Luận văn Phân tích, đánh giá hàm lượng Asen, Cadimi, Chì trong rau xanh và nước tưới ở khu vực Thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa GF – AAS

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHAN THỊ KIM PHƯỢNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG ASEN, CADIMI, CHÌ TRONG RAU XANH VÀ NƯỚC TƯỚI Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ GF – AAS LUẬN VĂN THẠC SỸ HOÁ HỌC Thái Nguyên - 2013 Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHAN THỊ KIM PHƯỢNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG ASEN, CADIMI, CHÌ TRONG RAU XANH VÀ NƯỚC TƯỚI Ở KHU VỰC THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ GF – AAS Chuyên ngành: Hoá học Phân Tích Mã số : 60440118 LUẬN VĂN THẠC SỸ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN THỊ HỒNG VÂN Thái Nguyên - 2013 Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Thị Hồng Vân đã hướng dẫn em tận tình, chu đáo trong suốt quá trình làm luận văn, giúp em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ bộ môn Hoá Phân Tích, Ban chủ nhiệm khoa Hoá học, trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã giúp em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm y tế dự phòng Tỉnh Thái Nguyên, các kỹ sư, bác sĩ, dược sỹ đã tạo điều kiện giúp đỡ em về cơ sở vật chất, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm thực nghiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi tỏng suốt quá trình thực hiện luận văn. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013 Phan Thị Kim Phượng Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013 Tác giả Phan Thị Kim Phượng Xác nhận Xác nhận của trưởng khoa chuyên môn của người hướng dẫn khoa học PGS.TS Trần Thị Hồng Vân Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục ..................................................................................................................... i Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt...................................................................... v Danh mục các bảng ................................................................................................. vi Danh mục các hình................................................................................................ viii MỞ ĐẦU................................................................................................................. 1 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................... 3 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ ASEN, CADIMI VÀ CHÌ............................... 3 1.1.1. Asen ............................................................................................................ 3 1.1.1.1.Trạng thái tự nhiên của asen ......................................................................... 3 1.1.1.2. Tính chất vật lí ............................................................................................ 3 1.1.1.3. Tính chất hóa học ........................................................................................ 4 1.1.1.4. Tác dụng sinh hoá ....................................................................................... 4 1.1.2. Cadimi........................................................................................................... 5 1.1.2.1. Trạng thái tự nhiên của cadimi ................................................................... 5 1.1.2.2. Tính chất vật lí ........................................................................................... 5 1.1.2.3. Tính chất hóa học ....................................................................................... 5 1.1.2.4. Tác dụng sinh hóa ...................................................................................... 6 1.1.3. Chì.................................................................................................................. 6 1.1.3.1. Trạng thái tự nhiên ...................................................................................... 6 1.1.3.2. Tính chất vật lí ............................................................................................ 7 1.1.3.3. Tính chất hóa học ........................................................................................ 7 1.1.3.4. Tác dụng sinh hóa ....................................................................................... 8 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RAU ....................................................................... 8 1.2.1. Đặc điểm, vai trò và công dụng của rau xanh................................................. 8 1.2.2. Hiện trạng ô nhiễm rau xanh ở Thái Nguyên.................................................. 9 1.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ASEN, CADIMI VÀ CHÌ ................ 11 1.3.1. Các phương pháp hoá học............................................................................. 11 1.3.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng............................................................. 11 i Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu 1.3.1.2. Phương pháp phân tích thể tích.................................................................. 11 1.3.2.Phương pháp phân tích công cụ. .................................................................... 13 1.3.2.1. Các phương pháp quang phổ...................................................................... 13 1.3.2.2 Phương pháp điện hoá ................................................................................ 14 1.3.2.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ......................................................... 15 1.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH ASEN, CADIMI VÀ CHÌ .................................................................................................. 17 1.4.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) ................................... 17 1.4.2. Phương pháp xử lý khô................................................................................. 18 Chương 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 20 2.1. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ............................................................... 20 2.1.1. Thiết bị ......................................................................................................... 20 2.1.2. Dụng cụ ........................................................................................................ 20 2.1.3. Hoá chất ....................................................................................................... 20 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................... 20 2.2.1. Phương pháp đường chuẩn ........................................................................... 21 2.2.2. Phương pháp thêm chuẩn ............................................................................. 22 2.3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định asen, cadimi, chì bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (GF-AAS)....................................... 24 2.3.1.1. Khảo sát các điều kiện của máy đo phổ AAS ............................................. 24 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN...................................... 25 3.1. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN TỐ ASEN, CADIMI, CHÌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP GF - AAS............ 25 3.1.1. Khảo sát vạch đo........................................................................................... 25 3.1.2. Khảo sát các thông số máy............................................................................ 27 3.1.2.1. Khảo sát độ rộng khe đo ............................................................................ 27 3.1.2.2. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) .......................................... 28 3.1.3. Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu.......................................................... 29 3.1.3.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu ................................................................................ 29 3.1.3.2. Khảo sát nhiệt độ tro hóa luyện mẫu .......................................................... 30 3.1.3.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu......................................................... 31 3.1.4. Các điều kiện khác........................................................................................ 32 3.1.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF – AAS ................................ 32 3.1.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit ...................................... 33 3.1.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền.................................................. 35 ii Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu 3.1.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation có trong mẫu. ...................................... 36 3.1.6. Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của As, Cd, Pb............................. 39 3.2. PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỐI VỚI PHÉP ĐO GF – AAS............. 40 3.2.1. Khảo sát khoảng tuyến tính của nồng độ các kim loại................................... 40 3.2.2. Xây dựng đường chuẩn của As, Cd, Pb......................................................... 44 3.2.2.1. Đường chuẩn của asen ............................................................................... 44 3.2.2.2. Đường chuẩn của cadimi............................................................................ 45 3.2.2.3. Đường chuẩn của chì ................................................................................. 45 3.3. ĐÁNH GIÁ SAI SỐ VÀ ĐỘ LẶP VÀ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD), GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ) CỦA PHƯƠNG PHÁP ................................... 46 3.3.1. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp.............................................. 46 3.3.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn đinh lượng của phép đo GF-AAS ................. 51 3.3.2.1. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Asen .................................. 51 3.3.2.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Cadimi............................... 51 3.3.2.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Chì..................................... 52 3.4. PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN ................................................................................................................. 52 3.5.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ........................................................................... 52 3.5.1.1. Mẫu nước tưới ........................................................................................... 55 3.5.1.2. Mẫu rau ..................................................................................................... 56 3.5.2. Xử lý mẫu .................................................................................................... 57 3.5.2.1. Xử lý mẫu nước ........................................................................................ 57 3.5.2.2. Xử lý mẫu rau ........................................................................................... 57 3.5.3. Kết quả xác định hàm lượng kim loại trong mẫu........................................... 57 3.5.3.1. Kết quả xác định hàm lượng kim loại nặng trong mẫu theo phương pháp đường chuẩn .................................................................................................. 57 3.5.3.2. Xác định hàm lượng kim loại bằng phương pháp thêm chuẩn .................... 62 KẾT LUẬN........................................................................................................... 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 71 iii Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tên đầy đủ 1 AAS Atomic Absorption Spectroscopy 2 F - AAS Flame Atomic Absorption Spectroscopy 3 GF - AAS Graphite Furnace Atomic Absorption Spectroscopy Electro – Thermal Atomization Atomic Absorption 4 ETA - AAS Spectroscopy 5 AES Atomic Emission Spectroscopy 6 ICP-MS Inductively Coupled Plasma Mas Spectrometry 7 LOD Limit of Detection 8 LOQ Limit of Quantity 9 UV - Vis Ultra Violet – Visible 10 HCL Hollow Cathode Lamp iv Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Kết quả khảo sát vạch đo của As.................................................. 25 Bảng 3.2: Kết quả khảo sát vạch đo của Cd.................................................. 26 Bảng 3.3: Kết quả khảo sát vạch đo của Pb .................................................. 26 Bảng 3.4: Các bước sóng tối ưu của cadimi, chì và asen .............................. 26 Bảng 3.5: Kết quả khảo sát khe đo với nguyên tố As.................................... 27 Bảng 3.6 : Kết quả khảo sát khe đo với nguyên tố Cd .................................. 27 Bảng 3.7 : Kết quả khảo sát khe đo với nguyên tố Pb................................... 28 Bảng 3.8: Khảo sát cường độ dòng đèn với nguyên tố As ............................ 28 Bảng 3.9: Khảo sát cường độ dòng đèn với nguyên tố Cd ............................ 28 Bảng 3.10: Khảo sát cường độ dòng đèn với nguyên tố Pb........................... 29 Bảng 3.11: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa của As, Cd và Pb.................... 31 Bảng 3.12: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của As..................................... 31 Bảng 3.13: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của Cd..................................... 31 Bảng 3.14: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của Pb..................................... 32 Bảng 3.15: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với As ..................................... 33 Bảng 3.16: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Cd..................................... 34 Bảng 3.17: Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Pb ..................................... 34 Bảng 3.18: Khảo sát nồng độ chất cải biến nền Mg(NO3)2 ........................... 35 Bảng 3.19 : Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm ......................................... 36 Bảng 3.20: Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ..................................... 37 Bảng 3.21: Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị II ........................................ 37 Bảng 3.22: Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị III....................................... 38 Bảng 3.23: Ảnh hưởng tổng của cation......................................................... 38 Bảng 3.24: Tổng kết các điều kiện đo phổ của As, Cd, Pb............................ 39 Bảng 3.25: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của As................... 41 Bảng 3.26: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cd .................. 42 v Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu Bảng 3.27: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb................... 43 Bảng 3.28: Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo As ......... 48 Bảng 3.29: Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Cd.......... 49 Bảng 3.30: Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Pb ......... 50 Bảng 3.31 : Các mẫu nước tưới lấy tại khu vực trồng rau Túc Duyên .......... 55 Bảng 3.32 : Các mẫu rau tại khu vực Túc Duyên – Thái Nguyên ................. 56 Bảng 3.33 : Kết quả xác định nồng độ kim loại trong mẫu nước .................. 58 Bảng 3.34: Giá trị giới hạn tối đa cho phép nồng độ của một số kim loại nặng trong nước bề mặt, theo QCVN 08:2008/BTNMT ....................................... 58 Bảng 3.35: Kết quả tính nồng độ Pb, Cd, As trong mẫu rau ......................... 60 Bảng 3.36: Kết quả tính hàm lượng Pb, Cd, As trong rau xanh .................... 61 Bảng 3.37: Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng trong các loại rau ....... 62 Bảng 3.38: Mẫu thêm chuẩn......................................................................... 63 Bảng 3.39: Kết quả phân tích As bằng phương pháp thêm chuẩn ................. 64 Bảng 3.40: Kết quả phân tích Cd bằng phương pháp thêm chuẩn................. 65 Bảng 3.41: Kết quả phân tích Pb bằng phương pháp thêm chuẩn ................. 66 vi Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu