1.4.4 .Thành phần
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài được tiến hành nhằm các mục tiêu sau:
+ Đưa ra được quy trình xác định nitrat trong rau muống đạt hiệu quả. + Xác định được dư lượng nitrat trong cây rau muống trên sông Đáy thuộc khu vực phường Biên Giang, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội.
+ Xác định được mối tương quan giữa hàm lượng nitrat trong rau muống và nước dùng để trồng rau muống, từ đó tính tốn được lượng nitrat cần thiết trong nước dùng để trồng rau, đảm bảo rau đạt tiêu chuẩn VSATTP.
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: Sông Đáy thuộc khu vực phường Biên Giang, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội.
- Phạm vi chuyên môn: Đề tài tiến hành nghiên cứu đánh giá dư lượng nitrat trong nước và trong cây rau muống tại khu vực nghiên cứu.
2.3. Nội dung nghiên cứu
1. Nghiên cứu thực trạng sản xuất và tiêu thụ rau muống tại phường
Biên Giang, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội.
2. Khảo sát quy trình xác định nitrat trong rau muống bằng phương
pháp phổ hấp thụ phân tử.
3. Xác định dư lượng nitrat trong nước, cây rau muống tại khu vực
nghiên cứu và xây dựng mối tương quan giữa chúng.
- Xác định dư lượng nitrat trong nước dùng để trồng rau muống tại khu vực nghiên cứu.
- Xác định dư lượng nitrat trong rau muống tại khu vực nghiên cứu. - Xây dựng mối quan hệ giữa dư lượng nitrat trong nước và trong cây rau muống tại khu vực nghiên cứu.
22
4. Xác định mức độ tích lũy nitrat trong các bộ phận rễ, thân, lá của cây rau muống tại khu vực nghiên cứu.
+ Xác định dư lượng nitrat trong rễ cây (gồm cả phần thân già) + Xác định dư lượng nitrat trong thân cây (khơng có lá)
+ Xác định dư lượng nitrat trong lá cây
5. Khảo sát sự biến đổi hàm lượng nitrat trong rau muống qua đun nấu.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phƣơng pháp kế thừa và thu thập tài liệu
Phương pháp này được thực hiện dựa trên cơ sở chọn lọc các báo cáo trong nước, ngồi nước có liên quan tới vấn đề nghiên cứu và các số liệu được địa phương cung cấp.
Mục đích của phương pháp nhằm thu thập các số liệu về: + Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu; + Các tài liệu về phương pháp điều tra phân tích có liên quan; + Các tài liệu, báo cáo chuyên đề, đề tài nghiên cứu có liên quan; + Các tiêu chuẩn cần thiết để so sánh kết quả nghiên cứu.
2.4.2. Phƣơng pháp điều tra thực địa kết hợp phỏng vấn ngƣời dân
- Tiến hành khảo sát để lựa chọn các điểm nghiên cứu điển hình: các nguồn gây ô nhiễm và lưu vực sơng có mức độ ô nhiễm cao được dùng để trồng rau muống.
- Khảo sát tồn bộ diện tích trồng rau muống dọc sơng Đáy thuộc khu vực phường Biên Giang, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội để đánh giá thực trạng sản xuất cũng như lựa chọn các điểm lấy mẫu phù hợp.
- Tiến hành phỏng vấn người dân để tìm hiểu quy trình trồng và chăm sóc cây rau muống để từ đó tính tốn được lượng phân đạm sử dụng, sản lượng rau và tình hình tiêu thụ. Số lượng phỏng vấn từ 30 người trở lên.
2.4.3. Phƣơng pháp lấy mẫu tại hiện trƣờng a. Phƣơng pháp lẫy mẫu rau
23
- Vị trí lấy mẫu: Sau khi khảo sát thực địa tồn bộ diện tích đất trồng rau
tại khu vực nghiên cứu, đề tài đã lựa chọn 6 vị trí lấy mẫu dọc theo dịng chảy của sơng (Mo, M1, M2, M3, M4 và M5). Mỗi vị trí cách nhau khoảng 100 m.
- Thời điểm lấy mẫu: Mẫu được lấy vào thời tiết khơ ráo, có nắng, nhiệt
độ và độ ẩm thích hợp.
- Cách lấy mẫu: Tại mỗi vị trí đề tài tiến hành lấy 3 mẫu đơn theo thứ tự
từ gần bờ sông hướng ra giữa dịng sơng (lấy cả ba bộ phận thân, rễ, lá), sau đó rửa sạch bùn đất bám vào cây. Từ 3 mẫu đơn tiến hành gộp lại thành một mẫu hỗn hợp. Như vậy ta sẽ thu được 6 mẫu rau hỗn hợp là Mo, M1, M2, M3, M4 và M5. Các mẫu được đựng trong túi nilông để tránh nhiễm bẩn. Những cây được lấy là những cây sinh trưởng phát triển tốt không bị héo úa, vàng lá.
b. Phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc
- Vị trí lẫy mẫu: Tại mỗi vị trí lấy mẫu rau muống đề tài tiến hành lấy
một mẫu nước, 3 mẫu nước tại mỗi một vị trí được trộn với nhau thành một mẫu hỗn hợp (tương tự như đối với mẫu rau). Mẫu hỗn hợp có thể tích 500 ml được đựng trong chai polyme. Ngồi ra, đề tài cịn tiến hành lấy mẫu nước tại một số nguồn thải gây ơ nhiễm nước có khả năng ảnh hưởng tới cây rau muống trong quá trình trồng.
- Thời điểm lấy mẫu: Mẫu được lấy vào 8 giờ – 10 giờ sáng hoặc từ
2 giờ – 4 giờ chiều vì lúc này sự biến đổi các chất ơ nhiễm trong nước là nhỏ nhất. Mẫu được tiến hành lấy vào những ngày trời khơ ráo, có nắng, có độ ẩm và nhiệt độ thích hợp.
- Bình chứa mẫu: Để đảm bảo yêu cầu cho việc phân tích mẫu nước một
cách chính xác, đề tài lựa chọn chai polyme 500 ml để chứa mẫu. Trước khi lấy mẫu, chai cần phải được rửa sạch bằng xà phịng, sau đó được rửa kỹ bằng nước sạch. Khi tiến hành lấy mẫu cần phải tráng chai 3 lần bằng chính nước cần lấy, sau đó mới lấy mẫu.
- Cách lấy mẫu: Mẫu được lấy ở độ sâu cách mặt nước từ 15 – 20 cm
24
xáo trộn tầng nước. Mẫu nước phải được lấy đầy chai, đặt trong bình xốp ngay, bảo quản bằng đá lạnh và vận chuyển về phòng thí nghiệm. Mẫu bảo quản tối đa trong 24 giờ.
2.4.4. Phƣơng pháp phân tích trong phịng thí nghiệm a. Hóa chất và dụng cụ, thiết bị thí nghiệm
Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
Máy đo quang phổ hấp thụ phân tử UV – WIN Spretro II của Mỹ, máy li tâm Universal của Đức, bếp cách thủy, cốc thủy tinh 250 ml, ống đong,
bình định mức (50 ml, 100 ml), chén sứ, pipet (2 ml, 5 ml, 10ml), đũa thủy
tinh, giấy lọc, giấy quỳ.
Hóa chất
+ Dung dịch NaOH 4%; + Dung dịch Ag2SO4 5%; + Than hoạt tính dạng bột;
+ Axit sunfamic (NH2.SO3H) ρ = 0,75 g/l; + Axit axetic băng (CH3COOH) ρ = 1,05 g/ml; + Dung dịch axit đisunfofenic;
+ Dung dịch NH3 đặc hoặc KOH 12N; + Dung dịch chuẩn nitrat nồng độ 0,01 g/l; + Nước cất.
b. Phƣơng pháp tạo mẫu nghiên cứu
- Đối với mẫu rau muống: Sau khi đem về phịng thí nghiệm, mẫu được
tiến hành rửa sạch bằng nước máy và tráng lại bằng nước cất.
Đối với các mẫu rau hỗn hợp Mo, M1, M2, M3, M4 và M5, tiến hành lấy khoảng 1/7 lượng rau (gồm cả rễ, thân, lá) của mỗi mẫu, sau đó gộp lại tạo thành một mẫu tổ hợp chung của 6 mẫu hỗn hợp trên (M*). Lượng rau còn lại của mỗi mẫu đem băm nhỏ đến 5 mm, trải trên giấy sạch, trộn đều dàn mỏng thành hình vng với kích thước 20 cm x 20 cm. Lấy hai phần theo phương pháp chéo góc, cho vào túi nilon, buộc chặt và đặt trong tủ lạnh để bảo quản.
25
Đối với mẫu rau tổ hợp (M*), tiến hành tách riêng từng bộ phận rễ, thân, lá sau đó băm nhỏ và bảo quản tương tự như đối với các mẫu rau khác. Các mẫu này dùng để xác định sự tích lũy nitrat trong các bộ phận khác nhau của cây rau muống.
- Đối với mẫu nước: Tiến hành phân tích ngay hoặc được bảo quản ở
nhiệt độ 4oC với thời gian bảo quản tối đa 24 giờ.
(Nguồn: Ảnh do tác giả chụp ngày 20/03/2011)
c. Phƣơng pháp xác định nitrat trong nƣớc
26
- Nguyên tắc xác định: Trong môi trường kiềm nitrat phản ứng với axit
đisunfofenic tạo thành phức chất có màu vàng cho độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 410 nm.
- Trình tự phân tích
Lấy 100 ml mẫu nước cho lọc qua giấy lọc để loại bỏ chất rắn. Sau đó cho vào cốc thủy tinh và trung hòa đến pH = 7.
Thêm vào 0,5 ml dung dịch axit sunfamic và 0,2 ml axit axetic, để yên ít nhất 5 phút sau đó cơ cạn trên bếp cách thuỷ. Thêm 2 ml dung dịch axit đisunfofenic vào phần cặn trong chén và dùng đũa thuỷ tinh nhỏ, sạch hoà tan hoàn toàn cặn, nếu cần vừa khuấy vừa đun cách thuỷ. Thêm vào 20 ml nước cất, 6 - 7 ml NH3 đặc hoặc 5 - 6 ml KOH 12N. Chuyển dung dịch vào bình định mức cỡ 100 ml và định mức tới vạch bằng nước cất rồi tiến hành đo mật độ quang ở bước sóng λ = 410 nm.
- Xây dựng đường chuẩn
Để xây dựng đường chuẩn, lấy lần lượt 0; 1; 3; 5; 7; 10 ml dung dịch chuẩn nitrat nồng độ 0,01 g/l cho vào 6 chén sứ. Thêm nước cất đến thể tích 10 ml, trung hịa đến pH = 7 rồi tiếp tục tiến hành các bước như đối với quy trình phân tích mẫu nước.
- Tính tốn kết quả
Dựa vào đường chuẩn thiết lập mối tương quan hàm số Y = aX + b.
Trong đó: X là hàm lượng NO3-
có trong mẫu (mg/l) Y là mật độ quang đo được
Từ đó xác định được hàm lượng NO3-
có trong mẫu nước đem đi phân tích.
d. Phƣơng pháp xác định nitrat trong cây rau muống
Chuyển hóa nitrat từ trong các mơ tế bào thực vật vào nước là một quy trình phức tạp và cần được khảo sát, nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi tiến hành chiết. Năm 2006, Gaya.U I và Alimi.S thuộc Khoa Hóa, trường Đại học Bayero của Nigeria đã nghiên cứu và đưa ra một quy trình chiết nitrat từ thực vật tương đối hiệu quả. Tuy nhiên, hạn chế của quy trình này là tác giả đã sử
27
dụng toluen trong q trình chiết, do đó chi phí cao và dễ gây độc cho người phân tích, ơ nhiễm mơi trường. Mặt khác, trong nghiên cứu, tác giả chỉ nêu khái quát thời gian chiết là 25 phút cho tất cả các loại rau. Trong khi đó, rau muống là loại rau có chứa nhiều chất xơ nên việc chiết nitrat từ rau muống khó khăn hơn so với các loại rau chứa nhiều nước như cải ngọt, cải bắp... Vì vậy, trong quá trình nghiên cứu phân tích, đề tài tiến hành khảo sát lại quy trình cũng như thời gian chiết nitrat tối ưu đối với rau muống. Phương pháp tiến hành như sau:
- Cơ sở của phương pháp
Nitrat được chiết rút ra khỏi các mô của tế bào thực vật (rau muống)
bằng dung dịch kiềm loãng ở 80o
C trong một khoảng thời gian nhất định. Dịch chiết nitrat được tách ra khỏi bã rau bằng cách li tâm và lọc qua giấy lọc. Sau khi xác định được hàm lượng nitrat trong dịch lọc này (trong nước) thì sẽ tính tốn ra được hàm lượng nitrat trong rau.
Yếu tố cản trở qua trình xác định nitrat trong rau đó chính là màu của
dịch lọc (màu xanh), chất hữu cơ trong dịch lọc, ion Cl-
và một số cation kim
loại như Mg2+
, Mn2+. Do đó, trong q trình xác định nitrat trong rau cần phải
khử các chất gây nhiễu trên. Ion Cl-
và các cation kim loại được khử bằng dung dịch Ag2SO4, chất hữu cơ và màu của dịch lọc sẽ được khử bằng than hoạt tính.
- Quy trình tổng quát xác định nitrat trong rau muống
Cân lần lượt chính xác 10 gam rau tươi từ mỗi mẫu đã chuẩn bị ở trên cho vào cối sứ và nghiền đến kích thước đồng nhất 1 mm. Sau đó đưa vào cốc có thể tích 250 ml cùng với 70 ml nước cất và thêm vào đó 2,5 ml NaOH 4%,
đun nóng đến nhiệt độ 80oC và lắc đều trong một khoảng thời gian nhất định.
Lấy cốc ra khỏi bếp, để nguội đến nhiệt độ phòng rồi đem quay li tâm, lọc qua giấy lọc và đưa vào bình định mức có thể tích 100 ml rồi định mức đến vạch.
Lấy 5 ml mẫu thử cho vào chén sứ, thêm vào 1 ml Ag2SO4 5% và 0,2 gam than hoạt tính, lắc đều rồi lọc qua giấy lọc. Dung dịch thu được cho vào
28
chén sứ, trung hòa tới pH = 7 rồi tiếp tục tiến hành các bước như đối với quy trình phân tích mẫu nước.
- Phương pháp xác định thời gian chiết tối ưu đối với rau muống
Do cấu trúc mô các loại thực vật khác nhau là khác nhau nên thời gian chiết rút nitrat ra khỏi mô tế bào thực vật là không giống nhau. Những loại thực vật có hàm lượng nước cao (rau cải ngọt, rau cải bắp…) thì thời gian chiết sẽ nhanh hơn những loại có chứa nhiều chất xơ (rau muống). Do đó, đề tài tiến hành khảo sát thời gian chiết khác nhau để đánh giá thời gian chiết tối ưu đối với rau muống theo quy trình như trong hình 2.2.
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình xác định thời gian chiết tối ƣu nitrat từ rau muống
Cân 10 gam rau muống
Chiết lần 1 Chiết lần 2 Chiết lần 3 Bã Bã Dịch chiết A Dịch chiết Dịch chiết B Dịch chiết C Phân tích Phân tích Phân tích Bã
29
Sơ đồ được thuyết minh như sau:
Lấy hai mẫu rau muống (mỗi mẫu 10 gam) từ cùng một mẫu hỗn hợp đồng nhất, sau đó tiến hành theo quy trình chiết. Trong đó, một mẫu đun trong 25 phút cho dung dịch chiết A1 và mẫu còn lại đun trong 35 phút cho
dung dịch chiết A2.
Lấy bã sau khi chiết lần 1 cho vào cốc và thực hiện chiết lần 2 theo quy trình tương tự như trên thu được dung dịch chiết B1 và B2 tương ứng. Làm lại quy trình lần nữa đối với bã sau khi chiết lần 2 ta thu được dung dịch chiết C1 và C2 tương ứng.
Kết quả phân tích được thống kê vào bảng theo mẫu sau:
Trong đó:
+ A1, A2 là các mẫu thử của dung dịch chiết lần 1
+ B1, B2 là mẫu thử của dung dịch chiết lần 2 + C1, C2 là mẫu thử của dung dịch chiết 3
+ Co, C1 là nồng độ nitrat có trong mẫu thử và mẫu đem đi so màu + Vo, V1 là thể tích của mẫu thử ban đầu và mẫu đem đi so màu (thể tích định mức)
Mẫu Thời gian đun (phút) Vo (ml) V1 (ml) C1 (mg/l) Co (mg/l) Nồng độ NO- 3 trong 10g rau (mg) A1 25 B1 25 C1 25 A2 35 B2 35 C2 35
30
- Phương pháp xác định độ thu hồi bằng cách cho thêm dung dịch chuẩn NO3-
Do trong q trình phân tích sẽ có một lượng nitrat bị sót lại ở bã, bám dính vào dụng cụ thí nghiệm nên sẽ khơng thu hồi lại được tồn bộ nitrat có trong rau. Vì vậy, để xác định chính xác hàm lượng nitrat có trong rau là bao nhiêu, đề tài tiến hành khảo sát độ thu hồi của phương pháp phân tích theo quy trình sau:
Tiến hành phân tích một mẫu trắng và một mẫu giả (mẫu thêm dung
dịch chuẩn NO3-
) được lấy từ cùng một mẫu hỗn hợp đồng nhất (mẫu có
thành phần hóa lý giống hệt nhau).
- Mẫu trắng: Cân chính xác 10 gam rau muống từ mẫu hỗn hợp đã được thái nhỏ, cho vào cối sứ nghiền đến kích thước đồng nhất 1 mm. Sau đó tiếp tục tiến hành các bước theo quy trình chiết, xử lý và phân tích mẫu. Kết quả thu được nồng độ nitrat trong 10 gam rau đem đi phân tích là m1.
- Mẫu giả: Cân chính xác 10 gam rau muống từ cùng một mẫu hỗn hợp
dùng để làm mẫu trắng ở trên, sau đó thêm chính xác 3 mg (mo) NO3- (tương
đương 3 ml dung dịch chuẩn NO3-
1 mg/ml) rồi tiếp tục thực hiện như đối với mẫu trắng. Kết quả thu được nồng độ nitrat trong 10 gam rau đem đi phân tích là m2.
Độ thu hồi của phương pháp phân tích được tính theo cơng thức:
0 1 2 m m m R 2.4.5. Phƣơng pháp so sánh và xử lý số liệu
So sánh kết quả phân tích với một số nghiên cứu khác, một số tiêu chuẩn của Việt Nam và Quốc tế quy định về giới hạn nitrat trong nước mặt và