Xác định hàm lượng các kim loại nặng chì, cadimi, kẽm, đồng trong nhuyễn thể hai mảnh ở vùng biển cửa lò nghệ an

TRƯờNG đại học vinh KHOA hóa học  - đồ án tốt nghiệp Đề tài: Xác định hàm l-ợng kim loại nặng chì, cadimi, kẽm, đồng nhuyễn thể hai mảnh vùng biển cửa lò - nghƯ an GV h-íng dÉn: TS Phan thÞ hång tut SV thực : trần văn hải MSSV : 0752040593 Líp : 48K - CNTP NghƯ An th¸ng 1/2012 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp em xin bày tỏ long biết ơn đến tiến sỹ Phan Thị Hồng Tuyết nhiệt tình hướng dẫn bảo cho em suốt trình làm đồ án Em chân thành cảm ơn Trưởng mơn hóa thực phẩm, tiến sỹ Trần Đình Thắng, ban chủ nhiệm Khoa Hóa, Ban giám hiệu trường Đại Học Vinh thầy cô giáo thầy cô kỹ thuật viên phịng thí nghiệm Khoa Hóa học, hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Nhân dịp em bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cha mẹ, anh chị bạn bè động viên, giúp đỡ tạo điều kiện vật chất lẫn tinh thần để em hoàn thành tốt đồ án Trong đồ án em cố gắng nhiều khuyết điểm thiếu sót mong quy thầy giáo bạn đóng góp ý kiến cho cơng tác nghiên cứu tốt Vinh, ngày 11 tháng năm 2012 Sinh viên Trần Văn Hải TĨM TẮT ĐỒ ÁN Ơ nhiễm kim loại nặng hệ sinh thái vấn đề đáng quan tâm, số kim loại nặng dạng vết trở nên nguy hiểm thong qua đường tích lũy sinh học Kim loại nặng mơi trường nước tích lũy chuỗi thức ăn phá hủy hệ sinh thái gây nguy hiểm sức khỏe người Trong nghiên cứu chúng tơi trình bày kết xác định hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd, Zn, Cu lồi ngao, sị huyết, ốc bươu, vẹm Được thu hồi mẫu khoảng thời gian từ ngày 19 đến ngày 20 tháng năm 2011 vùng biển Của Lị vùng sơng n Thành Bằng phương pháp Von-ampe hòa tan Kết nghiên cứu sở bước đầu cho việc sử dụng loài nhuyễn thể giám sát sinh học Nó có ứng dụng to lớn việc áp dụng để xử lysmooi trương ô nhiễm Đồng thời có hướng thích hợpđể sử dụng lồi thực phẩm giàu đạm bổ dưỡng từ nhuyễn thể… MỤC LỤC Trang Mở đầu Phần 1: TỔNG QUAN A CÁC KIM LOẠI CHÌ, CADIMI, ĐỒNG, KẼM; SỰ TỒN TẠI CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG THỰC PHẨM VÀ TÁC DỤNG SINH HÓA I Giới thiệu nguyên tố chì tác dụng sinh hóa chì 1.1 Giới thiệu nguyên tố chì 1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất chì 1.1.2 Tính chất vật lí chì 1.1.3 Tính chất hóa học chì 1.2.Trạng thái tự nhiên tác dụng sinh học chì 1.3 Nguy nhiễm độc chì người động vật 1.4 Chì thực phẩm 1.5 Điều kiện nhiễm độc chì thực phẩm 1.5.1 Đồ uống 1.5.2 Rượu vang 1.5.3 Thức ăn 1.5.4 Dụng cụ nấu đựng thức ăn 10 1.6 Chì nhuyễn thể 11 II Giới thiệu nguyên tố kẽm tác dụng kẽm 11 2.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất kẽm 11 2.1.2 Tính chất vật lý 11 2.1.3 Tính chất hóa học 12 2.2 Tác dụng kẽm 13 III Giới thiệu nguyên tố cadimi; trạng thái tự nhiên độc tính 15 3.1 Giới thiệu nguyên tố cadimi 15 3.2.1 Trạng thái tự nhiên ứng dụng 15 3.2.2 Tính độc cadimi 16 3.2.3 Ứng dụng cadimi 19 3.2.4 Cd nhuyễn thể 19 IV Giới thiệu nguyên tố đồng; Vai trò sinh học đồng 20 4.1 Giới thiệu nguyên tố đồng 20 4.2 Vai trò sinh học 20 4.3 Phòng ngừa 21 4.4 Tính chất độc hại đồng 21 B TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ LOẠI NHUYỄN THỂ HAI MẢNH VỎ 22 I Sò huyết 22 I.1 Hình thái 22 I.2 Phân bố môi trường sống 22 I.3 Đặc điểm sinh học 23 II Ngao 23 II.1 Hình thái 23 II.2.Phân bố môi trường sống 24 II.3 Đặc điểm sinh học 24 III Nghêu lụa 25 III.1 Hình thái 25 III.2 Phân bố môi trường sống 25 IV Các giá trị kinh tế nguyễn thể 25 C.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU ĐỂ PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG TRONG THỰC PHẨM 27 I Phương pháp vơ hóa mấu ướt 29 II.Phương pháp vơ hóa mẫu khơ 30 III.Phương pháp vô hóa mẫu khơ – ướt kết hợp 31 D.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG 32 I Phương pháp chuẩn độ Complexon 32 II Phương pháp đo quang 33 III Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử 34 IV Phương pháp phân tích cực phổ 35 4.1 Đặc điểm chung 35 4.2 Cơ sở phương pháp cực phổ 36 4.3 Phạm vi ứng dụng phương pháp phân tích cực phổ 36 4.4 Quá trình phương pháp phân tích cực phổ 37 4.5 Phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân 37 4.6 Phương pháp phân tích định lượng 39 4.6.1 Phương pháp mẫu tiêu chuẩn 39 4.6.2 Phương pháp đường chuẩn 39 4.6.3 Phương pháp thêm chuẩn 40 PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 41 I Dungh cụ, thiết bị, hóa chất 41 II Pha chế dung dịch 41 2.1 Pha chế dung dịch Pb2 42 2.2 Pha chế dung dịch Zn 2 42 2.3 Pha chế dung dịch Cd 2 42 2.4 Pha chế dung dịch Cu 2 42 2.5 Các dung dịch khác 42 III Chuẩn bị mẫu xữ lý mẫu 43 3.1 Lấy mẫu 43 3.2 Chuẩn bị mẫu để vơ hóa mẫu 43 3.3 Địa điểm lấy mẫu 44 3.4 Xữ lý mẫu 44 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 I Điều kiện chung để xác định đồng thời hàm lượng chì, cadimi, kẽm, đồng số lồi nhuyễn thể Nghệ An phương pháp Von –Ampe hòa tan anot 47 Kết xác định chì 51 Kết xác định cadimi 52 Kết xác định kẽm 53 Kết xác định đồng 53 KẾTLUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………56 MỞ ĐẦU Nhuyễn thể loại thực phẩm cao cấp giàu đạm Chúng cung cấp nguyên tố vi lượng cho thể Nhưng với hàm lượng đủ lớn số kim loại gây độc cho thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái Nhuyễn thể hai mảnh vỏ thường sống cố định điểm, hơ hấp mang, có đời sống lọc nước nên chúng tích lũy nhiều kim loại nặng nhiều chất khác thể Bởi môi trường biển thùng chứa nhiều kim loại nặng Vì vậy, loại nhuyễn thể chẳng hạn trai sị tích lũy cadimi thể chúng gấp 100000 lần cao nước mà sống Do đó, chúng đặc trưng cho mức độ nhiễm chất độc hại khu vực Xác định hàm lượng kim loại nặng có nhuyễn thể đánh giá mức độ nhiễm biển độc chất kim loại nặng Các kim loại nặng đồng, chì, cadimi, kẽm thường tồn nhuyễn thể với hàm lượng lớn Sự tồn chì, cadimi hàm lượng vượt giơí hạn cho phép ảnh hưởng xấu tới sức khỏe Còn đồng, kẽm tồn với hàm lượng cho phép có tác dụng tốt, lớn gây ảnh hưởng đến sức khỏe người Kiểm soát hàm lượng kim loại nặng thực phẩm nói chung nhuyễn thể nói riêng giúp sử dụng nguồn thực phẩm tự nhiên bổ sung cách an tồn Có nhiều phương pháp xác định Cu, Pb, Cd, Zn như: phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử, phương pháp chuẩn độ tạo phức, phương pháp trắc quang, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp cực phổ, phương pháp Von – Ampe hịa tan anot…Trong đó, phương pháp Von – Ampe hịa tan anot phương pháp cho độ nhạy, độ xác, độ lặp lại phép đo cao nên dùng để xác định hàm lượng bé, trung bình hàm lượng lớn với nguyên tố đặc biệt, nguyên tố vi lượng phép đo cho kết xác Vì lý chúng tơi chọn phương pháp Von – Ampe hòa tan anot để ngiên cứu đề tài: “ Xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi, kẽm nhuyễn thể biển Diễn Thành – Diễn Châu sông Lam Nghệ An ” PHẦN 1: TỔNG QUAN A CÁC KIM LOẠI CHÌ, CADIMI, ĐỒNG, KẼM; SỰ TỒN TẠI CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG THỰC PHẨM VÀ TÁC DỤNG SINH HÓA [1], [ 5], [7], [ 9], [10], [11], [12], [14], [26] I Giới thiệu ngun tố chì tác dụng sinh hóa chì I.1 Giới thiệu nguyên tố chì I.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất chì Kí hiệu hóa học chì: Pb Số hiệu ngun tử: 82 Khối lượng nguyên tử: 207,2 Lớp electron cùng: f 14 5d10 6s p Thể ion hóa: 7,416 eV Nhiệt độ nóng chảy: 327, 460 C Nhiệt độ sôi: 17490 C Khối lượng riêng: 11,34 g / cm3 Độ âm điện: 2,33 I.1.2 Tính chất vật lí chì Chì thể rõ rệt tính kim loại Nó tồn dạng kim loại với kiểu lập phương Pb kim loại màu xám thẫm Là kim loại dẫn điện, mềm, dùng móng taycó thể rạch được, dễ dát mỏng Pb hợp chất chì độc Chúng nguy hiểm chỗ khó có phương tiện để cứu chữa bị nhiễm độc lâu dài cần cẩn thận tiếp xúc với chúng I.1.3 Tính chất hóa học chì Ở điều kiện thường, chì bị oxi hóa tạo thành lớp oxít màu xám xanh bao bọc mặt bảo vệ cho chì khơng tiếp tục bị oxi hóa Mẫu lấy đem vào phịng thí nghiệm Tại phịng thí nghiệm chất bẩn rửa sach nước cất lần Sau dùng dao lấy phần mơ thịt chuẩn bị để đưa vào phịng phân tích Chuẩn bị mẫu để vơ hóa mẫu theo nhóm sau: Nhóm 1: gồm trai nước ngọt, nghêu, sị ( nhuyễn thể mảnh võ ): Sau dùng nước cất lần rữa chất bẩn bám võ Tiếp theo yieens hành dùng lưỡi dao ấn vào phía ngồi khép võ chuyển lưỡi dao phía Sau lách đường thẳng, tách võ ra, không cố gắng mỡ võ cách đập vỡ võ Nếu khép cắt võ mỡ dễ dàng Dung dao inox thứ lấy nhuyễn thể ý khơng chạm vào võ Sau để nước đêm xữ lý mẫu tiến hành nghiềm nhỏ cho vào bát sứ., chư xữ lý bảo quản tủ lạnh – C Nhóm 2: Ốc nước ngọt: dùng kéo cắt phần đầu nhọn ốc sau dùng tăm nhọn lấy phần nhuyễn thể Sau tiến hành nghiền nhỏ cho vào bát sứ Để nước đêm xữ lý mẫu, chưa xữ lý bão quản tủ lạnh – C 3.3 Địa điểm lấy mẫu - Sông Lam - Nghệ An 3.4 Xử lý mẫu Phân hủy mẫu trình quan tronhj định độ xác phương pháp phân tích Trên thực tế có nhiều phương pháp phân hủy mẫu nhiên chọn phương pháp khô ướt kết hợp Phương pháp khô ướt kết hợp: tiết kiệm dung mơi, tránh nhiễm bẩn mẫu phân tích vad không nhiều thời gian đuổi dung môi dư Cân 20 g nhuyễn thể nghiền mịn cho vào bát thach anh sau cho vào 10 ml HNO3 đặc, ml Mg ( NO3 )2 10 %, vaf ml HClO4 đặc, tiến hành đun bếp điện mẫu thành than đen Sau đem nung lò nung nhẹ cho tan hết đuổi hết axit dư đến muối khan 44 Phân hủy mẫu trình quan tronhj định độ xác phương pháp phân tích Trên thực tế có nhiều phương pháp phân hủy mẫu nhiên chọn phương pháp khô ướt kết hợp Phương pháp khô ướt kết hợp: tiết kiệm dung môi, tránh nhiễm bẩn mẫu phân tích vad khơng nhiều thời gian đuổi dung môi dư Cân 20 g nhuyễn thể nghiền mịn cho vào bát thach anh sau cho vào 10 ml HNO3 đặc, ml Mg ( NO3 )2 10 %, vaf ml HClO4 đặc, tiến hành đun bếp điện mẫu thành than đen Sau đem nung lị nung nhẹ cho tan hết đuổi hết axit dư đến cịn muối khan Bảng 2.1: Bảng xử lý mẫu Kí hiệu mẫu Mẫu trắng Mẫu ốc Mẫu trai 20 20 Khối lượng nhuyễn thể (g) Các hóa chất cho vào 10mlHNO3 đặc + 5ml 10mlHNO3 đặc + 5ml 10mlHNO3đặc + 5ml trước đuntrên bếp MgNO3 10% + 1ml MgNO3 10% + 1ml MgNO3 10% + 1ml điện Nhiệt độ nung (0C) Thời gian nung (h) HClO4 đặc HClO4 đặc HClO4 đặc 470 470 470 2 (trong lị nung) 45 Quy trình phân tích sau: Cân 20g 10ml HNO3 đặc, 5ml H230% 5ml Mg (NO3)2 10%, 1ml HCLO4 Than đen Nhiệt độ nung 4700C thời gian nung Tro Trắng Hoàn tan 10ml HNO310% đun nhẹ cho tan hết đuổi hết axit dư Muối ấm Định mức nước cất lên 50ml Dung dịch phân tích Đo Hình 2.1: Sơ đồ xử lý mẫu theo phương pháp khô – ướt kết hợp 46 PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN I Điều kiện chung để xác định đồng thời hàm lượng chì, cadimi, kẽm, đồng số loài nhuyễn thể Nghệ An phương pháp Von – Ampe hòa tan anot - Điện cực làm việc giọt treo thủy ngân HMDE - Điện cực so sánh điện cực Ag/AgCl - Điện cực phù trợ Pt - Phương pháp định lượng: Phương pháp thêm chuẩn - Số lần thêm: - Cỡ giọt: - Tốc độ khuấy: 2000 rpm - Quét từ - 1,2V đến – 0,7V - Biên độ xung: 0,05V - Thời gian bước thế: 0,04s - Bước thể: 0,006V - Tốc độ quét thể: 0,15V/s - Thời gian sục khí: 300s - Thời gian sục khí cho lần thêm dung dịch chuẩn: 30s - Thời gian điện phân: 30s - Thời gian cân bằng: 5s II Kết xác định đồng thời hàm lượng chì, cadimi, kẽm, đồng số lồi nhuyễn thể Nghệ An phương pháp Von – Ampe hòa tan anot Sau xử lý tiến hành định mức, điều chỉnh pH phù hợp tiến hành đo máy phương pháp Von – Ampe hòa tan anot Cụ thể phép đo sau: Phép đo 1: Lấy 0,05ml mẫu Ngao to xử lý mẫu định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng  tiến hành phân tích đồng thời chì, cadimi, đồng kẽm với điều kiện chọn phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân thu hình 14 bảng 13 đến bảng 16 47 Phép đo 2: Lấy 0,05ml mẫu Ngao nhỏ xử lý mẫu định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng  tiến hành phân tích đồng thời chì, cadimi, đồng kẽm với điều kiện chọn phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân thu hình 15 bảng 14 đến bảng 16 Phép đo 3: Lấy 0,05ml mẫu Sò huyết to xử lý định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng  tiến hành phân tích đồng thời chì, cadimi, đồng kẽm với điều kiện chọn phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân thu hình 156 bảng 14 đến bảng 16 Phép đo 4: Lấy 0,05ml mẫu Sò huyết nhỏ xử lý định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng  tiến hành phân tích đồng thời chì, cadimi, đồng kẽm với điều kiện chọn phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân thu hình 157 bảng 14 đến bảng 16 Phép đo 5: Lấy 0,05ml mẫu Trắng xử lý định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng  tiến hành phân tích đồng thời chì, cadimi, đồng kẽm với điều kiện chọn phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân thu hình 18 bảng 14 đến bảng 16 Từ phép đo ta thu đường cong Von – Ampe hòa tan anot thu hòa tan đồng thời hàm lượng chì, cadimi, đồng kẽm mẫu trắng mẫu thực sau: 48 Determination of Pb,Cu with HMDE Trang -Nhan-Hai 500n Zn 400n I (A) 300n 200n 100n Cd Pb -0.60 -0.40 Cu -1.20 -1.00 -0.80 -0.20 U (V) Hình 3.1 Đường cong Von – Ampe hồ tan anot mẫu trắng Determination of Pb,Cu with HMDE So nho - Hai 600n Zn I (A) 400n 200n Cd Cu Pb -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 U (V) Hình 3.2 Đường cong Von – Ampe hồ tan anot mẫu so nhỏ 49 Determination of Pb,Cu with HMDE So to -Hai 800n Zn I (A) 600n 400n 200n Cd Cu Pb -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 U (V) Hình 3.3 Đường cong Von – Ampe hoà tan anot mẫu so to Determination of Pb,Cu with HMDE Ngao nho -Hai 800n Zn I (A) 600n 400n 200n Cd Cu Pb -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 U (V) Hình 3.4 Đường cong Von – Ampe hoà tan anot mẫu ngao nhỏ 50 Determination of Pb,Cu with HMDE Ngao to Hai 800n Zn I (A) 600n 400n 200n Cd Cu Pb -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 U (V) Hình 3.5 Đường cong Von – Ampe hoà tan anot mẫu ngao to Kết xác định chì Bảng 3.1: Kết xác định hàm lượng chì (Pb) Ngao, Sị, Nghệ An Hàm lượng Pb Địa điểm lấy Ngày lấy Loài nhuyễn Chiều dài mẫu mẫu vỏ (mm 08/08/2011 Ngao to 50-52 08/08/2011 Ngao nhỏ 45-47 0,78 Cửa Lị trung bình (  g / g khối lượng ướt) 08/08/2011 Sò to 81-83 0,70 08/08/2011 Sò nhỏ 40-50 0,74 Gới hạn cho phép theo quy định 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007 51 < 1,5  g / g Nhận xét: - loài nhuyễn thể nghiên cứu hầu hết nằm giới hạn cho phép (trừ mẫu ngao to co hàm lượng Pb vượt gới hạn cho phép) - Hàm lượng chì lồi nhuyễn thể khác khác - Hàm lượng chì loại chênh lệch Cao là: ngao to  g / g khối lượng ướt, thấp so to 0,70  g / g khối lượng ướt Kết xác định cadimi Bảng 3.2: Kết xác định hàm lượng cadimi (Cd) Ngao, Sò, Nghệ An Địa điểm Ngày lấy lấy mẫu mẫu Cửa Lị Lồi nhuyễn Chiều dài vỏ Hàm lượng Pb trung bình (mm (  g / g khối lượng ướt) 08/08/2011 Ngao to 50-52 3,37 08/08/2011 Ngao nhỏ 45-47 0,47 10/08/2011 Sò to 81-83 0,62 10/08/2011 Sò nhỏ 40-50 0,61 Giới hạn cho phép theo quy định TCVN: 46/2007/QĐ-