Luận văn Xác định hàm lượng chì trong máu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa bằng lò graphit

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGÔ TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ TRONG MÁU BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ VỚI KỸ THUẬT NGUYÊN TỬ HÓA BẰNG LÒ GRAPHIT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2013 Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGÔ TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ TRONG MÁU BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ VỚI KỸ THUẬT NGUYÊN TỬ HÓA BẰNG LÒ GRAPHIT CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ LAN ANH THÁI NGUYÊN - 2013 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 đưa ra trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Ngô Trung Hiếu XÁC NHẬN CỦA XÁC NHẬN CỦA KHOA CHUYÊN MÔN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Lê Hữu Thiềng Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin được gửi tới PGS.TS Lê Lan Anh lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Cô đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài để tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Vũ Đức Lợi, TS. Phạm Gia Môn các thầy cô, các anh chị và các bạn trong Phòng phân tích Viện Hóa Học Việt Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đơn vị cơ quan nơi tôi công tác đã tạo điều kiện để tôi học tập, nghiên cứu để hoàn thành bản luận văn này. Cuối cùng tôi xin được cảm ơn những người thân yêu nhất của tôi, đã luôn động viên, cổ vũ để tôi hoàn thành tốt luận văn của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Ngô Trung Hiếu Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Vạch phổ đặc trưng của chì Bảng 2.2: Bảng quy hoạch thực nghiệm phân tích phương sai một yếu tố Bảng 2.3: Phân tích phương sai một yếu tố Bảng 3.1: Các thông số máy khảo sát cường độ đèn HCL của Pb Bảng 3.2: Chương trình nhiệt độ lò graphit khảo sát cường độ đèn HCL của Pb Bảng 3.3: Kết quả khảo sát cường độ đèn HCL của Pb Bảng 3.4: Các thông số máy khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb Bảng 3.5: Chương trình nhiệt độ khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb Bảng 3.6: Kết quả khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb Bảng 3.7: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa luyện mẫu của Pb Bảng 3.8: Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu của Pb Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Na đến phép đo Pb Bảng 3.10: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ K đến phép đo Pb Bảng 3.11: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Ca đến phép đo Pb Bảng 3.12: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mg đến phép đo Pb Bảng 3.13: Kết quả khảo sát ảnh hưởng đồng thời của Na, K, Ca, Mg Bảng 3.14: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Pb Bảng 3.15: Kết quả phân tích mẫu Pb-1μg/l Bảng 3.16: Kết quả phân tích mẫu máu chuẩn Bảng 3.17: Tổng kết các điều kiện đo phổ GF-AAS của Pb Bảng 3.18: Hàm lượng Pb trong máu của người bình thường Bảng 3.19: Hàm lượng Pb trong máu của đối tượng phơi nhiễm chì Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cân bằng của chì trong cơ thể người Hình 1.2: Quá trình tác động của chì lên hệ thống tạo huyết Hình 1.3: Vòng tuần hoàn của chì trong môi trường Hình 1.4: Sự phân bố chì trong cơ thể Hình 2.1: Tóm tắt chương trình nhiệt độ lò graphit Hình 2.2: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Hình 2.3: Hệ thống nguyên tử hóa bằng lò graphit HGA 600 Hình 3.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy khô mẫu đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ tro hóa luyện mẫu đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.4: Ảnh hưởng của Na đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.5: Ảnh hưởng của K đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.6: Ảnh hưởng của Ca đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.7: Ảnh hưởng của Mg đến độ hấp thụ của Pb Hình 3.8: Khoảng tuyến tính của Pb Hình 3.9: Đồ thị đường chuẩn của Pb Hình 3.10: Mẫu máu chuẩn Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu MỤC LỤC MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................. 3 1.1 Giới thiệu chung về nguyên tố chì [14] ................................................... 3 1.2 Tính chất lý, hóa học của chì [14, 19] ..................................................... 3 1.2.1 Tính chất vật lý.........................................................................................3 1.2.2 Tính chất hóa học [14] .............................................................................5 1.3 Các hợp chất của chì ............................................................................... 5 1.3.1 Oxit [14,19]..............................................................................................5 1.3.2 Hydroxit...................................................................................................7 1.3.3 Muối.........................................................................................................8 1.4 Các ứng dụng của chì.............................................................................. 8 1.4 Độc tính và cơ chế gây độc của chì [5, 6, 15, 16].................................. 10 1.5.1 Độc tính của chì .....................................................................................10 1.5.2 Cơ chế gây độc của chì ..........................................................................12 1.6 Tổng quan bệnh nhiễm độc chì ............................................................. 15 1.6.1 Nhiễm độc chì vô cơ [5, 6, 9, 16]...........................................................16 1.6.2 Nhiễm độc chì hữu cơ [5, 6, 9, 16].........................................................21 1.7 Triệu chứng và cách chuẩn đoán bệnh nhiễm độc chì............................ 22 1.7.1 Triệu chứng nhiễm độc chì [6, 16].........................................................22 1.7.2 Cách chuẩn đoán bệnh nhiễm độc chì [5, 6, 16].....................................24 1.8 Cách điều trị bệnh nhiễm độc chì .......................................................... 24 1.8.1 Điều trị nhiễm độc chì vô cơ..................................................................24 1.8.2 Điều trị nhiễm độc chì hữu cơ................................................................26 1.9 Các phương pháp phân tích chì trong mẫu sinh học .............................. 26 1.9.1 Phương pháp phổ khối lượng kết hợp nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-MS) ........................................................................................................27 1.9.2 Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP)............................................27 1.9.3 Phương pháp Von – Ampe hòa tan anot ................................................27 1.10 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử......................................... 27 1.10.1 Lược sử phát triển phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ..28 1.10.2 Nguyên tắc của phép đo.......................................................................28 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM........................................................................................................ 30 2.1 Đối tượng, mục đính nghiên cứu........................................................... 30 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................30 2.1.2 Mục đích nghiên cứu..............................................................................32 2.2 Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 32 2.3 Nội dung nghiên cứu............................................................................. 32 2.4 Nghiên cứu thực nghiệm....................................................................... 32 Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu 2.4.1 Nghiên cứu các điều kiện đo quang phổ hấp thụ của chì .......................32 2.4.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử của chì.........................................................................................................36 2.5 Nghiên cứu và lựa chọn phương pháp xử lý mẫu máu........................... 37 2.5.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu .....................................................................37 2.5.2 Phương pháp xử lý mẫu máu .................................................................37 2.6 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo.............................................. 38 2.7 Trang thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu ...................................... 40 2.7.1 Trang thiết bị..........................................................................................40 2.7.2 Hóa chất và dụng cụ...............................................................................41 2.8 Chuẩn bị dung dịch hóa chất ................................................................. 42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN .................................................... 43 3.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của chì...................... 43 3.1.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ ...................................................................43 3.1.2 Khảo sát khe đo......................................................................................43 3.1.3 Khảo sát nguồn sáng, cường độ đèn catot rỗng......................................43 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình nguyên tử hóa mẫu...........................45 3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử của chì ........................................................................................................ 50 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Na .....................................................50 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ K .......................................................52 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Ca......................................................53 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mg.....................................................54 3.3 Nghiên cứu loại trừ ảnh hưởng đồng thời của Na, K, Ca, Mg ............... 55 3.3.1 Lựa chọn chất cải biến nền.....................................................................55 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của các cation........................................56 3.4 Xây dựng quy trình phân tích mẫu ....................................................... 57 3.4.1 Xác định khoảng tuyến tính của Pb........................................................57 3.4.2 Xây dựng đường chuẩn để phân tích mẫu..............................................58 3.4.3 Giới hạn phát hiện của phương pháp......................................................59 3.4.4 Độ chính xác của phương pháp..............................................................60 3.4.5 Quy trình phân tích mẫu máu.................................................................61 3.5 Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của Pb.................................. 61 3.6 Kết quả phân tích hàm lượng chì trong mẫu máu .................................. 62 3.6.1 Kết quả nghiên cứu trên những người bình thường................................62 3.6.2 Kết quả nghiên cứu trên những đối tượng phơi nhiễm chì.....................63 KẾT LUẬN .................................................................................................... 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 65 Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu MỞ ĐẦU Ngày nay y học đã khẳng định rằng nhiều nguyên tố kim loại có vai trò quan trọng đối với cơ thể sống và con người. Sự mất cân bằng về hàm lượng (thiếu hụt hay dư thừa) của nhiều kim loại vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh là những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, đặc biệt là sự có mặt của các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cd, Fe trong máu và trong huyết thanh con người. Cùng với sự phát triển của công nghiệp và đô thị hóa hiện nay, môi trường sống của con người đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu công nghiệp vào không khí, nước, đất có thể xâm nhập vào cơ thể người thông qua ăn uống, hít thở dẫn đến hàm lượng của chúng vượt quá giới hạn cho phép (sự nhiễm độc). Do đó, việc xác định hàm lượng các kim loại nặng trong cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp bảo vệ và chăm sóc sức khỏe cộng đồng được tốt hơn là một việc làm vô cùng cần thiết. Chì (Pb) là một trong những nguyên tố độc hại đối với con người và động vật. Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hưởng đối với sự tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzim quan trọng của quá trình tổng hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất. Một hợp chất trung gian kiểu này là delta-amino levulinic axit (ALA dehydrase). Một giai đoạn quan trọng của tổng hợp máu là sự chuyển hóa delta- amino levulinic axit thành porphobilinogen không thể xảy ra, kết quả là phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như cytochromes[8]. Chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng lượng cho quá trình sống. sự cản trở này có thể nhận thấy khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 ppm. Ở nồng độ cao hơn (>0,3 ppm) có thể gây hiện tượng thiếu máu do sự 1 Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu thiếu hemoglobin. Nếu hàm lượng chì trong máu trong khoảng 0,5 – 0,8 ppm có thể gay ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não. Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hóa, hô hấp. Người bị nhiễm độc chì sẽ mắc một số bệnh nguy hiểm như thiếu máu, đau đầu, chóng mặt, sưng khớp [8, 13]. Xuất phát từ những độc tính của chì và những tác dụng hóa sinh của nó đối với cơ thể con người nên việc xác định hàm lượng chì trong các mẫu sinh học (máu) là rất cần thiết. Từ yêu cầu thực tế và cấp bách đó chúng tôi thực hiện đề tài: “ Xác định hàm lượng chì trong máu bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa bằng lò graphit” 2 Soá hoùa bôûi Trung taâm Hoïc lieäu