạy lặp lại liên tục lần với nồng độ chất chuẩn 0,8 ppm (bảng 3.4) Tính tốn độ lệch chuẩn độ lệch chuẩn tƣơng đối theo nồng độ mẫu sau lần chạy theo công thức sau: ảng 3.4: Độ lặp lại máy AAS 0,0295 0,0287 0,0273 Độ hấp thụ quang A =0,02875 0,0274 0,0301 0,0295 Độ lệch chuẩn: SD 0,00117 Độ lệch chuẩn tƣơng đối: RSD (%) 4,0695 Độ xác:  0,00205 Khoảng tin cậy: µ 0,02875-0,00205