loại nặng trong thực phẩm [4, 8]
Xử lý mẫu là giai đoạn đầu tiên nhng cũng rất quan trọng của quá trình phân tích. Dù chỉ sai sót rất nhỏ trong giai đoạn xử lý mẫu cũng dẫn đến sai số cho kết quả phân tích có khi còn làm cho sai số lớn. Vì vậy mọi cách xử lý mẫu để phân tích đều phải tuân thủ các điều kiện của QA/QC, và đảm bảo các yêu cầu cụ thể sau:
* Lấy đợc hoàn toàn, không làm mất chất phân tích.
* Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu do bất kỳ nguồn nào.
* Kết quả xử lý phải phù hợp với phơng pháp phân tích đã chọn.
* Dùng các hoá chất phải đảm bảo có độ sạch đúng yêu cầu, mục đích phân tích và mức độ phân tích.
* Không đa thêm các chất có ảnh hởng vào mẫu.
* Có thể tách hay làm giàu đợc mẫu cần phân tích thì càng tốt.
Trong khi xử lý hay phân huỷ mẫu, có thể có rất nhiều quá trình vật lý và các phản ứng hoá học có thể xảy ra đồng thời, tuỳ thuộc vào mỗi loại chất màu, thành phần của mẫu và các chất đợc cho vào dùng để xử lý mẫu. Trong quá trình xử lý mẫu có thể xảy ra các quá trình sau:
Quá trình oxy hoá khử làm thay đổi hoá trị, chuyển đổi dạng, làm tan vỡ cấu trúc của các vật chất mẫu ban đầu, để giải phóng chất phân tích về dạng hợp chất tan trong dung dịch.
Sự đốt cháy phá huỷ các chất hữu cơ và mùn tạo ra khí CO2, NOx, SO2, nớc và giải phóng các kim loại trong chất hữu cơ ban đầu, đa chúng về dạng các hợp chất hay muối có thể tan trong axit.
Sự tạo ra các hợp chất phức bền, ít phân ly làm tan chất mẫu, tạo ra các phức dạng tan của các chất phân tích trong dung dịch (dung môi) qua đó mà hoà tan chất mẫu.
Tạo ra các hợp chất dễ bay hơi, làm mất đi anion trong phân tử chất mẫu ban đầu,làm mẫu bị phân huỷ tạo ra các chất khác tan trong dung dịch axit hay kiềm, hay trong nớc.
Sự kết tinh, hay kết tủa chất phân tích dới dạng hợp chất khác, làm chất phân tích đợc tách ra khỏi chất mẫu ban đầu chuyển sang dạng hợp chất mới mà chúng ta lấy đợc chúng ra khỏi mẫu ban đầu.
Trong quá trình xử lý và phân huỷ mẫu có thể có các phản ứng hoá học xảy ra nh: Các phản ứng oxy hoá khử, phản ứng thuỷ phân, phản ứng tạo phức, phản ứng hoà tan, phản ứng kết tủa,…của các phân tử chất mẫu với dung dịch axit phân huỷ mẫu, và các phần tử có trong mẫu với nhau.
Trong thực tế tuỳ thuộc vào từng loại mẫu cụ thể, mục đích, phơng pháp phân tích mà ta lựa chọn phơng pháp xử lý mẫu cụ thể phù hợp. Sau đây là một số phơng pháp xử lý mẫu đợc dùng trong phân tích hoá học:
1.5.1. Kỹ thuật vô cơ hoá ớt [4]
Xử lý mẫu bằng axit mạnh đặc và có tính oxy hoá: Dùng axit mạnh và đặc (HCl, H2SO4), hay axit mạnh đặc có tính oxy hoá mạnh (HNO3, HClO4), hay hỗn hợp 2 axit (HNO3, H2SO4), hay hỗn hợp 3 axit (HNO3, H2SO4, HClO4), để phân huỷ mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình kendan hay trong ống nghiệm. Tuỳ từng loại mẫu và tuỳ từng loại dụng cụ, thiết bị phá mẫu mà lợng axit và thời gian phá huỷ mẫu khác nhau từ vài giờ đến hàng vài chục giờ. Nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần 50-60 phút. Dới tác dụng của axit đặc và nhiệt độ,có thể xảy ra một số quá trình vật lý và hoá học nh phản ứng oxy hoá khử, phản ứng thuỷ phân…
1.5.2. Kỹ thuật vô cơ hoá khô
Nguyên tắc: Kỹ thuật tro hoá khô là kỹ thuật nung để xử lý mẫu, song thực chất chỉ là bớc đầu tiên của quá trình xử lý mẫu. Vì sau khi nung mẫu bã còn lại phải đợc hoà tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp, thì mới chuyển đợc các chất phân tích vào dạng dung dịch, để sau đó xác định nó theo một phơng pháp đã chọn. Quá trình nung xử lý mẫu có thể không thêm chất phụ gia, chất bảo vệ, hay có thêm các chất này vào mẫu, để trợ giúp cho việc nung xảy ra đợc tốt hơn, nhanh hơn và bảo vệ đợc chất phân tích không bị mất.
1.5.3. Kỹ thuật vô cơ hoá khô ớt kết hợp
Nguyên tắc của kỹ thuật này là mẫu đợc nung trong chén hay cốc nung mẫu. Trớc tiên ngời ta xử lý ớt sơ bộ trong cốc hay chén nung bằng một lợng nhỏ axit và chất phụ gia để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của các hợp chất mẫu, và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó mới đem nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì thế lợng axit dùng để xử lý chỉ bằng 1/4 hay 1/3 l- ợng cần dùng cho xử lý ớt. Nh thế sẽ ít tốn axit tinh khiết cao. Sau đó đem nung
một số kim loại khi nung. Do đó đã tận dụng đợc u điểm của cả hai kỹ thuật xử lý ớt và khô nhất là giảm bớt đợc các hoá chất tinh khiết cao khi tro hoá ớt, dung dịch thu đợc trong và sạch hơn tro hoá ớt.
Ưu điểm của kỹ thuật vô cơ hoá khô ớt kết hợp:
+ Hạn chế đợc sự mất mát của một số chất phân tích.
+ Sự tro hoá là triệt để, sau khi hoà tan tro sẽ có dung dịch mẫu trong. + Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao.
+ Thời gian xử lý tro hoá nhanh hơn tro hoá ớt.
+ Không phải đuổi axit d lâu nên hạn chế đợc sự nhiễm bẩn do môi tr- ờng.
+ Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại. + Không cần trang bị phức tạp nh lò vi sóng đắt tiền.
Chơng 2
PHƯƠNG PHáP THựC NGHIệM
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất2.1.1. Thiết bị, dụng cụ 2.1.1. Thiết bị, dụng cụ
- Máy cực phổ 797VA Computrace (Metrohm Thụy Sĩ). - Máy đo pH.
- Bếp điện, lò nung. - Bát thạch anh. - Máy xay phân tích.
- Pipet chia độ đến 0,1ml, 5ml, 10ml.
- Bình định mức 10ml, 50ml, 100ml, 500ml. - Cốc thủy tinh, chậu thủy tinh.
- Phễu thủy tinh. - Giấy lọc. - Phễu thủy tinh. - Bình tam giác.
- Chai thủy tinh hoặc chai nhựa có nút. - Kẹp gỗ.
- Dao inox.
2.1.2. Hóa chất
Các dung dịch gốc Zn2+ 1000ppm, Pd2+ 1000ppm, Cd2+ 1000ppm, Cu2+ 1000ppm, HCl đặc, CH3COOH, Mg(NO3)2, NH3 đặc, nớc cất hai lần.Các hóa chất thuộc loại tinh khiết phân tích của Merck.
2.1.3. Pha chế dung dịch
2.1.3.1. Pha chế dung dịch Mg(NO3)2 10%
Cân chính xác 10g Mg(NO3)2 sau đó cho vào bình định mức 100ml, thêm 90ml nớc cất hai lần ta thu đợc dung dịch Mg(NO3)2 10%.
2.1.3.2. Pha chế dung dịch H2SO4 75 %
Hút chính xác 100 ml dung dịch H2SO4 98% (d= 1,8361 g/ml) cho vào bình định mức 250 ml, thêm vào 56,31ml nớc cất hai lần ta đợc dung dịch H2SO4 75%.
2.1.3.3. Pha chế dung dịch HCl 2%
Hút chính xác 10 ml dung dịch HCl 37,3% (d= 1,185g/ml) cho vào bình tam giác 250ml, thêm vào 209,15 ml nớc cất hai lần ta đợc dung dịch HCl 2%.
2.1.3.4. Pha dung dịch HCl 1/1
Hút chính xác 50ml dung dịch HCl 37,3% cho vào bình tam giác 250ml, thêm vào 50ml nớc cất hai lần ta đợc dung dịch HCl 1/1.
2.2. Lấy mẫu và xử lý mẫu (phân hủy mẫu) BẰNG phơng pháp khô ớt kết hợp
2.2.1. Lấy mẫu
Để đánh giá thực trạng d lợng chì, cadimi, đồng và kẽm trong nhuyễn thể hai mảnh tại vùng biển Cửa Lò-Nghệ An, chúng tôi tiến hành mua mẫu tại chợ Hải Sản ở thị xã Cửa Lò.
2.2.2. Chuẩn bị mẫu
Mẫu sau khi lấy nếu ở gần thì chuyển ngay về phòng thí nghiệm. Nếu ở xa phòng thí nghiệm thì phủ bùn và bảo quản chỗ mát.
Tại phòng thí nghiệm các chất bẩn bám ngoài vỏ đợc rửa sạch bằng nớc cất hai lần, tách lấy phần mô.
2.2.3. Xử lý mẫu
Phân hủy mẫu là quá trình rất quan trọng quyết định độ chính xác của phép phân tích. Trên thực tế có rất nhiều phơng pháp phân hủy mẫu, tuy nhiên chúng tôi chọn phơng pháp khô ớt kết hợp với mục đích vừa tiết kiệm dung môi
vừa tránh nhiễm bẩn mẫu phân tích và không mất nhiều thời gian đuổi dung môi d. Căn cứ vào tình hình thực tế tôi chọn quy trình xử lý mẫu nh sau:
Lấy 5 g mẫu tơi cho vào bát thạch anh hoặc bát sứ, thêm vào 15ml H2SO4 75% và 3ml Mg(NO3)2 10% trộn đều và đun trên bếp điện cho sôi nhẹ và đun từ từ cho đến khô và thành than đen. Sau đó đem nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 450- 500oC, sau đó nung ở 530oC cho mẫu tro hóa đến bã không còn đen (tro trắng). Sau đó hòa tan tro thu đợc trong 15ml HCl 1/1 đun nóng cho mẫu tan hết, làm bay hơi hết axit d đến còn muối ẩm, định mức thành 25ml bằng HCl 2%. Đây là dung dịch mẫu để xác định các kim loại nói trên bằng phơng pháp cực phổ.
Quy trình phân tích nh sau:
Hình 2.1: Sơ đồ xử lý mẫu 5g mẫu Than đen Tro trắng Nung 3 giờđầu ở 450 - 500oC Sau đó nung ở 5300C +15ml H2SO4 75% +3ml Mg(NO3)2 10%
Đun hoặc sấy trên bếp điện
Đo Dung dịch phân tích Muối ẩm Định mức thành 25ml bằng HCl 2%.
Hòa tan trong 15ml HCl 1/1. Đun nóng cho mẫu tan hết
Chơng 3
KếT QUả Và THảO LUậN
3.1. Điều kiện chung để xác định đồng thời hàm lợngchì, cadimi, kẽm, đồng trong một số loài nhuyễn thể chì, cadimi, kẽm, đồng trong một số loài nhuyễn thể bằng phơng pháp cực phổ
* Điện cực làm việc là giọt treo thủy ngân HMDE.
* Điện cực so sánh là điện cực Ag/AgCl.
* Điện cực phù trợ Pt.
* Phơng pháp phân tích: Phơng pháp thêm chuẩn.
* Số lần thêm: 2.
* Cỡ giọt: 4.
* Tốc độ khuấy: 2000 rpm.
* Quét thế từ -1,2V đến -0,7V.
* Biên độ xung: 0,05V.
* Thời gian mỗi bớc thế: 0,04s.
* Bớc thế: 0,0006V.
* Tốc độ quét thế: 0,15V.
* Thời gian sục khí: 300s.
* Thời gian sục khí cho mỗi lần thêm dung dịch chuẩn: 30s.
* Thời gian điện phân: 60s.
* Thời gian cân bằng: 5s.
3.2. Kết quả xác định đồng thời hàm lợng chì, cadimi, kẽm, đồng trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò bằng phơng pháp cực phổ
Phép đo: Lấy 0,05ml mẫu phân tích đã đợc xử lý theo phơng pháp ở trên định mức đến 10ml, điều chỉnh pH trong khoảng 1-2 và tiến hành phân tích
đồng thời đồng, chì, cadimi, kẽm với các điều kiện đã chọn ở trên bằng phơng pháp cực phổ hòa tan anot thu đợc kết quả ở các bảng dới.
3.2.1. Kết quả xác định hàm lợng chì
Bảng 3.1: Kết quả xác định hàm lợng chì (Pb) trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò
Địa điểm lấy mẫu
Ngày
lấy mẫu Loài nhuyễn thể
Chiều dài vỏ (mm) Hàm lợng trung bình (àg/g khối l- ợng tơi) Vùng biển Cửa Lò 01/01/2010 Sò lông (Anadara subcrenata) 30 - 45 0,0291 18 - 25 0,0124 Ngao vân (Meretrix lusoria) 25 - 35 0,2421 Sò (Anadara) 20 - 30 0,3221 Giới hạn cho phép theo qui định
867/BYT/1998 < 2 àg/g
Nhận xét:
Các kết quả thu đợc cho thấy hàm lợng Pb trong các mẫu nhuyễn thể đ- ợc xác đ nh ị thấp hơn nhiều so với giới hạn cho phép. Kết quả này cho phép rút ra nhận xét ban đầu về sự tích luỹ Pb thấp trong các loài nhuyễn thể nghiên cứu.
3.2.2. Kết quả xác định hàm lợng cadimi
Bảng 3.2: Kết quả xác định hàm lợng cadimi (Cd) trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò
Địa điểm lấy mẫu
Ngày
lấy mẫu Loài nhuyễn thể
Chiều dài vỏ (mm) Hàm lợng trung bình (àg/g khối l- ợng tơi) Vùng biển Cửa Lò 01/01/201 0 Sò lông (Anadara Subcrenata) 30 - 45 1,4335 18 - 25 0,3424 Ngao vân (Meretrix lusoria) 25 - 35 0,2501 Sò(Anadara) 20 - 30 0,1872 Giới hạn cho phép theo qui định
867/BYT/1998 < 1 àg/g
Nhận xét:
Các kết quả thu đợc cho thấy hàm lợng Cd trong các mẫu nhuyễn thể đ- ợc xác định khá cao so với hàm lợng Cd trong các thực phẩm khác, nhng vẫn nằm trong giới hạn cho phép (trừ mẫu sò lông to, hàm lợng Cd vợt quá giới hạn cho phép). Kết quả này cho phép rút ra nhận xét ban đầu về sự tích luỹ Cd khá cao trong các loài nhuyễn thể nghiên cứu, tuy nhiên để có thể đa ra kết luận chính xác hơn cần phải có các công trình nghiên cứu có tính hệ thống.
3.2.3. Kết quả xác định hàm lợng kẽm
Bảng 3.3:Kết quả xác định hàm lợng kẽm (Zn) trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò
Địa điểm lấy mẫu
Ngày
lấy mẫu Loài nhuyễn thể
Chiều dài vỏ (mm) Hàm lợng trung bình (àg/g khối l- ợng tơi) Vùng biển Cửa Lò 01/01/2010 Sò lông (Anadara Subcrenata) 30 – 45 10,0000 18 – 25 6,8520 Ngao vân (Meretrix lusoria) 25 - 35 17,8000 Sò (Anadara) 20 – 30 18,7000 Giới hạn cho phép theo qui định
867/BYT/1998 < 50 àg/g
Nhận xét:
- Hàm lợng kẽm (Zn) xác định đợc trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò đều cao so với cỏc loại thực phẩm khỏc, cho thấy đõy là một loại thực phẩm giàu Zn, là nguồn cung cấp Zn rất tốt cho cơ thể.
3.2.4. Kết quả xác định hàm lợng Đồng
Bảng 3.4: Kết quả xác định hàm lợng đồng (Cu) trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò
Địa điểm lấy mẫu
Ngày
lấy mẫu Loài nhuyễn thể
Chiều dài vỏ (mm) Hàm lợng trung bình (àg/g khối l- ợng tơi) Vùng biển Cửa Lò 01/01/2010 Sò lông (Anadara Subcrenata) 30 - 45 2,6200 18 - 25 0,8560 Ngao vân (Meretrix lusoria) 25 - 35 12,7000 Sò (Anadara) 20 - 30 11,605 Giới hạn cho phép theo qui định
867/BYT/1998 < 20 àg/g
Nhận xét:
- Hàm lợng đồng (Cu) xác định đợc trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò đều nằm trong giới hạn cho phép (<20 àg/g khối lợng tơi).
3.3. Các đờng cong cực phổ đồ thu đợc khi hòa tanđồng thời hàm lợng đồng, chì, cadimi, kẽm trong mẫu đồng thời hàm lợng đồng, chì, cadimi, kẽm trong mẫu trắng và mẫu thực
Hình 3.1: Đờng cong Vôn – Ampe hoà tan đồng thờihàm lợng chì, cadimi,
kẽm, đồng trong mẫu trắng
Hình 3.2:Đờng cong Vôn – Ampe hoà tan đồng thờihàm lợng chì, cadimi,
Hình 3.3: Đờng cong Vôn – Ampe hoà tan đồng thờihàm lợng chì, cadimi, kẽm, đồng trong mẫu sò lông trởng thành
Hình 3.4: Đờng cong Vôn – Ampe hoà tan đồng thờihàm lợng chì, cadimi,
Hình 3.5: Đờng cong Vôn – Ampe à tan đồng thờihàm lợng chì, cadimi, kẽm, đồng trong mẫu lông
Từ các kết quả phân tích cho thấy:
- Hàm lợng Pb, Cd, Zn và Cu đều nằm trong giới hạn cho phép về mức độ an toàn thực phẩm theo quy định 867/BYT/1998. Vì vậy chúng tôi có thêt kết luận rằng, không có sự ô nhiễm kim loại nặng trong vùng biển Cửa Lò.
- Hàm lợng Pb, Cd, Zn và Cu trong các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ khác nhau là khác nhau. Điều này đợc giải thích trên cơ sở đời sống sinh lý từng loài và tính phàm ăn của chúng thể hiện qua khả năng lọc nớc.
Kết luận
1. Đã tổng quan đợc một số vấn đề:
- Các kim loại nặng Pb, Cd, Cu, Zn tồn tại trong thực phẩm. - Các phơng pháp xác định kim loại nặng Pb, Cd, Zn, Cu.