Luận văn Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- LƯƠNG THỊ LOAN Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS) Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Thị Huệ Hà Nội – Năm 2009 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô TS. Nguyễn Thị Huệ đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này. En xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tạ Thị Thảo cùng các thầy cô trong bộ môn Hóa phân tích đã luôn tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Vũ Văn Tú, ThS. Phạm Hải Long cùng các anh chị trong phòng phân tích chất lượng môi trường – Viện công nghệ môi trường – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, đã luôn động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm thực nghiệm . Hà Nội, ngày 30 tháng 11 năm 2009 Học viên LƯƠNG THỊ LOAN MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 PHẦN I: TỔNG QUAN 3 1.1. Trạng thái tự nhiên, một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và cadimi 3 1.1.1.Trạng thái thiên nhiên của các nguyên tố đồng, chì và cadimi 3 1.1.2. Một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và cadimi 3 1.1.3.Vai trò sinh học của đồng, chì và cadimi 7 1.2. Các phương pháp xác định đồng, chì và cadimi 16 1.2.1. Phương pháp trắc quang 16 1.2.2. Phương pháp chuẩn độ 16 1.2.3. Phương pháp cực phổ 16 1.2.4. Phương pháp Vôn –Ampe hòa tan 17 1.2.5 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử 18 1.2.6. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 18 1.2.7. Phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP – MS) 20 1.3. Các phương pháp xử lý mẫu 22 1.3.1. Phương pháp vô cơ hóa 23 1.3.2. Phương pháp chiết 25 1.3.3. Phương pháp pha loãng mẫu bằng dung môi thích hợp 25 1.3.4 Phương pháp điện phân 26 1.3.5. Phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng 26 1.4. Phương pháp xác định độ lặp lại và độ chính xác 28 1.4.1. Độ lặp lại 28 1.4.2. Độ chính xác 29 PHẦN II. THỰC NGHIỆM 31 2.1. Đối tượng nghiên cứu 31 2.2. Phương pháp nghiên cứu 31 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu 31 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích đồng, chì và cadimi trong huyết thanh trên thiết bị ICP-MS 31 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 31 2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 31 2.3.1. Hóa chất 31 2.3.2. Dụng cụ 32 2.3.3.Thiết bị phân hủy mẫu và phân tích mẫu 32 2.3.3.1. Thiết bị phân hủy mẫu 32 2.3.3.2. Thiết bị phân tích mẫu 33 2.4. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu huyết thanh 34 PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1. Các phương pháp phân hủy mẫu 35 3.1.1.Phương pháp pha loãng bằng HNO3 36 3.1.2. Phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 (1%) và Triton X-100 37 3.1.3. Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng 39 3.1.4. So sánh các phương pháp phân hủy mẫu 40 3.2. Khảo sát các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS 41 3.2.1. Chuẩn hóa số khối (Tunning) 41 3.2.2. Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí 42 3.2.3. Khảo sát nguồn năng lượng (ICP) 43 3.2.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử - ion 44 3.2.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu 45 3.2.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu 46 3.3. Xây dựng đường chuẩn 47 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh 50 3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm 50 3.4.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của canxi 50 3.4.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của magie 51 3.4.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thủy ngân 52 3.4.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của kẽm 52 3.4.1.5.Nghiên cứu ảnh hưởng của mangan 53 3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố lẫn nhau 54 3.4.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của đồng đến quá trình xác định cadimi và chì 54 3.4.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của cadimi đến quá trình xác định đồng và chì 55 3.4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của chì đến quá trình xác định đồng và cadimi 55 3.5. Xác định độ lặp lại và độ chính xác của phương pháp 56 3.6. Xây dựng quy trình phân tích xác định đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh 57 3.7. Áp dụng các điều kiện tối ưu trong phân tích mẫu thực tế 58 PHẦN IV. KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Cho đến nay có hàng trăm công trình khoa học trên thế giới đã công bố các kết quả nghiên cứu về chức năng và ảnh hưởng của một số kim loại nặng đối với sức khỏe con người. Các nguyên tố vi lượng như đồng, chì và cadimi là thành phần rất cần trong cơ thể. Nếu dư thừa hoặc thiếu hụt sẽ gây ra một số bệnh như bệnh Schizophrenia, bệnh Willson đó là do sự dư thừa lượng đồng trong cơ thể, hiện tượng tím tái người ngất xỉu đột ngột do nhiễm độc chì,… Để đánh giá mức độ nhiễm các nguyên tố này trong cơ thể, người ta thường định lượng chúng trong máu hoặc trong huyết thanh. Nhưng trong huyết thanh, hàm lượng kim loại thường rất nhỏ, vì vậy cần sử dụng các thiết bị phân tích có độ nhạy, độ chính xác cao để xác định chúng. Phù hợp với các loại mẫu này là phép đo quang phổ plasma ghép nối khối phổ (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer, ICP-MS). ICP-MS thể hiện tính ưu việt hơn các phương pháp khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa dùng lò grafit (AAS-G), quang phổ phát xạ plasma (ICP-OES),… về khả năng phân tích nhanh và phát hiện với nồng độ thấp (ppt). Dựa vào phần mềm lựa chọn đồng vị, có thể tìm nồng độ tối ưu của nguyên tố đó trong mẫu, loại trừ ảnh hưởng trong quá trình phân hủy mẫu. Để xác định thật chính xác hàm lượng các ion kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh, việc xây dựng một quy trình phân tích hoàn thiện từ quá trình chuẩn bị, xử lý mẫu và phép phân tích là hết sức cần thiết. Chính vì vậy “ Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong huyết thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)” là mục đích của luận văn đề ra. Đây là hướng nghiên cứu mới mang tính thực tiễn cao nhằm đưa ra quy trình phân tích chính xác hàm lượng một số kim loại trong huyết thanh. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu hỗ trợ trong quá trình chuẩn đoán, điều trị bệnh tại một số bệnh viện như bệnh viện nhi trung ương. Nội dung chính của luận văn gồm những phần sau: Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu huyết thanh nhằm đưa ra quy trình xử lý mẫu tối ưu nhất để định lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích các kim loại đồng, chì và cadimi trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân tích đạt độ chính xác cao. Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân tích các nguyên tố kim loại nói trên. Xây dựng quy trình phân tích một số kim loại như đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp ICP-MS. Áp dụng phân tích một số mẫu thực tế. PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1. Trạng thái tự nhiên, một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và cadimi 1.1.1.Trạng thái thiên nhiên của các nguyên tố đồng, chì và cadimi[20] Đồng là nguyên tố được con người biết đến và sử dụng sớm nhất. Những công cụ lao động bằng đồng được làm cách đây 6000 năm. Trong thiên nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến. Trữ lượng đồng trong thạch quyển của vỏ trái đất chiếm khoảng 10-2 % về khối lượng. Những khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu2S) chứa 79,8% đồng; cuprit (Cu2O) chứa 88,8% đồng; covelin (CuS) chứa 66,5% đồng; cancopirit (CuFeS2) chứa 34,57% đồng và malachit (CuCO3.Cu(OH)2). Cadimi được tìm thấy trong tạp chất của cacbonat kẽm (calamin). Trong thạch quyển của vỏ trái đất cadimi chiếm khoảng 5×10-5 % về khối lượng. Khoáng vật chủ yếu của cadimi là quặng grinokit (CdS). Trong quặng blen kẽm và calamine có chứa khoảng 3% cadimi. Chì đã được con người biết đến từ thời thượng cổ. Chì trong vỏ trái đất ứng với thành phần thạch quyển chiếm 1,6×10-3 % về khối lượng. Galen (PbS) là quặng chì quan trọng nhất trong công nghiệp, ngoài ra còn gặp chì trong quặng xeruzit (PbCO3). 1.1.2. Một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và cadimi * Tính chất vật lý Đồng là kim loại nặng, mềm, màu ánh đỏ, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng có 11 đồng vị từ 58Cu đến 68Cu, trong đó có 2 đồng vị thiên nhiên là 63Cu (chiếm 70,13%) và 65Cu (chiếm 29,87%). Hai đồng vị phóng xạ bền nhất của đồng là 67Cu (chu kỳ bán hủy là 2,21 ngày-đêm) và 64Cu (chu kỳ bán hủy là 0,541 ngày-đêm). Cadimi là kim loại có màu trắng ánh xanh, mềm, dễ uốn, có thể cắt bằng dao. Cadimi có 19 đồng vị, trong đó có 8 đồng vị gặp trong thiên nhiên 106Cd (chiếm 1,215%), 108Cd (chiếm 1,215%), 110Cd (chiếm 12,39%), 111Cd (chiếm 12,7%), 112Cd (chiếm 24,07%), 113Cd (chiếm 12,26%), 114Cd (chiếm 28,86%), và 116Cd (chiếm 7,58%). Trong các đồng vị phóng xạ thì đồng vị 100Cd có chu kỳ bán hủy 470 ngày đêm là bền nhất. Chì là kim loại có mầu xám, có khối lượng riêng lớn nhất. Chì có 18 đồng vị, trong đó có 4 đồng vị thiên nhiên là 204Pb (chiếm 1,48%), 206Pb (chiếm 23,6%), 207Pb (chiếm 22,6%) và 208Pb (chiếm 52,3%). Đồng vị phóng xạ bền nhất của chì là 202Pb có chu kỳ bán hủy là 3.105 năm. Một số tính chất vật lý của đồng, chì và cadimi được tổng kết trong bảng 1 Bảng 1: Một số tính chất vật lý của các nguyên tố đồng, chì và cadimi STT  Tính chất vật lý  Đồng  Cadimi  Chì   1  STT trong bảng hệ thống tuần hoàn  29  48  82   2  Nguyên tử khối (đvC)  64  112  208   3  Cấu hình electron  [Ar]3d104s1  [Kr]4d105s2  [Kr]6s26p2   4  Năng lượng ion hóa (kJ/mol)  I1=745,5  I1=867,8  I1=715,6     I2=1957,9  I2=1631,4  I2=1450,5   5  Bán kính nguyên tử (pm)  135  155  180   6  Nhiệt độ nóng chảy (0C)  1083  321  327,4   7  Nhiệt độ sôi (0C)  2600  767  1740   8  Khối lượng riêng (g/cm3)  8,93  8,64  11,34   * Tính chất hóa học của đồng, chì và cadimi[16; 20]. Tác dụng với oxi Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ bởi một lớp màng đỏ gồm Cu và Cu2O. 2Cu + O2 + 2H2O ( 2Cu(OH)2 Cu(OH)2 + Cu ( Cu2O + H2O Nếu trong không khí có CO2 thì đồng bị bao phủ bởi một lớp màu lục gồm cacbonat bazơ Cu(OH)2CO3. Cadimi bền trong điều kiện không khí ẩm và ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao cadimi cháy mãnh liệt tạo thành oxit, cho ngọn lửa màu sẫm. Chì bị oxi hóa ở điều kiện thường tạo thành màng oxit bảo vệ cho kim loại. Khi đun nóng trong không khí, chì bị oxi hóa dần đến hết tạo ra PbO 2Pb + O2
2PbO Tác dụng với các phi kim khác Ở nhiệt độ thường đồng không tác dụng với Flo do hình thành một lớp CuF2 rất bền bên ngoài bảo vệ. Với Clo, đồng tác dụng tạo thành CuCl2. Khi đun nóng đồng tác dụng với lưu huỳnh, cacbon, photpho, asen tạo thành các muối tương ứng. Halogen, lưu huỳnh, photpho tác dụng với cadimi tạo muối tương ứng. Chì tác dụng được với các halogen, lưu huỳnh tạo thành muối. Pb + S → PbS( Pb + Cl2 → PbCl2 Tác dụng với nước Đồng, chì và cadimi không tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường. Nhưng ở nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit. Còn chì phản ứng chậm với nước khi có mặt của oxi tạo ra hidroxit: 2Pb + O2 + 2H2O → 2Pb(OH)2 Tác dụng với axit Với axit không có tính oxi hóa (như HCl, H2SO4 loãng,…) thì đồng không tác dụng (trừ HI do tạo thành CuI ít tan và HCN nhờ tạo thành anion phức bền [Cu(CN)2]-) 2Cu + 4HCN ( 2H[Cu(CN)2] + H2↑ Nhưng khi có mặt oxi không khí, đồng có thể tan được trong dung dịch HCl 2Cu + 4HCl + O2 ( 2CuCl2 + 2H2O Ngược lại cadimi và chì lại có thể tác dụng, giải phóng khí hidro. Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑ Tuy nhiên, khi chì tan trong HCl lại tạo ra lớp PbCl2 khó tan làm cho chì không tan thêm được nữa; nhưng với HCl đặc chì lại dễ tan hơn do tạo thành hợp chất dễ tan dạng H2[PbCl4] PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4] Với các axit có tính oxi hóa (như HNO3, H2SO4 đặc) thì đồng, cadimi và chì đều hoạt động mạnh. Cd + 2H2SO4 đ → CdSO4 + SO2 ↑ + 2H2O Đồng tan trong H2SO4 đặc và HNO3 theo phương trình 3Cu + 8HNO3 ( 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑+ 4H2O Cu + 2H2SO4 ( CuSO4 + SO2 ↑+ 2H2O Chì chỉ tác dụng trên bề mặt với dung dịch H2SO4 có nồng độ thấp hơn 80% tạo ra lớp muối khó tan, người ta đã lợi dụng tính chất này để chế tạo ắc quy chì. Còn với H2SO4 đặc chì rất dễ tan do tạo hợp chất dễ tan Pb(HSO4)2 không bảo vệ được chì khỏi bị axit tiếp tục tác dụng: Pb + H2SO4 → PbSO4 + SO2↑+ 2H2O PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2 Nhưng với axit HNO3, chì tác dụng ở bất kỳ nồng độ nào đều tạo ra Pb(NO3)2. Tuy nhiên do Pb(NO3)2 khó tan trong HNO3 đặc, dễ tan trong nước nên chì dễ tan trong HNO3 loãng, khó tan trong HNO3 đặc 3Pb + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chì cũng tan được trong axit axetic và một số axit hữu cơ khác khi có mặt oxi 2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Đặc biệt, chì còn có thể tan được trong dung dịch kiềm đặc nóng Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2 ↑ *Ứng dụng của đồng, chì và cadimi Đồng, chì và cadimi có rất nhiều ứng dụng quan trọng. Các sản phẩm được chế tạo từ đơn chất và hợp chất của ba kim loại trên đóng vai trò không thể thiếu trong đời sống con người. Đồng được sử dụng để sản xuất dây điện, que hàn, nam châm điện, mạch IC,.… Các hợp chất của đồng như dung dịch Feling có ứng dụng trong phân tích hóa học. Còn đồng (II) sulfat được sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm sạch nước. Cadimi được dùng để sản xuất các loại pin (đặc biệt là pin Ni-Cd). Ngoài ra cadimi còn dược dùng trong các chất màu, lớp sơn phủ, các tấm mạ và làm chất ổn định cho nhựa. Các sử dụng khác bao gồm: sản xuất hợp kim, lưới kiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân. Các hợp chất chứa cadimi được sử dụng trong các ống hình của ti vi đen trắng hay ti vi màu, thiết bị phát sáng hay pin mặt trời,…. Còn chì lại là thành phần chính tạo nên ắc quy sử dụng cho xe, chất nhuộm trắng trong sơn. Chì được sử dụng như thành phần màu trong tráng men, được dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân…. 1.1.3.Vai trò sinh học của đồng, chì và cadimi Trong cơ thể con người, đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết. Đồng được tìm thấy trong một số loại enzym như cytochrom coxidas, enzym chứa Cu-Zn superoxid dismutas. Đồng cũng là kim loại trung tâm trong chất chuyên chở ôxy hemocyanin. Đồng có vai trò liên quan chặt chẽ với quá trình oxi hóa xảy ra trong cơ thể. Đồng là thành phần của nhiều men oxi hóa quan trọng như polyphenonoloxydaza, axcobinoxydaza, laccaza, dehydrogenaza và butyrylco-fecmen A. Tất cả những men chứa đồng này đều đã thực hiện phản ứng oxi hóa khử bằng cách chuyển điện tử từ nền đến oxi phân tử là chất nhận điện tử và trong quá trình đó hóa trị của đồng đã thay đổi từ trạng thái hóa trị II sang trạng thái hóa trị I và ngược lại. Các phản ứng oxi hóa đó đã xảy ra theo một trong các phương trình sau: OH [nền]H2 + O2 = [nền] (1) OH OH [nền]H2 + O2 + 2e + 2H+ = [nền] (2) OH [nền]H2 + O2 = [nền] + H2O2 (3) Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết tương gọi là ceruloplasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận chuyển tới gan bằng cách liên kết với albumin. Khi thiếu đồng, hoạt động của các men oxi hóa bị yếu đi rất nhiều. Tuy nhiên, khi hàm lượng đồng cao sẽ gây tổn thương cho đường tiêu hóa, gan, thận và niêm mạc. Đồng kết hợp với một số protein tạo ra enzym xúc tác cho hoạt động của cơ thể. Đồng cũng tham gia tạo ra năng lượng cung cấp cho các phản ứng sinh hóa. Đồng cũng liên quan đến sự biến đổi hắc tố của da giúp chuyển hóa các dạng colagen và elastin hình thành mô tế bào rất quan trọng với tim và động mạch. Do đó sự thiếu hụt đồng là một nhân tố làm tăng nguy cơ bị bệnh mạch vành tim ở người cao tuổi[12]. Bệnh Wilson ở người sinh ra do cơ thể giữ lại đồng, mà không bài tiết ra khỏi gan vào trong mật. Do cơ thể bị rối loạn một số chức năng hoặc do đột biến của gien nên ở người mắc bệnh Wilson, lượng đồng vào cơ thể không thải ra được mà đọng lại hết trong cơ thể. Theo thống kê mỗi năm tại bệnh viện nhi trung ương có khoảng 5 trẻ mắc bệnh Wilson. Đồng tích tụ dần và gây nhiễm độc tại những cơ quan mà nó lắng đọng như gan, não, máu, mắt, khớp,…,nếu không được điều trị sớm sẽ dẫn tới các tổn thương về não và gan. Khi chất đồng lắng đọng ở cơ quan thần kinh, trẻ sẽ có những biểu hiện như tự nhiên khó nói, chảy nước miếng, những vận động khéo léo của bàn tay bị mất đi, viết chữ chậm, xấu, nặng hơn trẻ sẽ bị co cứng tay, chân hoặc có những biểu hiện tâm thần như trầm cảm, những rối loạn tâm thần, khó nuốt. Sự tích tụ lượng đồng ở mắt sẽ gây ra bệnh Keyer-Fleischer, ở tim gây bệnh cơ tim và ở thận sẽ gây bệnh thận. Đặc biệt, khi đồng phóng thích đột ngột vào máu sẽ gây tán huyết (vỡ hồng cầu dữ dội). Trong trường hợp này, nếu bệnh trường diễn sẽ dẫn đến suy gan tối cấp, nếu không được ghép gan thì bệnh nhân sẽ bị tử vong. Theo WHO lượng đồng cần cho một ngày đối với nam là 12mg và 10mg đối với nữ[14]. Đối với cơ thể con người thì cadimi và các hợp chất của cadimi đều rất độc. Cadimi có thể xâm nhập vào cơ thể con người bằng nhiều con đường khác nhau như tiếp xúc với bụi cadimi, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm cadimi. Sự kiện bị ngộ độc cadimi trên thế giới là sự kiện xảy ra ở Nhật Bản với bệnh Itai - là một bệnh có liên quan đến ô nhiễm nguồn nước bởi cadimi. Người khi hít phải bụi chứa cadimi có thể bị các bệnh về hô hấp và thận. Nếu ăn phải một lượng đáng kể cadimi sẽ bị ngộ độc, có thể dẫn đến tử vong. Đã có bằng chứng chứng minh rằng cadimi tích tụ trong cơ thể gây nên chứng bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá hủy tủy xương. Người bị nhiễm độc cadimi, tùy theo mức độ sẽ bị ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là bị tổn thương thận, ảnh hưởng đến nội tiết, máu và tim mạch. Mặt khác, cadimi còn là chất gây ung thư qua đường hô hấp. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy mối quan hệ giữa cadimi với chứng bệnh loãng xương, nứt xương. Sự hiện diện của cadimi trong cơ thể khiến cho việc cố định canxi trở nên khó khăn dẫn đến những tổn thương về xương gây đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến vú và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với chất độc này. Cadimi trong thận chiếm khoảng 1% lượng cadimi trong cơ thể. Các metallotionetin chỉ có ở thận là do cadimi tạo liên kết với các protein. Phần còn lại được giữ lại trong các bộ phận khác của cơ thể và tích lũy dần cùng tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích lũy đủ lớn, nó có thể thay thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng, gây rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy xương gây ung thư…. Cadimi cũng có thể can thiệp vào quá trình sinh học có chứa magie và canxi theo cách thức tương tự như đối với kẽm. Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) đã xếp cadimi và hợp chất của nó vào nhóm 2A theo thứ tự sắp xếp về mức độ độc hại của các nguyên tố trong ngành y tế. Lượng cadimi đưa vào cơ thể hàng tuần cơ thể có thể chịu đựng được là 7(g/kg thể trọng[14]. Chì và các hợp chất của chì đều được xếp vào nhóm độc tố đối với cơ thể người. Khi hàm lượng chì tích lũy lại vượt quá ngưỡng cho phép thì chì sẽ ức chế một số enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo được hồng cầu. Bởi vì chì đã ức chế một số sản phẩm trung gian trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo được hồng cầu như delta-aminolevulinic axit hay còn gọi là ALA-dehidraza enzym I (HOOC-(CH)-CO-CH(NH2)-COOH), là một chất trung gian quan trọng để tổng hợp porphobilinogen[5] HOOC - CH2 - CH2 -C C - CH2 - CH2 – COOH H2N - CH2 - C C – H N Chì gây ức chế ALA-dehidraza enzym I, do đó giai đoạn tiếp theo hình thành porphobilinogen II không xảy ra được. Tổng quát chung thì chì phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin và các sắc tố cần thiết cho máu như cytochoromes. Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3ppm thì nó ngăn cản quá trìn