Xác định hàm lượng kim loại nặng đồng, chì, kẽm, cadimi và mangan trong một số loài nhuyễn thể ở sông, biển vùng nghệ an

1 TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC  - TRỊNH THỊ LUÂN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG KI, LOẠI NẶNG ĐỒNG, CHÌ, KẼM, CADIMI VÀ MANGAN TRONG MỘT SƠ LỒI NHUYỄN THỂ Ở SỒN, BIỂN VÙNG NGHỆ AN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH SƢ PHẠM HÓA HỌC VINH - 2011 TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC  - XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI NẶNG ĐỒNG, CHÌ, KẼM, CADIMI VÀ MANGAN TRONG MỘT SỐ LỒI NHUYỄN THỂ Ở SƠNG, BIỂN VÙNG NGHỆ AN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH : HĨA VƠ CƠ Giáo viên hướng dẫn: TS Phan Thị Hồng Tuyết Sinh viên thực hiện: Trịnh Thị Luân Lớp: 48A – Hóa VINH – 2011 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn em xin bày tỏ lòng biết ơn đến giảng viên, tiến sĩ Phan Thị Hồng Tuyết giao đề tài, hết lòng hƣớng dẫn, bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm q báu cho em suốt q trình hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa Học, Ban giám hiệu trƣờng Đại Học Vinh, thầy cô giáo cô kỹ thuật viên phịng thí nghiệm khoa Hóa hết lịng giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn Tuy nhiên, đề tài cịn có nhiều khuyết điểm, thiếu sót nên mong q thầy bạn góp ý để em học hỏi rút kinh nghiệm từ em tích lũy đƣợc kinh nghiệm quý báu cho công tác nghiên cứu sau Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn đến tất ngƣời quan tâm, giúp đỡ em hoàn thành luận văn Vinh, năm 2011 Tác giả: Trịnh Thị Luân DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1: Các số vật lý chì Bảng 2: Các số vật lý cadimidi Bảng 3: Các số vật lý kẽm Bảng 4: Các số vật lý đồng Bảng 5: Các số vật lý mangan Bảng 6: Giá trị dinh dƣỡng số loài nhuyễn thể 13 Bảng 7: Tiêu chuẩn y tế giới hạn hàm lƣợng kim loại nặng nƣớc ăn 14 Bảng 8: Giới hạn hàm lƣợng tổng số số kim loại số loài đất 16 Bảng 9: Nồng độ tối đa cho số kim loại nặng khơng khí 16 Bảng10: Tác hại kim loại nặng 19 Bảng 11: Hàm lƣợng cadimi lồi trai sị vịnh Akkuyu, Thổ Nhĩ Kỳ 23 Bảng 12: Hàm lƣợng kim loại đồng, kèm số loài nhuyễn thể vùng biển Senegal 23 Bảng 13: Hàm lƣợng kim loại đồng, kèm số loài nhuyễn thể vùng biển Mauritania 23 Bảng 14: Hàm lƣợng chì, cadimi kẽm số mẫu vẹm xanh Lăng Cô – Thừa Thiên Huế 24 Bảng 15: Hàm lƣợng chì cadimi số loài nhuyễn thể vùng biển Đà Nẵng 24 Bảng 16: Bảng lấy mẫu 36 Bảng 17: Bảng thơng tin xử lí mẫu 40 Bảng 18: Kết xác định hàm lƣợng đồng (Cu) số loài nhuyễn thể Nghệ An 42 Bảng 19: Kết xác định hàm lƣợng chì (Pb) số loài nhuyễn thể Nghệ An 43 Bảng 20: Kết xác định hàm lƣợng Cacdimi (Cd) số loài nhuyễn thể Nghệ An 43 Bảng 21: Kết xác định hàm lƣợng kẽm (Zn) số loài nhuyễn thể Nghệ An 44 Bảng 22: Kết xác định hàm lƣợng mangan (Mn) số loài nhuyễn thể Nghệ An 45 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1: Kim loại chì Hình 2: Kim loại cadimidi Hình 3: Kim loại kẽm Hình 4: Kim loại đồng Hình 5: Kim loại mangan Hình 6: Vẹm cỏ xanh 11 Hình 7: Ngao vân 11 Hình 8: Sị huyết 12 Hình 9: Trai lớn 12 Hình 10: Cách cắt khép vỏ trai 37 Hình 11: Mơ trai 37 Hình 12: Mơ trùng trục 37 Hình 13: Sơ đồ xử lý mẫu 39 Hình 14.1: Đƣờng cong cực phổ mẫu trắng 46 Hình 14.2: Đƣờng cong cực phổ mẫu trai sông Lam 46 Hình 14.3: Đƣờng cong cực phổ mẫu trùng trục sông Lam 47 Hình 14.4: Đƣờng cong cực phổ mẫu nghêu Cửa Lị 47 Hình 14.5: Đƣờng cong cực phổ mẫu trắng 48 hình 14.6: Đƣờng cong cực phổ mẫu trai sông Lam 48 Hình 14.7: Đƣờng cong cực phổ mẫu trùng trục sơng lam 49 Hình 14.8: Đƣờng cong cực phổ mẫu nghêu Cửa Lò 49 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN I Giới thiệu kim loại nặng 1.1 Kim loại nặng dạng tồn kim loại nặng môi trƣờng 1.2 Giới thiệu kim loại nặng Pb, Cd, Zn, Cu Mn 1.2.1 Kim loại chì (Pb) 1.2.2 Kim loại cadimi 1.2.3 Kim loại kẽm 1.2.4 Kim loại đồng 1.2.5 Kim loại mangan II Giới thiệu số loài nhuyễn thể 2.1 Đặc điểm chung 2.2 Giá trị kinh tế nhuyễn thể 10 2.3 Một số loài nhuyễn thể tiêu biểu 10 2.3.1 Vẹm 10 2.3.2 Ngao (Nghêu) 11 2.3.3 Sò 12 2.3.4 Trai 12 III Sự xuất kim loại nặng môi trƣờng tích tụ chúng nhuyễn thể 13 3.1 Các kim loại nặng Cu, Zn, Cd, Pb, Mn môi trƣờng 13 3.1.1 Trong môi trƣờng nƣớc 13 3.1.2 Trong môi trƣờng đất 15 3.1.3 Trong khơng khí 16 3.2 Sự tích tụ kim loại nặng lồi nhuyễn thể 17 3.3 Tác hại kim loại nặng 18 3.3.1 Tính chất độc hại chì 19 3.3.2 Tính chất độc hại cadimi 20 3.3.3 Tính chất độc hại kẽm 21 3.3.4 Tính độc hại đồng 21 3.3.5 Tính chất độc hại mangan 22 IV Tình hình nghiên cứu kim loại nặng nƣớc số nƣớc giới 22 4.1 Tình hình nghiên cứu kiểm soát kim loại nặng số nƣớc giới 22 4.2 Tình hình nghiên cứu kiểm soát kim loại nặng nƣớc 24 V Các phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích kim loại thực phẩm nhuyễn thể 25 10 5.1 Yêu cầu chung kỹ thuật xử lý mẫu 25 5.2 Phƣơng pháp vô hóa mẫu khơ 26 5.3 Phƣơng pháp hóa mẫu ƣớt 26 5.4 Phƣơng pháp vơ hóa mẫu khơ ƣớt kết hợp 27 VI Các phƣơng pháp xác định kim loại nặng: Cu, Pb, Cd, Zn, Mn 27 6.1 Phƣơng pháp phổ hấp thụ AAS 27 6.1.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử 27 6.1.2 Nguyên tắc trang bị phép đo AAS 28 6.1.3 Ƣu nhƣợc điểm phép đo 29 6.1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng AAS 30 6.2 Phƣơng pháp cực phổ 30 6.2.1 Cơ sở phƣơng pháp cực phổ 31 6.2.2 Các phƣơng pháp phân tích cực phổ 31 6.2.3 Phƣơng pháp cực phổ xung vi phân 32 PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 35 I Thiết bị, dụng cụ hóa chất .35 1.1 Thiết bị, dụng cụ 35 1.2 Hóa chất 35 1.3 Pha chế dung dịch 36 II Lấy mẫu xử lý mẫu 36 2.1 Lấy mẫu 36 49 2.4 Xử lý mẫu Phân hủy mẫu q trình quan trọng định độ xác phƣơng pháp phân tích Trên thực tế có nhiều phƣơng pháp phân hủy mẫu, nhiên chọn phƣơng pháp khô - ƣớt kết hợp nhằm nhằm mục đích vừa tiết kiệm dung mơi vừa tránh làm nhiễm bẩn mẫu phân tích lại khơng nhiều thời gian đuổi dung môi dƣ Để lập dựng đƣợc phƣơng pháp phân hủy mẫu hai mảnh vỏ tiến hành khảo sát yếu tố: Dung môi, thời gian nung nhiệt độ nung Sau điều kiện tối ƣu để phân hủy mẫu với khối lƣợng 20gam - Dung môi: ml HClO4 đặc, 10ml HNO3 đặc, 5ml H2O2 30%, ml KNO3 - Nhiệt độ nung: 4700C - Thời gian nung: Chúng tơi tiến hành xử lí mẫu theo phương pháp sau : Bao gồm mẫu sau: mẫu trai (sông Lam); Trùng Trục (sông Lam); Nghêu (Cửa Lị) phƣơng pháp đƣợc tiến hành nhƣ sau: Chúng tơi lấy 20 gam mẫu tƣơi cho vào bát sứ, thêm vào 10ml HNO3 đặc, 5ml H2O2 30%, 5ml NaNO3 10% 1ml HClO4 đặc, sau tiến hành đun bếp điện thành than đen Tiếp nung lò nung nhiệt độ 4700 C thời gian mẫu tro hóa trắng Sau hồn tan tro thu đƣợc 10ml HNO3 10% đun nhẹ cho mẫu tan hết, làm bay hết axit dƣ đến muối khan định mức nƣớc cất hai lần thành 50ml ta thu đƣợc dung dịch phân tích đem đo máy cực phổ Chú ý : Nếu dung dịch phân tích khơng đo đƣợc cần chuyển vào bình polietilen để bảo quản, tránh tạo thành kết tủa hidroxit kim loại 50 Có quy trình phân tích sau : `Cân 20 gam 10 ml HNO3 đặc, ml H2O2 30% ml NaNO3 10%, ml HClO4 Than đen Nhiệt độ nung 4700C Thời gian nung Tro trắng Hòa tan 10 ml HNO3 10%.Đun nhẹ Muối ẩm Cho tan hết đuổi hết axit dƣ Định mức nƣớc cất lên 50 ml Dung dịch phân tích Đo Hình 13: Sơ đồ xử lý mẫu 51 Bảng 17: Bảng thơng tin xử lí mẫu Tên mẫu Các bƣớc tiến Mẫu trai Mẫu trùng trục Mẫu nghêu hành, hóa chất (20gam) (20gam) (20gam) 10 ml HNO3 10 ml HNO3 10 ml HNO3 đặc, ml H2O2 đặc, ml H2O2 đặc, ml H2O2 30%, ml 30%, ml 30%, ml NaNO3 10%, NaNO3 10%, NaNO3 10%, ml HClO4 ml HClO4 ml HClO4 Nhiệt độ nung Nhiệt độ nung Nhiệt độ nung Bƣớc Bƣớc Bƣớc 4700C, thời gian 4700C, thời gian 4700C, thời gian nung nung nung Hòa tan Hòa tan Hòa tan 10 ml HNO3 10 ml HNO3 10 ml HNO3 10% Đun nhẹ 10% Đun nhẹ 10% Đun nhẹ cho tan hết cho tan hết cho tan hết Kết Than đen Tro trắng Muối ẩm đuổi hết axit dƣ đuổi hết axit dƣ đuổi hết axit dƣ Bƣớc Định mức Định mức Định mức nƣớc cất lên 50 nƣớc cất lên 50 nƣớc cất lên 50 ml ml ml Đo máy cực Đo máy cực Đo máy cực Bƣớc Dung dịch phân tích Đo máy phổ phổ phổ cực phổ Computrace Computrace Computrace Computrace 52 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN I Điều kiện chung để xác định đồng thời hàm lƣợng đồng, chì, cadimi, kẽm mangan số loài nhuyễn thể Nghệ An phƣơng pháp cực phổ - Điện cực làm việc giọt thủy ngân HMDE - Điện cực so sánh điện cực Ag/AgCl - Điện cực phù trợ Pt - Phƣơng pháp phân tích: phƣơng pháp thêm chuẩn - Số lần thêm : lần - Cỡ giọt :4 - Tốc độ khuấy : 2000 rpm - Quét từ -1,2 V đến -0,7 V - Biên độ xung : 0,05 V - Thời gian bƣớc : 0,04 s - Bƣớc : 0,0006 V - Tốc độ quét : 0,15V/s - Thời gian sục khí : 300s - Thời gian sục khí cho lần thêm dung dịch chuẩn : 30s - Thời gian điện phân: 60s - Thời gian cân : 5s - pH : 1÷2 II Kết xác định đồng thời hàm lƣợng đồng, chì, cacdimi, kẽm mangan số loài nhuyễn thể Nghệ An phƣơng pháp vơnampe hịa tan xung vi phân Phép đo 1: Lấy 0,05 ml mẫu trai xử lí theo quy trình sơng Lam định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng 1÷2 tiến hành phân tích đồng thời hàm lƣợng đồng, chì, cacdimi, kẽm mangan với điều kiện chọn phƣơng pháp cực phổ vơn – ampe hịa tan xung vi phân thu đƣợc kết bảng 53 Phép đo : Lấy 0,05 m mẫu trùng trục xử lí theo quy trình sơng Lam định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng 1÷2 tiến hành phân tích đồng thời hàm lƣợng đồng, chì, cacdimi, kẽm mangan với điều kiện chọn phƣơng pháp cực phổ vơn–ampe hịa tan xung vi phân thu đƣợc kết Phép đo : Lấy 0,05 m mẫu nghêu xử lí theo quy trình biển Cửa Lị định mức đến 10ml, điều chỉnh pH khoảng 1÷2 tiến hành phân tích đồng thời hàm lƣợng đồng, chì, cacdimi, kẽm mangan với điều kiện chọn phƣơng pháp cực phổ vơn –ampe hịa tan xung vi phân thu đƣợc kết 1.Kết xác định hàm lƣợng đồng Bảng 18 Kết xác định hàm lƣợng đồng (Cu) số loài nhuyễn thể Nghệ An Hàm lƣợng Địa điểm lấy Ngày lấy mẫu mẫu Biển Cửa Lị 14/12/2010 Sơng Lam 14/12/2010 Lồi nhuyễn thể Chiều dài trung bình µ g/g vỏ (mm) khối lƣợng ƣớt Nghêu 30-34 16,20 Trùng trục 49-53 12,48 Trai nƣớc 79-81 11,93 Giới hạn cho phép theo quy định số 46/2007/QĐ-BYT