Xác định hàm lượng cu, zn, cd, pb trong một số laoif nhuyễn thể ở vùng biển cửa lò và sông lam tỉnh nghệ an bằng phương pháp von ampe hòa tan xung vi phân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYN TH QU XáC ĐịNH HàM LƯợNG Cu, Zn, Cd, Pb TRONG MéT Sè LOµI NHUN THĨ ë VïNG BIĨN CửA Lò Và SÔNG LAM - TỉNH NGHệ AN BằNG PHƯƠNG PHáP VON - AMPE HòA TAN XUNG VI PHÂN CHUN NGÀNH: HĨA VƠ CƠ Mã số: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN THỊ HỒNG TUYẾT NGHỆ AN - 2011 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi tới giảng viên TS Phan Thị Hồng Tuyết lời biết ơn chân thành sâu sắc Cô người trực tiếp giao đề tài tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy Khoa Hóa học, Ban giám hiệu trường Đại Học Vinh, anh chị bạn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt q trình thực đề tài Cuối tơi xin cảm ơn người thân yêu gia đình, ln động viên, cổ vũ để tơi hồn thành tốt luận văn Tuy nhiên, luận văn không tránh khuyết điểm thiếu sót nên tơi mong q thầy bạn góp ý để hồn thiện luận văn tích lũy kinh nghiệm cho cơng tác nghiên cứu sau Nghệ An, tháng 12 năm 2011 Nguyễn Thị Quế MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIM LOẠI NẶNG VÀ TÌNH HÌNH Ơ NHIỄM KIM LOẠI NẶNG I.1 Nguồn gốc xuất di chuyển kim loại nặng I.1.1 Trong đất I.1.2 Trong nước I.1.3 Trong khơng khí I.2 Tác hại kim loại nặng I.3 Sự xâm nhập kim loại nặng vào thể I.4 Qui trình tích luỹ kim loại nặng theo dây chuyền thực phẩm I.5 Tình hình nhiễm kim loại nặng giới Việt Nam I.5.1 Tình hình nhiễm kim loại nặng giới I.5.2 Tình hình ô nhiễm kim loại nặng Việt Nam I.6 Giới hạn an toàn kim loại nặng: Cu, Zn, Cd, Pb 12 I.7 Sự tích tụ nguyên tố Cu, Zn, Cd, Pb số loài nhuyễn thể 14 II GIỚI THIỆU CÁC NGUYÊN TỐ ĐỒNG, KẼM, CACDIMI, CHÌ, TÁC DỤNG SINH HỐ VÀ TÍNH ĐỘC HẠI CỦA CHÚNG 18 II.1 Nguyên tố đồng 18 II.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất đồng 18 II.1.2 Ứng dụng đồng 19 II.1.3 Độc tính đồng 19 II.1.4 Tác dụng sinh hóa đồng 20 II.2 Nguyên tố kẽm 21 II.2.1 Vị trí, cấu tạo tính chất kẽm 21 II.2.2 Ứng dụng kẽm 22 II.2.3 Độc tính kẽm 23 II.2.4 Tác dụng sinh hóa kẽm 24 II.3 Nguyên tố cadimi 26 II.3.1 Vị trí cấu tạo tính chất cadimi 26 II.3.2 Ứng dụng cadimi 27 II.3.3 Độc tính cadimi 27 II.3.4 Tác dụng sinh hóa cadimi 29 II.4 Nguyên tố chì 32 II.4.1 Vị trí, cấu tạo tính chất chì 32 II.4.2 Ứng dụng chì 33 II.4.3 Độc tính chì 33 II.4.4 Tác dụng sinh hóa chì 35 III CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH, ĐỒNG, KẼM, CADIMI, CHÌ 36 III.1 Phương pháp trọng lượng 36 III.2 Phương pháp đo quang 36 III.3 Phương pháp cực phổ 37 III.3.1 Cơ sở phương pháp cực phổ 38 III.3.1.1 Quá trình xảy điện cực giọt thủy ngân 38 III.3.1.2 Điện bán sóng phương trình sóng cực phổ 42 III.3.1.3 Các cực đại sóng cực phổ 43 III.3.1.4 Phương trình Inkovitch 43 III.3.2 Phạm vi ứng dụng phương pháp cực phổ 44 III.3.3 Quy trình phương pháp cực phổ 44 III.3.4 Các phương pháp phân tích cực phổ 45 III.3.4.1 Phân tích định tính 45 III.3.4.2 Phân tích định lượng 46 a) Phương pháp mẫu tiêu chuẩn 46 b) Phương pháp đường chuẩn 46 c) Phương pháp thêm 47 III.4 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử 47 III.5 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 48 III.6 Phương pháp vơn ampe hồ tan xung vi phân 49 IV CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH KIM LOẠI TRONG THỰC PHẨM NHUYỄN THỂ 49 IV.1 Phương pháp vơ hóa mẫu ướt 51 IV.2 Phương pháp vô hóa mẫu khơ 51 IV.3 Phương pháp vơ hóa mẫu khơ - ướt kết hợp 52 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 53 I THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 53 I.1 Thiết bị dụng cụ 53 I.2 Hóa chất 53 I.3 Pha chế dung dịch 54 I.3.1 Pha chế dung dịch cho phép đo cực phổ 54 I.3.1.1 Pha chế dung dịch Cu2+ 54 I.3.1.2 Pha chế dung dịch Zn2+ 54 I.3.1.3 Pha chế dung dịch Cd2+ 54 I.3.1.4 Pha chế dung dịch Pb2+ 54 I.3.2 Pha chế dung dịch khác 55 II LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP KHÔ ƯỚT KẾT HỢP 55 II.1 Lấy mẫu 55 II.1.1 Đối tượng mẫu 55 II.1.1.1 Loài Meretrix lyrata 55 II.1.1.2 Loài Andara granosa 56 II.1.1.3 Loài Anodonta anatina 57 II.1.1.4 Loài Oxynaia micheloti 57 II.1.2 Địa điểm lấy mẫu 57 II.1.3 Thời gian lấy mẫu 59 II.2 Chuẩn bị mẫu nhuyễn thể để vơ hố mẫu 59 II.3 Xử lý mẫu 59 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61 I ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG ĐỒNG, KẼM, CADIMI, CHÌ TRONG MỘT SỐ LỒI NHUYỄN THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN XUNG VI PHÂN 61 II KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG Cu, Zn, Cd, Pb, TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN XUNG VI PHÂN 61 II.1 Kết xác định hàm lượng đồng 62 II.2 Kết xác định hàm lượng kẽm 64 II.3 Kết xác định hàm lượng cadimi 66 II.4 Kết xác định hàm lượng chì 68 III CÁC ĐƯỜNG CONG CỰC PHỔ THU ĐƯỢC KHI XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG Cu, Zn, Pb, Cd TRONG MẪU TRẮNG VÀ MẪU THỰC NGHIỆM 70 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Tải lượng chất gây nhiễm đổ biển Hải Phịng – Quảng Ninh .10 Bảng 2: Tải lượng số chất gây ô nhiễm đổ biển số hệ thống sông 11 Bảng 3: Quy định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày hàng tuần chì cadimi thực phẩm 12 Bảng 4: Giới hạn cho phép hàm lượng đồng kẽm số loại thực phẩm 13 Bảng 5: Hàm lượng đồng kẽm số loài nhuyễn thể vùng biển Senegal 14 Bảng 6: Hàm lượng cadimi loài Brachidontes pharaonis loài Pinctada radiata vịnh Akkuyu, Thổ Nhĩ Kỳ 15 Bảng 7: Hàm lượng chì cadimi số loài nhuyễn thể vùng biển Đà Nẵng năm 2007 16 Bảng 8: Hàm lượng đồng kẽm số loài nhuyễn thể vùng biển Đà Nẵng năm 2008 17 Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng nghêu (Meretrix lyrata) 56 Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng sò huyết huyết 56 Bảng 3: Thông tin mẫu 58 Bảng 4: Các bước xử lý mẫu 60 Bảng 1: Kết xác định hàm lượng đồng (Cu) số loài nhuyễn thể Nghệ An 62 Bảng 2: Kết xác định hàm lượng kẽm (Zn) số loài nhuyễn thể Nghệ An 64 Bảng 3: Kết xác định hàm lượng cadimi (Cd) số loài nhuyễn thể Nghệ An 66 Bảng 4: Kết xác định hàm lượng chì (Pb) số lồi nhuyễn thể Nghệ An 68 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Quy trình tích luỹ kim loại theo dây chuyền thực phẩm Hình 2.1: Nghêu 55 Hình 2.2: Sị huyết 56 Hình 2.3: Trai 57 Hình 2.4: Trùng trục 57 Hình 2.5: Bản đồ địa điểm 57 Hình 3.1 : Biểu đồ hàm lượng Cu 63 Hình 3.2 : Biểu đồ hàm lượng Zn 65 Hình 3.3 : Biểu đồ hàm lượng Cd 67 Hình 3.4 : Biểu đồ hàm lượng Pb 69 Hình 3.5 : Đường cong cực phổ mẫu trắng 70 Hình 3.6 : Đường cong cực phổ mẫu nghêu 70 Hình 3.7 : Đường cong cực phổ mẫu nghêu nhỏ 71 Hình 3.8 : Đường cong cực phổ mẫu nghêu to 71 Hình 3.9 : Đường cong cực phổ mẫu sò nhỏ 72 Hình 3.10 : Đường cong cực phổ mẫu sò to 72 Hình 3.11 : Đường cong cực phổ mẫu trùng trục 73 Hình 3.12 : Đường cong cực phổ mẫu trai 73 Hình 3.13 : Đường cong cực phổ mẫu trai 74 Hình 3.14 : Đường cong cực phổ mẫu trai 74 MỞ ĐẦU Sự phát triển công nghiệp nước ta đem lại thành tựu to lớn cho phát triển đất nước lĩnh vực kinh tế, văn hóa, xã hội làm cho đời sống người ngày nâng cao Tuy nhiên q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa mang lại hậu đáng lo ngại cho môi trường sống sức khỏe người Ở nước ta việc khai thác khoáng sản bừa bãi, xây dựng ạt nhà máy xí nghiệp, khu cơng nghiệp, khu chế xuất đào thải môi trường lượng không nhỏ chất độc hại, đặc biệt kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường nước nguồn thức ăn Phần lớn chúng nguyên tố vi lượng cần thiết cho sinh trưởng triển người động thực vật Tuy nhiên tồn thể với lượng lớn vượt giới hạn cho phép chúng gây nhiễm độc nguy hiểm Chính vậy, việc điều tra, phân tích, xác định nồng độ, hàm lượng nguyên tố môi trường mà đặc biệt loại thực phẩm, rau nguồn nước nguồn gây độc cho người thông qua mạng lưới thức ăn việc làm vô cần thiết để đảm bảo sức khỏe người Các kim loại nặng như: Mn, Cu, Zn, Pb, Cd, Ni… biết đến, chúng nguy hiểm gây ô nhiễm môi trường, nguyên nhân gây trình khai thác dầu mỏ, sản xuất nơng nghiệp, cơng nghiệp, sản xuất hóa chất… Có nguyên tố xem vi lượng cần thiết cho sinh vật, hàm lượng chúng cao trở thành chất độc hại, vài số ngun tố gây độc hại nồng độ thường Cd, Pb Có lồi sinh vật có khả đặc biệt tích tụ chất gây ô nhiễm mô chúng, hàm lượng cao nhiều lần so với mơi trường bên ngồi, nơi chúng sinh sống xem ô nhiễm khu vực nghiên cứu Có nhiều cơng trình nghiên cứu tích lũy kim loại nặng mơ số lồi sinh vật thân mềm, tập trung cao hàm lượng dạng vết kim loại nặng tìm thấy vài loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ Tùy thuộc vào dạng sống chế lấy thức ăn loài sinh vật mà tích lũy kim loại nặng mơ thể chúng khác Các kim loại nặng mơi trường biển thường quan tâm tồn lưu thể sinh vật biển có khả tích lũy, khuếch đại mơ thể chúng Tính độc hại kim loại nặng tồn lâu dài chuỗi thức ăn, nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe người Vì đặc tính vốn có như: lấy thức ăn theo kiểu lọc nước, có khả tích lũy hàm lượng lớn kim loại nặng mà không bị ngộ độc, di chuyển chậm để đảm bảo chất nhiễm mà tích tụ có liên quan đến khu vực nghiên cứu, phân bố rộng, có số lượng phong phú, dễ thu mẫu, có kích thước phù hợp dễ cung cấp mơ đủ lớn cho việc phân tích… Những lồi nhuyễn thể hai mảnh vỏ nghiên cứu sử dụng làm sinh vật quan trắc môi trường nước bị ô nhiễm kim loại nặng mang lại hiệu cao Mức độ tích lũy kim loại nặng chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố sinh lý tốc độ hấp thu khả đồng hóa kim loại nước, tốc độ làm sạch, khả hút mang tốc độ quay vịng kim loại mơ Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu sinh vật điển hình, lồi sinh vật tích tụ vấn đề nghiên cứu mẻ Một vài nghiên cứu tích lũy kim loại nặng tiến hành loài thực vật loại rau Các lồi động vật như: ngao, sị huyết sử dụng sinh vật tích tụ để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất nước Tuy nhiên, nghiên cứu chưa nhiều Các kim loại nặng chọn để khảo sát Zn, Cd, Pb, Cu Chúng đánh giá nguyên tố ... LỒI NHUYỄN THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HỊA TAN XUNG VI PHÂN 61 II KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG Cu, Zn, Cd, Pb, TRONG MỘT SỐ LỒI NHUYỄN THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HỊA TAN. ..i gian cân bằng: 5s • pH: 1÷2 II KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG Cu, Zn, Cd, Pb, TRONG MỘT SỐ LOÀI NHUYỄN THỂ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN XUNG VI PHÂN: 62 II.1 Kết xác định hàm lượn... hịa tan xung vi phân, Phương pháp xác định đồng thời Cd, Cu, Zn Pb mẫu với độ lặp lại độ nhạy cao Chính lý mà tơi chọn đề tài: ? ?Xác định hàm lượng Cu, Zn, Cd, Pb số lồi nhuyễn thể vùng biển Cửa