phân tích xác định hàm lượng pb, cd và zn trong sữa bằng phương pháp pha loãng...

8/20/2019 Phân tích xác định hàm lượng Pb, Cd và Zn trong sữa bằng phương pháp pha loãng đồng vị ICP-MS

http://slidepdf.com/reader/full/phan-tich-xac-dinh-ham-luong-pb-cd-va-zn-trong-sua-bang-phuong 1/81

MỤC LỤC

M Đ U …………………………………………………………………………. 1

Chƣơng 1. T NG QUAN ……………………………………………………….. 3

1.1. Thành phần hóa học chính trong sữa ………………………………………….. 3

1.2. Tình hình ô nhiễm kim loại Pb, Cd và Za trong các sản phẩm tiêu dùng (thực

phẩm) ở Việt Nam …………………………………………………………………. 5

1.3. Trạng thái tự nhiên và một số tính chất lý, hóa của Pb, Cd và Zn....................... 6

1.3.1. Trạng thái tự nhiên của các kim loại Pb, Cd và Zn ……………………….. 6

1.3.2. Một số tính chất lý, hóa của Pb, Cd và Zn………………………….......... 7

1.3.2.1. Tính chất vật lý của Pb, Cd và Zn……………………………………. 7

1.3.2.2. Một số tính chất hóa học của Pb, Cd và Zn ………………………….. 8

1.4. Vai trò của các nguyên tố Pb, Cd và Zn đối với con người ………………….. 9

1.4.1. Độc tính của Pb ………………………………………………………….. 9

1.4.2. Độc tính của Cd ………………………………………………………….. 11

1.4.3. Chức năng sinh học của Zn ……………………………………………………...

12

1.4.4. Giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm …………………. 13

1.5. Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng …………………........... 17

1.5.1. Các phương pháp phân tích quang học ……………………………........... 17

1.5.1.1. Phương pháp huỳnh quang ……………………………………........... 17

1.5.1.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS …………………... 18

1.5.1.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES ……………………. 19

1.5.1.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ……………………. 20

1.5.2. Các phương pháp phân tích điện hoá …………………………………….. 21

1.5.2.1. Phương pháp cực phổ …………………………………………............ 21

1.5.2.2. phương pháp Von-Ampe hòa tan …………………………………….. 22

1.5.3. Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) ………………. 23

1.5.4. Kỹ thuật pha loãng đồng vị ………………………………………………. 28

1.6. Các phương pháp sử lý mẫu thực phẩm để xác định kim loại ……………….. 32

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



1.6.1. Nguyên tắc sử lý mẫu …………………………………………………….. 32

1.6.2. Phương pháp tách chiết, làm giàu bằng dung môi ...................................... 33

1.6.3. Một số phương pháp sử lý mẫu sữa xác định hàm lượng kim loại nặng … 34

Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................. 36

2.1. Mục tiêu nghiên cứu ……………………………………………………........... 36

2.2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu …………………………….. 36

2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ………………………………………………........... 36

2.2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 36

2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ………………………………………………….. 37

2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị …………………………………………………. 38

2.4. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ………………………………........... 42

Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 43

3.1. Khảo xát và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS …………….. 43

3.1.1. Chuẩn hóa số khối – Tunning ……………………………………………. 43

3.1.2. Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí ………………………………………. 44

3.1.3. Khảo sát nguồn năng lượng (ICP) ……………………………………….. 45

3.1.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử - ion ………………………….. 46

3.1.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu …………………………………........... 46

3.1.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu …………………………………………. 48

3.2. Nghiên cứu phân hu y mâ u …………………………………………………… 49

3.2.1. Nghiên cứu hô n hơ p chât phân hu y mâ u sư a …………………………… .. 49

3.2.2. Nghiên cứu lươ ng hô n hơ p chât phân hu y mâ u sư a ……………… ........... 53

3.2.3. Nghiên cứu nhiê t đô phân hu y mâ u sư a ………………………………… . 54

3.3. Khảo sát lượng đồng vị thêm vào phù hợp cho phân tích mẫu sữa ………….. 55

3.4. Đánh giá sự ảnh hưởng của các ion kim loại khác trong nền mẫu đến quá

trình xác định Pb, Cd và Zn...................................................................................... 58

3.5. Đánh giá phương pháp phân tích …………………………………………….. 61

3.5.1. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn ……………………………………… 61

3.5.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ………………………………. 62

3.5.3. Đánh giá hiệu suất thu hồi và độ lập lại của phương pháp ………………. 63

3.6. So sánh các kết quả phân tích mẫu chuẩn và mẫu thực giữa ba kỹ thuật ……. 65





3.7. Phân tích mẫu chuẩn được công nhận ……………………………………….. 66

3.8. Quy trình phân tích mẫu thực tế ………………………………………........... 66

3.9. Kết quả phân tích mẫu thực tế ……………………………………………….. 67

Chƣơng 4: KẾT LUẬN .......................................................................................... 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 72





DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của các nguyên tố chì, cadimi và kẽm ………… 7

Bảng 1.2. Mức giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm …………… 14

Bảng 1.3. Giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong sữa ………………… 16

Bảng 1.4. Giới hạn rủi ro đối với một số kim loại nặng ............................................. 17

Bảng 1.5. So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích ………………… 28

Bảng 1.6. Nguyên tố, số khối, tỷ lệ đồng vị và các yếu tố ảnh hưởng do trùng số

khối

30

Bảng 3.1. Kết quả khảo sát tốc độ khí sol hóa mẫu ……………………………… 44

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát công suất máy phát cao tần …………………………… 45

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát thời gian phân tích …………………………………… 47

Bảng 3.4. Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu ……………………………… 48

Bảng 3.5. Các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị ICP -MS …………………… 49

Bảng 3.6. Kết quả khảo sát các loại axit cho quá trình xử lí mẫu hệ hở …………… 50

Bảng 3.7. Kết quả khảo sát các loại axit cho quá trình xử lí mẫu hệ kín ………… 52

Bảng 3.8. Kết quả khảo sát a nh hươ ng cu a lươ ng hô n hơ p phân hu y ……………… 54

Bảng 3.9. Kết quả khảo sát a nh hươ ng cu a nhiê t đô phân hu y …………………… 55

Bảng 3.10. Kết quả phân t ch mô t số mâ u sư a trên ICP-MS ……………………… 55

Bảng 3.11. Kết quả kha o sa t lươ ng đồng vi ……………………………………… 57

Bảng 3.12. Kết quả phân t ch các thành phần ảnh hưởng của nền mẫu …………… 58

Bảng 3.13. Nồng độ các ion ảnh hưởng …………………………………………… 59

Bảng 3.14. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của các ion kim loại trong nền mẫu … 60

Bảng 3.15. Kết quả xác định LOD và LOQ của Pb, Cd và Zn …………………… 63

Bảng 3.16. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp ………………… 64

Bảng 3.17. Kết quả đánh giá độ lập lại của phương pháp ………………………… 64

Bảng 3.18. Kết quả phân tích mâ u chuâ n so sánh giữa 3 kỹ thuật ………………… 65

Bảng 3.19. Kết quả phân t ch mẫu thực giữa 3 kỹ thuật …………………………… 66

Bảng 3.20. Kết quả phân tích mẫu chuẩn được công nhận ………………………… 66





Bảng 3.21. Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu sữa bột ........ 68

Bảng 3.22. Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu sữa nước ..... 69

Bảng 3.23. Danh sách các mẫu có hàm lượng Pb vượt quy định. .............................. 69

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam

ICP-MSPhương pháp cảm ứng cao tần ghép nối khối phổ (InductivelyCoupled Plasma emission Mass Spectrometry)

ID-ICP-MS

Phương pháp pha loãng đồng vị trên thiết bị cảm ứng cao tần ghépnối khối phổ (Isotope Dilution Inductively Coupled Plasma emission

Mass Spectrometry)

GFA-AAS Phương pháp hấp thụ nguyên tử sư du ng ky thuâ t nguyên tư ho a lònhiệt điện (Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry)

F-AASPhương pha p hâp thu nguyên tư sư dụng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọnlư a (Flame Atomic Absorption Spectrometry)

UV-VIS Phương pháp trắc quang (Ultraviolet Visible Spectrometry)

AASPhương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption

Spectrometry)

ICP-AESPhương pháp quang phổ phát xạ plasma (Inductively Coupled Plasma

atomic Emission Spectroscopy)

AESPhương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (Atomic Emission

Spectrometry)

LOD Giới hạn phát hiện (Limit of Detection)

LOQ Giới hạn định lượng (Limit of Quantitation)

RSD Độ lặp lại tương đối (Relative Standard Deviation)

WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization)

FAO Tô chư c nông lương thê giơ i (Food and Agriculture Organization)





1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, đã có sự gia tăng ô nhiễm các kim loại nặng độc hại

như chì, cadimi, kẽm, thủy ngân, đồng … trong lương thực và thực phẩm. Ô nhiễm do

các chất hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón, chất phụ gia liên quan đến các sản

phẩm tiêu dùng đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người và môi trường. Các nguyên

tố vi lượng như chì, cadimi, đồng, kẽm là thành phần rất cần trong cơ thể, nhưng nếu dư

thừa hoặc thiếu hụt sẽ gây ra một số bệnh như bệnh Schizophrenia, bệnh Willson hay biểu

hiện tím tái người ngất x u đột ngột do nhiễm độc chì,…

Sữa là một thực phẩm quan trọng có nguồn gốc từ động vật, nó có hầu hết các chất

dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, đặc biệt cho trẻ sơ sinh và người già. Tuy nhiên do nhu

cầu tiêu thụ sản phẩm về sữa ngày càng gia tăng nên đã có một số loại sữa không đủ chất

lượng, hàm lượng một số kim loại nặng trong sữa cao hơn mức cho phép. Để đánh giá

chính xác hiện tượng này trong các sản phẩm về sữa, người ta phải sử dụng một số thiết

bị đo có độ chính xác cao để phân tích như AAS, AES, ICP-AES, UV-VIS, ICP-MS …

vì hàm lượng của chúng khá nhỏ (dạng vết). Trong đó ICP-MS có tính ưu việt hơn các

phương pháp khác về khả năng phân tích nhanh, phân tích đồng thời được nhiều nguyên

tố kim loại ở dạng vết trong cùng một mẫu với độ chính xác cao, ít bị ảnh hưởng bởi các

nguyên tố khác. Bằng kĩ thuật pha loãng đồng vị ICP-MS có thể xác định chính xác hơn

nồng độ các kim loại trong mẫu. Để xác định thật chính xác lượng vết các ion kim loại

chì, cadimi và kẽm trong sữa, việc xây dựng một quy trình phân tích hoàn thiện từ quá

trình chuẩn bị mẫu, xử lý mẫu và phép phân tích là hết sức cần thiết. Chính vì vậy đề tài

“ Phân tích xác định hàm lƣợng Pb, Cd và Zn trong sữa bằng phƣơng pháp pha

loãng đồng ICP -MS ” được lựa chọn.

Nội dung chnh của luận văn gồm những phn sau:

Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu để định

lượng các kim loại chì, cadimi và kẽm trong sữa.

Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân

tích nồng độ chì, cadimi và kẽm đạt độ chính xác cao bằng phương pháp pha loãng

đồng vị.





2

Nghiên cứu khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân tích các nguyên

tố kim loại nói trên.

Đưa ra quy trình phân tích chì, cadimi và kẽm trong sữa bằng phương pháp pha

loãng đồng vị trên thiết bị ICP-MS. Áp dụng phân tích một số đối tượng mẫu thực tế.





3

Chƣơng 1: TỔNG QUAN

1.1. Thành phần hóa học chính trong sữa [14, 18].

Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin,ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác.

Chất béo: Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Hàm

lượng chất béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Có loại sữa ít béo, khoảng

3g/100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g/100ml sữa. Khoảng 98% chất béo

trong sữa là một hỗn hợp của triacyl glycerides. Ngoài ra còn có chất béo trung tính, các

vitamin tan trong chất béo và các chất màu (ví dụ như carotene cho bơ màu vàng của nó),

sterol và sáp. Chất béo cung cấp cho cơ thể một nguồn tập trung năng lượng: quá trình oxy

hóa của chất béo trong cơ thể mang lại 9 calo/g. Ngoài ra chất béo làm dung môi hòa tan

các vitamin A, D, E, K trong chất béo và cũng cung cấp các axit béo thiết yếu (linoleic,

linolenic và arachidonic).

Protein: Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein. Hàm lượng

protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3.0-

4.6%. Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần protein của sữacó đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin không thay thế được

như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan và lyzin.

Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 80%, lactalbumin chiếm

12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài

loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể.

Casein là nhóm protein chủ yếu trong protein của sữa. Nó bao gồm nhiều loại

casein khác nhau, -casein, -casein, -casein, -casein là thể phức hợp phosphoryl gồm

có S1, S2 , S3, S4, S5, S6 – casein. -casein là thành phần chủ yếu có trong sữa bò

nhưng lại là thứ yếu trong sữa người. -casein là một glycoprotein và nó hiện diện khắp

nơi trong thể mixen casein. Chính vì vậy mà mixen ở trạng thái ổn định. -casein và -

casein không tan trong sữa tươi. Các protein này chứa nhóm photphat (photpho chiếm

khoảng 0.8% trong toàn casein) và nhóm photphat này kết hợp với ion Ca 2+. Sự trung hòa

một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa -casein và -casein kết khối và kết tủa.





4

Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước và 30% chất khô. Trong thành phần chất

khô casein chiếm khoảng 93% và muối (chủ yếu là canxi photphat) chiếm khoảng 7%.

Lactoglobulin còn gọi là globulin của sữa. Hàm lượng lactoglobulin trong sữa

khoảng 0,1% theo khối lượng và chiếm tỉ lệ 3% so với lượng protein chung. Globulin sữacó nhiều trong sữa non, thuộc loại protein đơn giản và là protein hoàn thiện. Trong sữa,

globulin tồn tại dưới dạng keo và có độ phân tán kém hơn so với albumin sữa khoảng

18.000. Globulin có 3 dạng đồng phân: -glactoglobulin, epglobulin và pseudogglobulin.

Chúng khác nhau về khả năng hòa tan nước và tính kháng trùng -lactoglobulin không tan

trong nước, hòa tan tốt trong dung dịch muối loãng, epglobulin tan trong nước khi có mặt

muối. Pseudoglobulin hòa tan trong nước nguyên chất.

Lactoalbumin còn gọi là albumin của sữa. Hàm lượnglactoalbumin trong sữa

không nhiều khoảng 0.5-1.0% tùy từng loại sữa. Trong sữa non có nhiều lactoalbumin hơn

sữa thường. Khác với casein, lactoalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan. Dưới tác dụng

của nhiệt độ cao lactoalbumin bị đông tụ. Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức

độ đông tụ nhanh và mau. Các enzim làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ

lactoalbumin. Sau khi đông tụ, lactoalbumin mất khả năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có

thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi. Carbohydrate: Carbohydrate có ở trong sữa chủ yếu là lactose. Hàm lượng

lactose trong sữa khoảng 4.5-5.1% tùy theo từng loại sữa. Lactose ở trong sữa dưới dạng

hòa tan. Lactose khó bị thủy phân hơn các loại đường khác. Khi bị thủy phân sẽ cho một

phân tử glucose và một phân tử galactose:

Chất khoáng: Nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận lượng chất khoáng của

sữa có thể thỏa mãn đầy đủ nhu cầu về chất khoáng cho cơ thể.

Hàm lượng chất khoáng trong sữa khoảng 0.6-0.8% tùy từng loại sữa, tồn tại ở

dạng hòa tan hoặc dung dịch keo. Các loại muối khoáng ở trong sữa có nhiều loại, phổ

biến là muối photphat, clorua, citrat, caseinat… chứa các nguyên tố đa lượng như Ca, K,





5

Na, Mg, P …trong đó nhiều nhất là Ca. Ngoài ra sữa cũng chứa nguyên tố vi lượng như

Zn, Si, Al, Fe, Cu, I, Mn, F, Se, Cr, Co …

Vitamin: Sữa có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, bao gồm nhóm

vitamin tan trong chất béo như vitamin A, D, E và K gắn với phần chất béo, nhómvitamin tan trong nước như vitamin B1, B2, B12, C, PP …

1.2. Tình hình ô nhiễm kim loại Pb, Cd và Zn trong các sản phẩm tiêu dùng (thực

phẩm) ở Việt Nam.

Các nhà chuyên môn về vệ sinh an toàn thực phẩm cảnh báo rằng nhiều loại rau sinh

trưởng trong vùng đất thấp, ao hồ, kênh rạch như rau muống, rau rút, rau cần, ngó sen dễ

tích tụ những kim loại nặng như đồng, chì, kẽm, thủy ngân... Các chất này có trong nước

thải chưa được xử lý triệt để từ các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất.

Đề tài nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong bùn đáy, trong nước và trong một

số loại rau thủy sinh, của TS Bùi Cách Tuyến, Hiệu trưởng ĐH Nông Lâm TP HCM, thực

hiện trong 2 năm (1999-2000) tại TP HCM cho thấy, nhiều mẫu rau được lấy phân tích

không an toàn, rất nhiều loại bị ô nhiễm nặng. Hàm lượng kẽm trong mẫu rau muống ở

Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép, tại các ao rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2-4

đến 12 lần. Hai mẫu rau rút ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì gấp 8,4-15,3 lần mức cho

phép, mẫu rau muống ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì cao gấp 2,24 lần, mẫu rau muống ở

Bình Chánh có hàm lượng chì cao gấp 3,9 lần, mẫu ngó sen ở Tân Bình có hàm lượng chì

cao gấp 13,65 lần. Hàm lượng kim loại đồng tại một ruộng rau muống ở Thạnh Xuân cao

gấp 2 lần mức cho phép [15].

Viện Dinh dưỡng Quốc gia vừa công bố số liệu điều tra khẩu phần ăn của trẻ từ

24-36 tháng tuổi ở các phường thuộc 4 quận nội thành Hà Nội, gồm: Ba Đình, Hoàn

Kiếm, Đống Đa và Hai Bà Trưng. Kết quả cho thấy, 12 loại thực phẩm như: gạo, thịt lợn,rau muống… có tỷ lệ nhiễm chì và asen rất cao. Theo kết quả xét nghiệm 12 mẫu thực

phẩm cho thấy, nhóm thực phẩm ăn hàng ngày bị nhiễm chì cao nhất là ở gạo, thịt lợn,

rau muống, tôm dảo, cam, quýt… [6]. Thực phẩm vượt quy định của Bộ Y tế về cadimin

nhiều nhất cũng có ở gạo, thịt lợn, thịt bò. Cadimin cũng xuất hiện tại các thực phẩm

khác như trứng gà.

Nhóm nghiên cứu cũng cho rằng, lượng cadimin trong gạo chiếm tới 358%, trong

sữa bột là 31% và trong cam là 15,6% lượng tối đa cho phép ăn vào hàng ngày của trẻ





6

dưới hai tuổi (cân nặng trung bình 13kg). Còn trong thịt lợn đã lên tới 177,5%, thịt bò là

60,58%, tôm rảo là 35,73% và thịt gà là 6,84% so với lượng tối đa cho phép ăn hàng tuần

của trẻ. Theo quy định của bộ Y tế, giới hạn chì tối đa trong các loại quả là < 0,1 mg/kg,

ngũ cốc, đậu < 0,2 mg/kg, trong sữa thậm chí còn rất thấp 0,02 mg/kg …[2]Theo báo cáo tại hội nghị thường niên Hội y tế Công cộng Việt Nam lần thứ 10

diễn ra vào 11/2014 tại Hà Nội. Nhóm các tác giả đến từ Trường Đại học Y tế công cộng,

Cục An toàn thực phẩm và Viện Chăn nuôi quốc tế về đề tài Đánh giá về sự ô nhiễm chì

và Cadimi trong cá và rau muống ở sông Nhuệ tại hội nghị cho thấy 100% mẫu ra u

muống khai thác từ sông Nhuệ bị ô nhiễm chì (Pb). Tỷ lệ nhiễm chì và Cadimi (Cd) của

cá rô phi khai thác tại đây lần lượt là 100% và 96,3%. Tuy nhiên, hàm lượng Pb và Cd

trong mẫu rau muống và cá rô phi đều nằm trong mức cho phép của Bộ Y tế.

Nhóm tác giả đã nghiên cứu áp dụng khung đánh giá nguy cơ sức khỏe đối với

môi trường của hội đồng sức khỏe môi trường Australia năm 2004, với 27 mẫu nước, 27

mẫu rau và 27 mẫu cá được lấy từ sông Nhuệ từ tháng 11/2013 - 6/2014, tại Kim Bảng,

Hà Nam. Các tác giả cho biết, qua nghiên cứu, đánh giá mức tiêu thụ rau muống và cá rô

phi của người dân sống tại lưu vực sông Nhuệ thì thấy, 98,6% người dân có ăn rau

muống với khối lượng ăn trung bình là 108,9 g/người/bữa, với tần suất ăn trung bình là

75 lần/năm. 90,9% người dân được hỏi có ăn cá rô phi, khối lượng ăn trung bình là 132

g/người/ngày, tần suất ăn trung bình 65 lần/năm.

Với mức ô nhiễm Pb và Cd (mặc dù vẫn ở trong giới hạn cho phép), thực trạng tiêu

thụ rau muống và cá rô phi khai thác tại sông Nhuệ của người dân, các tác giả nhóm

nghiên cứu khẳng định, người dân có thể có nguy cơ nhiễm Pb, Cd qua đường ăn uống từ

những thực phẩm này [7].

1.3. Trạng thái tự nhiên và một số tính chất lý, hóa của Pb, Cd và Zn [16, 21, 22, 29]

1.3.1. Trạng thái tự nhiên của các kim loại Pb, Cd và Zn

Chì đã được con người biết đến từ thời thượng cổ. Chì là nguyên tố phân bố khá

rộng trong tự nhiên ở dạng kết hợp với các kim loại khác đặc biệt là với Ag và Zn. 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), anglebit (PbSO4).





7

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 (ZnS) và calamine (ZnCO3)

có chứa khoảng 3% cadimi. Kẽm trong thạch quyển của vỏ quả đất chiếm khoảng 5.10

-3% về khối lượng, tồn

tại ở dạng các khoáng vật chủ yếu là quặng blen kẽm (ZnS), calamin (ZnCO3),

phranclinit hay ferit kẽm (Zn(FeO2)2), ngoài ra còn có zincit ZnO. Trong tự nhiên các

khoáng vật của Zn đều có lẫn khoáng vật của Pb, Ag và Cd.

1.3.2. Một số tính chất lý, hóa của Pb, Cd và Zn

1.3.2.1. Tính chất vật lý của Pb, Cd và Zn

Chì là kim loại có mầu xám thẫm và mềm, có khối lượng riêng lớn nhất. Chì có

18 đồng vị, trong đó có 4 đồng vị thiên nhiên là 204Pb (1,48%),

206Pb (23,6%),

207Pb

(22,6%) và 208Pb (52,3%). Đồng vị phóng xạ bền nhất của chì là 202Pb có chu kỳ bán hủy

là 3.105 năm.

Cadimi là kim loại mầu trắng bạc, mềm, có thể cắt bằng dao, dễ dát mỏng và dễ

mất ánh kim trong môi trường không khí ẩm do tạo màng oxit. Cadimi có 19 đồng vị,

trong đó có 8 đồng vị gặp trong thiên nhiên 106Cd (1,215%),

108Cd (0,875%),

110Cd

(12,39%),111

Cd (12,7%),112

Cd (24,07%),113

Cd (12,26%),114Cd (28,86%), và 116

Cd

(7,58%). Trong các đồng vị phóng xạ thì đồng vị 100Cd có chu kỳ bán hủy 470 ngày đêm

là bền nhất.

K ẽm là kim loại mầu trắng bạc, mềm. Ở trong không khí bị phủ lớp màng hidroxit

– cacbonat bền. Kẽm có 15 đồng vị, trong đó có 5 đồng vị thiên nhiên là 64Zn (48,89%),

66Zn (27,81%),

67Zn (4,11%),

68Zn (18,56%) và 70Zn (0,62%). Trong các đồng vị phóng

xạ thì động vị65

Zn bền nhất có chu kỳ bán hủy 245 ngày đêm. Một số tính chất vật lý của chì, cadimi và kẽm được tổng kết trong bảng 1.1

Bảng 1.1. Một số tnh chất vật lý của các nguyên tố chì, cadimi và kẽm

STT Tính chất vật lý Chì Cadimi Kẽm

1 STT trong bảng hệ thống tuần hoàn 82 48 30

2 Nguyên tử khối (u) 207,21 112,41 65,37

3 Cấu hình electron [Kr]6s26p

2[Kr]4d

105s

2[Ar]3d

104s

2

4 Năng lượng ion hóa (eV) I1= 7,42 I1= 8,99 I1= 9,39





8

I2= 15,03 I2= 16,90 I2= 17,96

5 Bán kính nguyên tử ( 0

A ) 1,75 1,56 1,39

6 Nhiệt độ nóng chảy (0C) 327,4 321 419,5

7 Nhiệt độ sôi (0C) 1740 767 906

8 Khối lượng riêng (g/cm ) 11,34 8,63 7,13

1.3.2.2. Một số tính chất hóa học của Pb, Cd và Zn

* Tác dụng với oxi

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 0t 2PbO

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.

Ở nhiệt độ thường và trong không khí ẩm, kẽm bị bao phủ bởi lớp màng

hdiddroxxit – cacbonat bền.

2Zn + 2H2O + O2 2Zn(OH)2

2Zn + H2O + O2 + CO2 Zn2CO3(OH)2

Khi đốt nóng kẽm cháy trong oxi tạo ra oxit: ZnO

* Tác dụng với các phi kim khác

Chì tác dụng được với các halogen, lưu huỳnh tạo thành muối.

Pb + S → PbS

Pb + Cl2 → PbCl2

Cadimi, kẽm tác dụng với halogen, lưu huỳnh, photpho, selen ... tạo muối tương

ứng.

* Tác dụng với nước

Chì, cadimi và kẽm không tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường. Nhưng ở

nhiệt độ cao cadimi và kẽm khử hơi nước tạo 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





9

Với axit không có tính oxi hóa (như HCl, H2SO4 loãng,…) chì, cadimi và kẽm

đều tác dụng, giải phóng khí hiđro.

Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑

Tuy nhiên, khi chì tan trong HCl lại tạo ra lớp PbCl 2 khó tan làm cho chì không tan thêmđược 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 chì, cadimi và kẽm đều

phản ứng, sẩn phẩm không có hiđro:

Cd + 2H2SO4 đ → CdSO4 + 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 và kẽm còn có thể tan được trong dung dịch kiềm giải phóng hiđro:

Pb + 2KOH + 2H2O → K 2[Pb(OH)4] + H2 ↑

Riêng kẽm còn có thể tan được trong dung dịch NH3:

Zn + 4NH3 + 2H2O → [Zn(NH3)4](OH)2 + H2 ↑

Trong môi trường kiềm cao, Zn khử được ion NO3- thành khí NH3:

4Zn + NO3- + 7OH

- + 6H2O → 4[Zn(OH)4]

2- + NH3↑

1.4. Vai trò của các nguyên tố Pb, Cd và Zn đối với con ngƣời

1.4.1. Độc tính của Pb [4, 8, 9, 17, 19]





10

Chì và các hợp chất của chì đều được xếp vào nhóm độc tố đối với cơ thể người.

Trong môi trường nó bị thải ra từ hoạt động của các ngành công nghiệp, nông nghiệp …

gây ô nhiễm. Nó có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua chu trình chuyển hóa thức ăn

hay quá trình trao đổi chất như: nước uống, không khí, thức ăn (động vật, thực vật) nhiễmchì. 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:

HOOC - CH2 - CH2 -C - C - CH2 - CH2 – COOH

H2 N - CH2 - C C – H

N

Chì gây ức chế ALA-dehidraza enzym, do đó giai đoạn tiếp theo hình thành

porphobilinogen không xảy ra được. Tác dụng chung là chì phá hủy quá trình tổng hợp

hemoglobin và các sắc tố cần thiết cho máu như cytochoromes. Hàm lượng chì trong máu

khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxy để oxy hóa glucoza tạo ra năng

lượng cho quá trình sống, do đó làm cơ thể mệt mỏi. Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có

thể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu khoảng 0,5 đến

0,8 ppm gây ra rối loạn chức năng của thận và phá hủy não.

Đối với sức khỏe con người, nhiễm độc chì gây ra bệnh về tai, mũi, họng, phế

quản, máu, gan, xương và các bệnh ngoài ra. Khi ngộ độc chì, người lớn hay than phiền,

đau tê ở đầu ngón chân, tay, bắp thịt mỏi yếu, nhức đầu, đau bụng, tăng huyết áp, thiếu

máu, giảm trí nhớ, thay đổi tâm trạng, sảy thai, kém sản xuất tinh trùng... Lâu ngày, bệnhtrở thành mạn tính, đưa tới suy thận , tổn thương thần kinh ngoại vi , giảm chức năng não

bộ (do ch co kha năng ta o tha nh các hợp chất alkyl ái lipit)

Trẻ em thường bị tác hại của chì trầm trọng hơn người trưởng thành, đặc biệt là

trẻ dưới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc chất của cơ thể chưa

hoàn chỉnh. Trong khi trẻ em có mức hấp thụ chì gấp 4 -5 lần người lớn và thời gian

bán phân hủy chì ở trẻ em cũng lâu hơn nhiều so với người lớn. Một số trẻ em có thể

bị nhiễm ngay từ khi còn ở trong bụng mẹ, do người mẹ bị nhiễm chì, qua nhau thai từ





11

tuần thứ 20 của thai kỳ và tiếp diễn suốt thời kỳ mang thai, hoặc bú sữa mẹ có hàm

lượng chì cao. Tới khi lớn, các em có thể ăn thực phẩm có chứa chì, nuốt chì lẫn trong

đất, bụi khi bò chơi trên mặt đất hoặc ăn các mảnh vụn sơn tường nhà cũ. Do đó trẻ từ

6 tuổi trở xuống và phụ nữ có thai là những đối tượng mẫn cảm với những ảnh hưởngnguy hại đến sức khỏe do chì gây ra. Gần đây, các phương tiện thông tin đại chúng

trong nước và quốc tế đều đưa tin hai vụ nhiễm độc chì ở trẻ em Trung Quốc trong

vòng một tháng qua, với số nạn nhân lên đến 1.300 bé tại tỉnh Hồ Nam và trên 600 bé

ở tỉnh Thiểm Tây. Theo trung tâm kiểm soát bệnh tật Hoa Kỳ (CDC), hơn 250.000 trẻ

em 1-5 tuổi ở quốc gia này có lượng chì trong máu lớn hơn 100g/lít, mức được cho

là nhiễm độc chì.

Ở trẻ em, nhiễm độc chì cấp tính khiến các em trở nên cáu kỉnh, kém tập trung, ói

mửa, dáng đi không vững, lên cơn kinh phong. Trường hợp mãn tính, các em có dấu hiệu

chậm trí, hay gây gổ, lên kinh thường xuyên, đau bụng, thiếu máu, suy nhược cơ bắp, suy

thận, đôi khi có thể đưa tới tử vong.

Ngoài ra, chì có thể thay thế một phần canxi trong Ca3(PO4)2 của xương, tác dụng

gây ra vành xám ở lợi răng và hệ thần kinh, các bệnh về đường ruột và bệnh thiếu máu.

Chì và các hợp chất của chì có thể vào cơ thể người thông qua việc ăn uống, hô hấp và

tích lũy lại, gây ra các bệnh nguy hiểm đặc biệt là ung thư và biến đổi gen rất nguy hiểm.

WHO đã thiết lập giá trị tạm thời cho hàm lượng chì đưa vào cơ thể hàng tuần có

thể chịu đựng được đối với trẻ sơ sinh và thiếu nhi là 25g/kg thể trọng.

1.4.2. Độc tính của Cd [17, 19, 29]

Kim loại nặng cadimi, cũng như các kim loại khác, xâm nhập vào các hệ sinh thái

đất, nước, không khí từ nhiều nguồn khác nhau: khói bụi, nước thải của các xí nghiệp sản

xuất chì, thiếc, sắt, thép…nước thải trong ngành đúc điện, trong phân lân bón cho câytrồng, trong bùn thải các trạm làm sạch nước, trong sự bào mòn lốp xe ô tô, trong các

nhiên liệu diezel làm ô nhiễm lương thực, trong phân lân bón cho cây trồng, trong bùn

thải các trạm làm sạch nước, trong sự bào mòn lốp xe ô tô, trong các nhiên liệu diesel làm

ô nhiêm lương thực, thực phẩm và nước uống.

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 i tai-itai là một bệnh có liên





12

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 tủyxương. 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.

Phần lớn Cadimi thâm nhập vào cơ thể được đào thải ra ngoài, còn giữ lại ở thận

khoảng 1% do Cadimi liên kết với protein tạo thành metallotion có ở thận. Phần còn lại

được giữ trong cơ thể và dần dần được tích tụ theo thời gian. Khi lượng Cd2+ được tích tụ

đủ lớn, nó có thể thế chỗ Zn2+ trong các enzyme quan trọng và gây rối loạn tiêu hóa và

các chứng bệnh rối loạn chức năng của thận, gây 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 7g/kg thể

trọng.

1.4.3. Chức năng sinh học của Zn [38, 39, 40, 42]

Kẽm đóng vai trò sinh học không thể thiếu đối với sức khỏe con người cho dù kẽm

chỉ chiếm khoảng vài phần triệu trọng lượng khô của cơ thể. Người ta cũng đã phát hiện

được nhiều căn bệnh liên quan tới sự thiếu thừa nguyên tố này. Theo các nhà khoa học,

lượng kẽm cần thiết cho người trưởng thành hàng ngày là 10-15mg. Nhưng nhu cầu về

kẽm còn tùy thuộc vào tuổi và trạng thái sinh lý của cơ thể. Ví dụ trẻ em dưới 1 tuổi cần

8mg, trẻ từ 1-10 tuổi ần 20-25mg kẽm 1 ngày.





13

Kẽm được đưa vào cơ thể chủ yếu qua đường tiêu hóa, được hấp thụ phầnlớn ở

ruột non. Vì vậy, những người có bệnh ở đường tiêu hóa thường bị thiếu kẽm. Nó được

thải ra ngoài với lượng lớn qua dịch ruột, dịch tụy (2 -5mg), còn lại qua nước tiểu (0,5-0,8

mg) và mồ hôi (0,5 mg). Khi vào cơ thể, phần lớn kẽm tập trung trong tế bào, chỉ mộtlượng nhỏ trong huyết tương, dạng gắn kết với albumin và 2- macropolysaccarite. Kẽm

tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt là tác động đến hầu hết các quá trình

sinh học trong cơ thể. Kẽm có trong thành phần của hơn 80 loại enzyme khác nhau, đặc

biệt có trong hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân, đồng hành xúc tác phản ứng gắn kết

với các chuỗi trong phân tử AND, xúc tác phản ứng oxy hóa cung cấp năng lượng, ngoài

ra kẽm còn hoạt hóa nhiều enzym khác nhau như amylase, pencreatinase… Đặc biệt, kẽm

có vai trò sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc lên quá trình tổng hợp, phân giải

axit nucleic và protein- những thành phần quan trọng nhất của sự sống. Vì vậy các cơ

quan như hệ thần kinh trung ương, da và niêm mạc, hệ tiêu hóa, hệ tuần hoàn rất nhạy

cảm với sự thiếu hụt kẽm.

Sự thiếu hụt kẽm để lại những hiệu ứng rõ nét trong việc tăng trọng của động vật.

Kẽm tìm thấy trong insualin, các protein chứa kẽm và các enzyme như superoxit

dismutase. Thị giác¸vị giác, khứu giác và trí nhớ có liên quan đến kẽm và sự thiếu hụt

kẽm có thể gây ra hoạt động của các cơ quan này. Lượng kẽm trong cơ thể có liên quan

chặt chẽ với môi trường sống và chế độ dinh dưỡng. Thiếu kẽm sẽ ảnh hưởng tới sự phát

triển bình thường của cơ thể và hơn nữa có thể là nguyên nhân gây nên nhiều bệnh nguy

hiểm, ảnh hưởng lâu dài tới cuộc sống va sinh mạng của con người. Trẻ em nếu cơ thể

thiếu kẽm sẽ biếng ăn, suy dinh dưỡng và kém phát triển về chiều cao, phát dục trễ, dễ

nhiễm trùng và tiêu chảy. Ngược lại việc tiêu thụ quá mức kẽm có thể gây ra một số

chứng như hôn mê, bất động cơ và thiếu đồng.

1.4.4. Giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm

Được sự quan tâm của các cấp có thẩm quyền, một loạt các t iêu chuẩn, quy chuẩn

kỹ thuật về môi trường và an toàn thực phẩm đã được ban hành. Trong Quy chuẩn kỹ

thuật Quốc Gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng (QCVN 8-2:2011 BYT), hàm

lượng cho phép đối với các nguyên tố trong thực phẩm là rất thấp như trong bảng 1.2 [2].





14

Bảng 1 .2. Mức giới hn tối đa cho phép các kim loi trong thực phẩm

TT

Tên sản phẩm

Mức giới hạn tối đa cho phép (mg/kg hoặc mg/L)

Arsen

(As)

Cadimi

(Cd)

Chì(Pb)

Thủyngân(Hg)

Methylthủyngân

(MeHg)

Thiếc

(Sn)

1Sữa và các sản phẩmsữa

0,5 1,0 0,02 0,05 - -

2Thịt và các sản

phẩm thịt 1,0 - - 0,05 - -

3

Thịt trâu, bò, lợn,cừu, gia cầm - 0,05 0,1 - - -

4Thịt ngựa

- 0,2 - - - -

5Gan trâu, bò, lợn,cừu, gia cầm, ngựa - 0,5 - - - -

6Thận trâu, bò, lợn,cừu, gia cầm, ngựa - 1,0 - - - -

7 Phụ phẩm của trâu, bò, lợn, gia cầm -

-

0,5

-

-

-

8

Các loại thịt nấuchin đóng hộp (Thịt

băm, thịt đùi lợn thịtvai lợn), Thịt bòmuối, Thịt chế biếnđóng hộp

Đối với sản phẩmtrong hộp tráng thiếc - - - - - 200

Đối với sản phẩmtrog các loại hộpkhông tráng thiếc

- - - - - 50

9Rau họ thập tự (cải)

- 0,05 0,3 - - -

10 Rau ăn quả - 0,05 0,1 - - -

11Rau ăn lá

- 0,2 0,3 - - -





15

12Rau họ đậu

- 0,1 0,2 - - -

13 Rau ăn củ và ăn rễ 0,1 0,1 - - -

14Rau ăn thân

-

0,1

-

-

-

-

15 Nấm - 0,2 0,3 - - -

16 Ngũ cốc 1,0 0,1 0,2 - - -

17 Gạo trắng - 0,4 - - - -

18 Lúa mì - 0,2 - - - -

19Các loại trái câynhiệt đới, ăn được

vỏ

- - 0,1 - - -

20Các loại trái câynhiệt đới, không ănđược vỏ

- - 0,1 - - -

21Qủa mọng và quảnhỏ khác

- - 0,2 - - -

22 Qủa có múi - - 0,1 - - -

23 Nhóm quả táo- - 0,1 - - -

24 Nhóm quả có hạt -

-

0,1

-

-

-

25 Mứt (mứt quả) vàthạch

- - 1,0 - - -

26 Các loại rau, quảkhô

1,0 - 2,0 - - -

27 Các loại rau, quảđóng hộp

- - 1,0 - - 250

28

Cá cơm, cá ngừ, cávền hai sọc, cá

chình, cá đối mục,cá sòng Nhật Bản,cá Luvar, cá mòi, cátrích

- 0,1 - - - -

29

Cá vây chân¸cá datr ơn, cá ngừ, cáchình, cá sơn, cátuyết, cá bơn lưỡingựa, cá cờ, cá bơn

buồm, cá phèn, cá

nhông lớn, cá tuyếtnhỏ, cá nhám góc,

- - - 1,0 - -





16

cá đuối, cá vây đỏ,cá cờ lá, cá hố, cá

bao kiếm, cá vền biển, cá mập, cá thurắn, cá tầm, cá kiếm

30 Cơ thịt cá kiếm -

0,3

-

-

-

-

31 Cơ thịt cá - - 0,3 - - -

32

Các loại cá (không bao gồm các loại cáăn thịt)

- - - - 0,5 -

33

Các loại cá ăn thịt(như cá mập, cákiếm, cá ngừ, cámăng và các loạikhác)

- - - - 1,0 -

34

Giáp xác (trừ phầnthịt nâu của ghẹ, đầuvà ngực của tômhùm và các loại giápxác lớn)

- 0,5 0,5 0,5 - -

35 Nhuyễn thể haimảnh vỏ

- 2,0 1,5 - - -

36

Nhuyễn thể chânđầu

(không nội tạng)

-2,0 1,0 - - -

37 Thủy sản và sản phẩm thủy sản khác

- 0,05 - 0,5 - -

38

Thức ăn công thứccho trẻ sơ sinh và trẻnhỏ (ăn liền) - - 0,02 - -

Bảng 1.3. Giới hn cho phép của một số kim loi nặng trong sữa

Kim loại Giới hạn cho phép mg/kg

Pb (ppm) 0.3*

Cd (ppm) 0.05*

Hg (ppm) 0.02*

Sc (ppm) 50.0*

Ghi ch: *Tiêu chuẩn Ai Cập 1993 và 2001.





17

Theo quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Tổ chức Nông lương Thế giới

(FAO) từ năm 1999 đã đưa ra giới hạn tối đa ăn vào hàng ngày và hàng tuần tính theo

trọng lượng cơ thể, nhằm đảm bảo an toàn sức khỏe của con người như trong bảng 1.4.

Bảng 1.4 . Giới hn rủi ro đối với một số kim loi nặng (WHO và FAO 1999)

Kim loại Giới hạn rủi ro

(µg/Kg trọng lƣợng cơ thể/ngày)

Cd 0,5

Pb 3,6

Cu 140

Zn 500

1.5. Các phƣơng pháp phân tích lƣợng vết kim loại nặng

Có rất nhiều phương pháp khác để phân tích, xác định lượng vết kim loại nặng như

các phương pháp điện hóa, trắc quang, quang phổ hấp thụ nguyên tử (F-AAS, GF-AAS,

CV-AAS), huỳnh quang tia X (XRF), kích hoạt nơtron (NAA), quang phổ phát xạ plasma

cảm ứng (ICP-AES), quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP – MS)…Các phương pháp

được sử dụng tùy thuộc theo từng đối tượng mẫu phân tích, mức hàm lượng kim loạinặng trong mẫu, điều kiện cụ thể của phòng thí nghiệm và yêu cầu mức độ tin cậy của kết

quả phân tích.

1.5.1. Các phƣơng pháp phân tích quang học

1.5.1.1. Phƣơng pháp huỳnh quang

Một chất khi hấp thụ một năng lượng ở giới hạn nào đó sẽ làm kích thích hệ electron

của phân tử. Khi ở trạng thái kích thích, phân tử chỉ tồn tại ≤ 10-8

s, nó lập tức trở về trạngthái cơ bản ban đầu và giải phóng năng lượng đã hấp thụ. Khi năng lượng giải toả được

phát ra dưới dạng ánh sáng thì gọi là hiện tượng phát quang. Hoá học phân tích sử dụng

hiện tượng này để định tính và định lượng các chất và gọi là phương pháp phân tích

huỳnh quang.

Dong Yan-Jie và Ke Gai [31] sử dụng phương pháp huỳnh quang để xác định lượng

vết Pb trên cơ sở cho Pb2+ tạo phức với axit gibberellic theo tỉ lệ Pb2+: axit là 1: 2 với pH





18

=7-8. Bước sóng kích thích và phát xạ lớn nhất là 205,0nm và 308,8 nm. Phương pháp

cho giới hạn phát hiện là 0,52 ng Pb/ml.

Chongqiu Jiang, Hongjian Wang, Jingzheng Wang [30] đã xác định lượng vết Cr với

thuốc thử 2-hydroxy-1-naphtaldehyene-8-aminoquinoline (HNAAQ) bằng phương pháphuỳnh quang. Độ nhạy của phép xác định tăng lên trong môi trường nước-ancol với tỉ lệ

4/1 theo thể tích, pH =9,4. Trong điều kiện đó phức Cr -HNAAQ bị kích thích và phát xạ

ở bước sóng từ 397-450nm. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 77ng/ml. Khoảng

tuyến tính của phương pháp lên đến 25µg/ml. Phương pháp này được áp dụng để xác

định lượng vết Cr trong thịt và gan lợn.

B.W.Bailey, R.M.Donagall and T.S. West [28] sử dụng phương pháp huỳnh quang

để xác định siêu vi lượng Cu(II). Các tác giả đã sử dụng thuốc thử [Cu(phen)2Rose

Bengal], phức này được chiết vào cloroform và pha loãng bằng axeton. Bước sóng kích

thích là 560µm và bước sóng phát xạ là 570µm. Giới hạn định lượng của phương pháp là

10-3

-6.10-3 ppm

1.5.1.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS

Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự tạo phức mầu của các ion với thuốc

thử. Nồng độ của các ion trong phức thay đổi sẽ tạo ra màu khác nhau, dẫn đến độ hấp

thụ quang khác nhau. Độ hấp thụ quang được xác định theo định luật Lamber -Beer theo

phương trình:

A = .l.C

Trong đó:

: Hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bản chất màu và bước sóng của ánh sáng tới.

l: Chiều dày cu vet.

C: Nồng độ chất phân tích.

Khi l và không đổi, độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ. Vì vậy,

khi xây dựng được đường chuẩn biểu thị mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ C trong

từng trường hợp cụ thể sẽ dễ dàng xác định được nồng độ chưa biết của một chất thông

qua độ hấp thụ quang. Giới han phát hiện của phương pháp cỡ 10-5M – 10

-6M.





19

Các tác giả Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận [3] đã xác định Cu, Ni, Mn,

Zn bằng phương pháp UV-VIS với thuốc thử PAN trong cùng một hỗn hợp cho sai số

nhỏ hơn 4% ở các bước sóng khác nhau.

Angeline M.Stoyanova [26] đã xác định Cr(VI) bằng phương pháp trắc quang xúc

tác, phương pháp này chủ yếu dựa trên hiệu ứng xúc tác của Cr(VI) đến phản ứng oxi hoá

axit sunfanilic (SA) bằng H2O2 khi có mặt của p-Aminobenzoic axit (PABA). Sau khi

cho thuốc thử 15 phút, đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 360nm. Điều kiện tối ưu của

phương pháp đã được thiết lập: nồng độ SA là 4,3.10-3M, nồng độ PABA là 1,0.10-3M,

nhiệt độ phản ứng 500C, hệ đệm axit axetic- axit boric-axit orthophotphoric có pH=6,6.

Giới hạn phát hiện của phương pháp là 10ng/ml. Độ lệch chuẩn tương đối từ 2,9 đến5,8%. Phương pháp này áp dụng thành công để xác định Cr trong nước thải.

1.5.1.3. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES

* Nguyên tắc của phương pháp: Mẫu phân tích được chuyển thành hơi của nguyên

tử hay ion tự do trong môi trường kích thích bằng cách dùng nguồn năng lượng phù hợp.

Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ phát x của nguyên tố cần phân tích nhờ máy quang phổ.

Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo những yêu cầu đã đặt ra.

*Đối tượng của phương pháp: Xác định hàm lượng các kim loại trong các các đối

tương mẫu khác nhau như địa chất, hóa học, nông nghiệp, thực phẩm, y dược,…thuộc

các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột, mẫu quặng, mẫu khí.

*Ưu điểm của phương pháp: Có độ nhạy rất cao (10-5-10

-8 M) và độ chính xác cao

(sai số dưới 10%). Phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong một mẫu mà không cần

tách riêng, tiêu tốn ít mẫu, có thể kiểm tra được độ đồng nhất về thành phần của vật mẫu

ở những vị trí khác nhau. Kết quả phổ thu được ghi trên phim ảnh có thể lưu trữ, khi cầnthiết có thể đánh giá hay xem xét lại mà không cần phải có mẫu phân tích.

Tác giả Phạm Luận và cộng sự [10] đã ứng dụng phương pháp AES phân tích một

số kim loại trong nước, đối với Na cho giới hạn phát hiện 0,05ppm, K và Li là 0,5ppm và

với Pb là 0,1ppm.

Sergio Luis Costa Ferreira, Hilda Costa dos Santos….[49] đã sử dụng phương

pháp ICP-AES xác định Cu, Zn trong nước sau khi cho tạo phức và hấp thu trên nhựa





20

Amberlite XAD-2 và đã đưa ra giới hạn phát hiện của Cu (ở 324.8nm) là 2g/l; của Zn

(213.8 nm) là 5g/l.

Cũng với phương pháp ICP-AES các tác giả: S.García Salgado, M.A.Quijano

Nieto va M.M. Bonilla Simón [51] đã phân tích hàm lượng As trong mẫu tảo và dịchchiết của nó, nhằm mục đích tìm điều kiện tối ưu để bảo quản mẫu. Kết quả chỉ ra rằng

với mẫu tảo bảo quản bằng chai nhựa polystiren ở nhiệt độ +20°C thì As và các hợp chất

của nó có thể bảo quản ít nhất 12 tháng. Mặt khác với dịch chiết từ loài tảo Sargasso, As

tổng và As(V) có thể bảo quản ít nhất 15 ngày nếu đựng trong chai polystiren và nhiệt độ

-18°C, còn dịch chiết của loài tảo Hijiki thì có thể bảo quản trong vòng 10 ngày ở nhiệt

độ +4°C trong chai polystiren.

1.5.1.4. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

* Nguyên tắc của phương phá: Mẫu phân tích được chuyển thành hơi của nguyên tử

hay ion tự do trong môi trường kích thích bằng cách dùng nguồn năng lượng phù hợp.

Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu nhờ máy quang

phổ. Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo những yêu cầu đặt ra.

Gần 60 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp với giới hạn

phát hiện thấp 10

-4

đến 10

-5

ppm . Đặc biệt nếu sử dụng kĩ thuật không ngọn lửa thì có thểhạ giới hạn phát hiện xuống 10-7

ppm.

*Ưu điểm của phương phá: Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn

lọc cao, nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước

khi phân tích. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không cần phải dùng nhiều

hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu, nên cũng tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lí mẫu qua

các giai đoạn phức tạp. Kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ, có thể lưu lại đường chuẩn

cho các lần sau.

* Đối tượng của phương phá: Phương pháp này thích hợp để xác định lượng vết

của kim loại, đặc biệt là xác định các nguyên tố vi lượng trong các mẫu y học, sinh học,

nông nghiệp, kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao.

Ykbal Kojuncu và cộng sự [53] đã sử dụng phép đo F-AAS và ET-AAS để phân

tích lượng vết các kim loại Cd, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn và Tl trong nước biển, giới hạn phát

hiện của ET-AAS với Cd là 0.010g/L, Cu là 0.034g/L, Ni là 0.305g/L, Pb là

0.290g/L, và Tl là 0.032g/L. Của F-AAS với Fe là 0.890g/L và Zn là 0.994g/L .





21

N.Pourreza và K.Ghanemi [46] đã phân tích Hg trong nước và cá bằng phương

pháp hấp thụ nguyên tử hoá hơi lạnh (CV-AAS). Đường chuẩn được xây dựng trong

khoảng nồng độ từ 0,040 đến 2,40 ng.mL−1

với hệ số tươ ng quan 0,9994. Giới hạn phát

hiện dựa trên tính toán là 0,02 ng.mL−1

. Hệ số biến thiên khi xác định Hg(II) ở nồng độ0,4 và 2,0 ng.mL

−1 lần lượt là 2,6 và 1,9%. Các tác giả cũng đã kết luận phương pháp này

có thể ứng dụng để phân tích hàm lượng Hg(II) trong các mẫu nước, nước thải và cá.

Abdulkhaliq. A và cộng sự [24] đã sủ dụng phép đo G-AAS xác định hàm lượng

kim loại Cd, Pb, Cu và Fe trong trong sữa bò, sản phẩm từ sữa và trứng gà từ Bờ Tây,

Palestine kết quả chỉ ra rằng: Nồng độ trung bình của các kim loại (g/g) trong sữa và

các mẫu đã phân tích dao động giữa 0,022-0,057 với Cd, ND-0.93 với Pb, 0,62-0,85 với

Cu và 3,2-12,91 với Fe. Kết quả cho thấy nồng độ cao của Pb và Cd đặc biệt là trong các

mẫu sữa bột. Nồng độ thấp nhất của kim loại đã được tìm thấy trong pho mát trắng theo

sau là sữa nước. Hàm lượng kim loại (mg/g) trong trứng gà là 0,021-0,049 với Cd, 0,06-

0,48 với Pb, 2,29-3,26 với Cu và 15,25-33,52 với Fe. Trứng gà đã được phát hiện có chứa

đáng kể Fe và Cu hơn sữa hoặc các sản phẩm sữa nhưng thường ít Pb và Cd.

1.5.2. Các phƣơng pháp phân tích điện hoá

1.5.2.1. Phƣơng pháp cực phổ

*Nguyên tắc của phương pháp: Phương pháp cực phổ dựa trên việc nghiên cứu và

sử dụng các đường dòng thế được ghi trong các điều kiện đặc biệt. Trong đó các chất

điện phân có nồng độ khá nhỏ từ 10-3 đến n.10-6 M còn chất điện ly trơ có nồng độ lớn,

gấp hơn 100 lần. Do đó, chất điện phân chỉ vận chuyển đến điện cực bằng con đường

khuếch tán.

Điện cực làm việc (còn gọi là điện cực chỉ thị) là điện cực phân cực có bề mặt rất

nhỏ, khoảng một vài mm2. Trong cực phổ cổ điển người ta dùng điện cực chỉ thị là điện

cực giọt thủy ngân. Điện cực so sánh là điện cực không phân cực. Đầu tiên người ta dùng

điện cực đáy thủy ngân có diện tích bề mặt tương đối lớn, sau đó thay bằng điện cực

Calomen hay điện cực Ag/AgCl. Đặt vào điện cực làm việc điện thế một chiều biến thiên

liên tục nhưng tương đối chậm để có thể coi là không đổi trong quá trình đo dòng I. Cực

phổ hiện đại bao gồm cực phổ sóng vuông, cực phổ xung và cực phổ xung vi phân đã đạt

tới độ nhạy 10-5

-5.10-7

M.





22

*Ưu điểm của phương pháp: Trang thiết bị tương đối đơn giản, tốn ít hóa chất mà có

thể phân tích nhanh với độ nhạy và độ chính xác khá cao. Trong nhiều trường hợp có thể xác

định hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách riêng chúng ra. Do đó phương

pháp này phù hợp để phân tích hàm lượng các chất trong mẫu sinh học. Các tác giả Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu đã sử dụng phương pháp cực phổ ngược

xung vi phân xoay chiều xác định vết Cu, Pb, Cd trong bia ở khu vực Hà Nội cho độ

nhạy rất cao tới 1 ppb [13].

1.5.2.2. Phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan

Phương pháp này có thể xác định được gần 30 kim loại trong khoảng nồng độ 10-6

-10-9M với độ chính xác khá cao có thể định lượng đồng thời 3-4 ion kim loại cùng có

trong cu ng dung dịch.

Phương pháp này được thực hiện qua hai giai đoạn:

- Điện phân làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt điện cực ta i thế không đô i, đo

dưới dạng một kết tủa (kim loại, hợp chất khó tan).

- Hòa tan kết tủa đa đươ c làm giàu và ghi đo đường hòa tan . Nông đô cu a chất

tương ứng vơ i chiều cao pic hòa tan.

*Ưu điểm của phương phá p: Phương pha p có độ nhạy và độ chính xác cao , kỹ

thuật phân tích và trang thiết bị không quá phức tạp, kết quả ổn định . Chính vì vậy ,

phạm vi ứng dụng của phương pháp này rất rộng như phân tích môi trường , xác định

lượng vết kim loại trong nước biển và các loại nước thiên nhiên . Ngoài ra phương

pháp này còn sử dụng để phân tích kim loại trong các mẫu lâm sàng (máu, tóc , nước

tiểu ,…) và trong mâ u thực phẩm (sữa, rau quả, gạo, thịt…).

Các tác giả Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Đặng Minh Ngọc, Ngô Thị Bích Hà… [1]

dùng phương pháp von-ampe hoà tan trên điện cực màng Hg, giọt Hg treo đã xác địnhhàm lượng Pb trong tóc, trong nước tiểu của người để phục vụ cho chẩn đoán lâm sàng.

Khi nồng độ Pb trong tóc 30 g/g thì được coi là có dấu hiệu tiếp xúc quá mức Pb. Kết

quả phân tích như sau:

+ Với mẫu tóc của 61 người bình thường thì hàm lượng Pb trung bình là 15.15

2g/g

+ Với người tiếp xúc thường xuyên với xăng dầu (90 người) thì hàm lượng trung

bình: 49.8 71.9 g/g.





23

+ Mẫu của những bệnh nhân nhiễm Pb thì hàm lượng trung bình của 32 mẫu là:

86.0412.7 g/g.

Mónica Cecilia Vargas Mamani và cộng sự [45] sử dụng phương pháp này để

phân tích hàm lượng Pb và Cd trong mẫu dược liệu. Giới hạn phát hiện của phương pháplà 0,12 và 0,010 mg/kg với Pb và Cd. Kết quả được áp dụng để phân tích chì và cadmi

trong 4 loài: Hypericum perforatum, Mikania guaco, Mikania glomerata và Peamus

boldus.

Gil Ho Hwang, Won Kyu Han, Joon Shik Park và Sung Goon Kang [33] sử dụng

phương pháp Von-Ampe hoà tan anốt với điện cực màng Bi để xác định lượng vết các

kim loại Pb, Cd và Zn. Khoảng tuyến tính của phương pháp từ 2 đến 100μg/L. Giới hạn

phát hiện của phương pháp là 1,3 μg/L với Pb; 0,7 μg/L với Cd và 12μg/L với Zn.

1.5.3. Phƣơng pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) [11]

Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled Plasma) dùng để chỉ ngọn lửa plasma tạo thành

bằng dòng điện có tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy phát Radio

Frequency Power (RFP). Ngọn lửa plasma có nhiệt độ rất cao có tác dụng chuyển các

nguyên tố trong mẫu cần phân tích thành dạng ion.

MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn là theo tỷsố giữa số khối và điện tích (m/Z).

Từ khi xuất hiện plasma cảm ứng với các tính năng và ưu điểm về vận hành hơn hẳn

các nguồn hồ quang và tia điện thì một công cụ mới đã dần dần được phát triển thành một

tổ hợp ICP ghép với một khối phổ kế. Hai ưu điểm nổi bật của ICP-MS là có độ phân giải

cao và dễ tách các nhiễu ảnh hưởng lẫn nhau do đó có thể phát hiện được hầu hết các

nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Phương pháp phân tích này dựa trên các nguyên tắc của

sự bay hơi, phân tách, ion hóa của các nguyên tố hóa học khi chúng được đưa vào môi

trường plasma có nhiệt độ cao. Sau đó các ion này được phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số

khối lượng / điện tích (m/z) của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lượng có từ tính và độ

phân giải cao phát hiện, khuyếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kĩ thuật số.

Phương pháp ICP – MS ra đời vào đầu những năm 80 của thế kỉ trước và ngày

càng chứng tỏ là kĩ thuật phân tích có ưu điểm vượt trội so với các kĩ thuật phân tích khác

như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES





24

hay ICP-OES)…Phương pháp ICP-MS hơn hẳn các kĩ thuật phân tích kim loại nặng khác

ở các điểm sau: có độ nhạy cao, độ lặp lại cao, xác định đồng thời được hàng loạt các kim

loại trong thời gian phân tích ngắn.

Sự xuất hiện và bản chất của phổ ICP-MS

Dưới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích được phân li thành

các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi. Các phần tử này khi tồn tại trong môi trường kích

thích phổ ICP năng lượng cao sẽ bị ion hóa, tạo ra đám hơi ion của chất mẫu (thường có

điện tích +1). Nếu dẫn dòng ion đó vào buồng phân cực để phân giải chúng theo số khối

(m/Z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích và được phát hiện nhờ các

detector thích hợp.

ICP-MS sư dụng nguồn năng lượng cao tần, nhiệt địên lên đến 6.000-

100000C cho phép hóa hơi, nguyên tử hóa và ion hóa tất cả các chất với hiệu suất

cao và ổn định. Tách loại các ion nhờ hệ từ trường tứ cực.

Các quá trình xy ra trong nguồn ICP :

- Hóa hơi chất mẫu, nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa các nguyên tử, sự phân giải của

các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS:

Hóa hơi: MnXm(r) Mnxm(k)

Phân li: MnXm(k) nM(k) + mX(k)

Ion hóa: M(k)0 + Enhiệt M(k)

+

- Thu toàn bộ đám hơi ion của mẫu, lọc và phân ly chúng thành phổ nhờ hệ thống phân

giải khối theo số khối của ion, phát hiện chúng bằng detector, ghi lại phổ.

- Đánh giá định tính, định lượng phổ thu được.

Như vậy thực chất phổ ICP - MS là phổ của các nguyên tử ở trạng thái khí tự do đã

bị ion hóa trong nguồn năng lượng cao tần ICP theo số khối các chất.

Ƣu điểm của phƣơng pháp phân tích bằng ICP -MS

Phép đo phổ ICP - MS là một kỹ thuật mới, ra đời cách đây không lâu nhưng được

phát triển rất nhanh và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như :quá trình

sản xuất nhiên liệu hạt nhân, xác định đồng vị phóng xạ, nước làm lạnh sơ cấp trong

ngành hạt nhân (chiếm tỷ trọng 5%); phân tích nước uống, nước biển, nước bề mặt, đất,





25

bùn, đất hoang, phân tích định dạng Hg, As, Pb và Sn trong nghiên cứu và bảo vệ môi

trường (48%); quá trình hoá học, chất nhiễm bẩn trong Si Wafers trong công nghiệp sản

xuất chất bán dẫn (33%); máu, tóc, huyết thanh, nước tiểu, mô trong y tế (6%); đất, đá,

trầm tích, nghiên cứu đồng vị phóng xạ độc trong khoa học hình sự (1%) và phân tíchthực phẩm (1%)...trong địa chất (2%); hoá chất (4%); dấu vết đạn, đặc trưng vật liệu,

nguồn gốc, chất.

Hình 1.1: Ứng dụng phương pháp phân tch ICP -MS trong các lĩnh vực

- Nguồn ICP là nguồn năng lượng kích thích phổ có năng lượng cao, nó cho phép phân

tích hơn 70 nguyên tố từ Li – U và có thể xác định đồng thời chúng với độ nhạy và độ

chọn lọc rất cao (giới hạn phát hiện từ ppb- ppt đối với tất cả các nguyên tố).

- Khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần phải dùng mẫu chuẩn mà vẫn

đạt độ chính xác cao; có thể phân tích các đồng vị và tỷ lệ của chúng.

- Tuy có độ nhạy cao nhưng nguồn ICP lại là nguồn kích thích phổ rất ổn định, nên phépđo ICP - MS có độ lặp lại cao và sai số rất nhỏ.

- Phổ ICP - MS ít vạch hơn phổ ICP - AES nên có độ chọn lọc cao, ảnh hưởng thành

phần nền hầu như ít xuất hiện, nếu có thì cũng rất nhỏ, dễ loại trừ.

- Vùng tuyến tính trong phép đo ICP - MS rộng hơn hẳn các kỹ thuật phân tích khác, có

thể gấp hàng trăm lần và khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần dùng

mẫu chuẩn mà vẫn cho kết quả tương đối chính xác.

- Ngoài ra ICP-MS còn được sử dụng như là một detector cho LC, CE, GC...





26

Với nhiều ưu điểm vượt trội, kỹ thuật phân tích ICP - MS được ứng dụng rộng rãi

để phân tích nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và

siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa

chất và môi trường ... Ở Việt Nam, thiết bị ICP-MS đã được lắp đặt và sử dụng trong một sốviện nghiên cứu như Viện xạ hiếm, Viện nghiên cứu địa chất-khoáng sản, Viện công nghệ

môi trường, Khoa Hóa ho c-Đại học K hoa học Tự nhiên Hà Nội, …

Các yếu tố nh hưởng đến phép đo ICP -MS

- Nồng độ muối ảnh hưởng từ 0,1 – 0,4%.

- Đồng vị của các nguyên tố khác nhau có số khối trùng nhau. Sự kết hợp giữa các

nguyên tử tạo ra một phân tử mới có số khối trùng với số khối của nguyên tố cần phântích.

- Các nguyên tử khi ion hóa bậc 1 hoặc bậc 2 sẽ cho các số khối khác nhau trùng với số

khối của nguyên tố cần phân tích.

- Ảnh hưởng của mẫu phân tích trước.

Một số công trình nghiên cứu xác đnh kim loi nặng bằng phương pháp

ICP-MS.

Các tác giả Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức đã xác định được

lượng vết của 6 kim loại nặng: Cu, Zn, As, Ag, Cd, Pb bằng phương pháp ICP -MS trong

các loài trai, ốc ở Hồ Tây-Hà Nội với mẫu đông khô và mẫu tươi. Căn cứ theo cách phân

loại chất lượng môi trường nước dựa trên hàm lượng các kim loại vết trong trai, ốc các

tác giả kết luận nước Hồ Tây bị ô nhiễm nhẹ bởi đồng, bạc, asen, cacdimi, bị ô nhiễm ở

mức bình thường bởi các nguyên tố như kẽm, chì [5].

Tác giả Nguyễn Thị Nga đã xác định 11 kim loại nặng: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,

Zn, As, Cd, Hg, Pb trong các mẫu rau, củ, quả và mẫu thịt bằng phương pháp ICP-MS.

Kết quả phân tích cho thấy Pb và Hg là 2 kim loại nhiễm ở nhiều mẫu nhất so với các

kim loại khác. Cu và Zn không bị quá ở bất cứ mẫu nào. Các kim loại khác bị nhiễm ở

một số mẫu [15].

Peter Heiland và Helmut D. Koster [48] ứng dụng phương pháp ICP-MS để xác

định lượng vết 30 nguyên tố Cu, Pb, Zn, Cd, As, Cr, … trong mẫu nước tiểu của trẻ em

và người trưởng thành.





27

Marcos Pérez-López và cộng sự [42] phân tích Pb, Cd, Zn và As có trong thịt

một số loài chim hoang dã ở vùng Galicia (Tây Bắc Tây Ban Nha) bằng phương pháp

ICP-MS. Kết quả cho thấy hàm lượng Zn trong khoảng 1,47 -2,98ppm, hàm lượng As

trong khoảng 1,21 đến 6,88ppm. Hàm lượng Pb và Cd trong đó tương đối cao, có mẫulên tới trên 18ppm Pb, và hàm lượng Cd cao nhất thu được lên tới 39ppm.

Mohamed Maanan [44], trường đại học Nates, Pháp đã sử dụng phương pháp

ICP-MS để phân tích Hg và Pd trong các động vật thân mềm ở vùng biển. Kết quả cho

thấy hàm lượng Pb là 9,6 mg.kg−1

và hàm lượng Hg là 0,6 mg.kg−1

.

Simone Griesel và cộng sự [50] đã sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định

hàm lượng của 23 kim loại (Be, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Rb,

Sr, Mo, Pd, Cd, Sn, Pt, Pb) trong máu của hải cẩu ở vùng biển Wadden, Đức và đảo

Danish. Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng một số nguyên tố như As, Cr, Mn, Mo, Se, V

trong máu hải cẩu cao hơn so với trong máu người. Một số nguyên tố như Al, Mn, Cu, và

Pt khác nhau đáng kể trong máu hải cẩu ở hai vùng địa lí khác nhau. Sự khác biệt này có

thể do ảnh hưởng của nguồn thức ăn.

A.T.Townsend và I.Snape [27] đã tiến hành xác định hàm lượng Pb trong các mẫu

trầm tích ở cửa sông thuộc nam Australia bằng phương pháp ICP-MS. Các mẫu trầm tíchở Brown Bay hàm lượng Pb trong khoảng 18– 215 mg.kg

− 1, còn ở vùng Broken Hill và

Mt Isa Australian hàm lượng Pb lần lượt từ 35,5 đến 36 và từ 16,0 đến 16,1 mg.kg -1. Còn

ở khu vực Wilkes Station hàm lượng Pb được xác định trong khoảng 13– 40 mg.kg− 1

.

Wenling Hu, Fei Zheng và Bin Hu [52] tách và xác định hàm lượng của As(III),

As(V), Cr(III), Cr(VI) trong nước tự nhiên sử dụng kỹ thuật sol-gel và ICP-MS. Giới hạn

phát hiện của phương pháp là 0,7 và 18 ng/L với As(V) và Cr(VI); 3,4 và 74 ng/L với

As(III) và Cr(III). Độ lệch chuẩn là 3,1; 4,0; 2,8 và 3,9% (C= 1 ng.mL-1) tương ứng với

As(V), As(III), Cr(VI) và Cr(III). Với nước máy và nước hồ hiệu suất thu hồi đạt được từ

94 đến 105%.

Bảng dưới đây cho thấy khả năng phát hiện của ICP-MS hơn so với các kỹ thuật

khác:





28

Bản g 1.5. So sánh kh năng phát hiện của các kỹ thuật phân tch

STT Nguyên tố ICP-MS (ppb) ICP-AES

(ppb)F-AAS (ppb)

GFA-AAS

(ppb)

1 As < 0,050 < 20 < 500 < 1

2 Al < 0,010 < 3,0 < 50 < 0,53 Ba < 0,005 < 0,2 < 50 < 1,5

4 Be < 0,050 < 0,5 < 5 < 0,05

5 Bi < 0,005 < 20 < 100 < 1

6 Cd < 0.010 < 3,0 < 5 < 0,03

7 Ce < 0.005 < 15 < 200000 KPH

8 Co < 0,005 < 10 < 10 < 0,5

9 Cr < 0,005 < 10 < 10 < 0,15

10 Cu < 0,010 < 5,0 < 5 < 0,5

11 Gd < 0,005 < 5,0 < 4000 KPH

12 Ho < 0,005 < 1,0 < 80 KPH13 In < 0,010 < 30 < 80 < 0,5

14 La < 0,005 < 0,05 < 4000 KPH

15 Li < 0,020 < 1 < 5 < 0,5

16 Mn < 0,005 < 0,5 < 5 < 0,06

17 Ni < 0,005 < 10 < 20 < 0,5

18 Pb < 0,005 < 20 < 20 < 0,5

19 Se < 0,10 < 50 < 1000 < 120 Tl < 0,010 < 30 < 40 < 1,5

21 U < 0,010 < 30 < 100000 KPH

22 Y < 0,005 < 0,5 < 500 KPH

23 Zn < 0,02 < 1,0 < 2 < 0,01

(KPH : không phát hiện được)

So sánh giới hạn phát hiện của các phương pháp thì người ta có thấy rõ ưu điểm

của ICP-MS với khả năng phân tích được hầu hết các nguyên tố với giới hạn phát hiện tốt

nhất. Tuy nhiên, do ICP-MS cũng có một ố ảnh hưởng nhất định như ảnh hưởng của tốc

đọ bơm mẫu không đồng đều dẫn tới kết quả phân tích cũng có lệch tương đối CV

khoảng 5% đối với mẫu có hàm lượng thấp thì CV có thể lên tới 10-20%, một ảnh hưởng

nữa của ICP-MS là sự trùng số khối của một số đồng vị (bảng 5), với mẫu nền phức tạp

thì sự trùng số khối có thể xỷ ra. Để khắc phục điều này, một kỹ thuật pha loãng đồng vị

được phát triển.

1.5.4. Kỹ thuật pha loãng đồng vị

Kỹ thuật pha loãng đồng vị là một kỹ thuật mới dựa vào các tỉ số của các đồng vị

để xác định một nguyên tố trong mẫu bằng cách thêm một hàm lượng đồng vị đã biết





29

trước nồng độ vào mẫu cần phân tích. Sau khi thêm, tỉ lệ giữa các đồng vị sẽ không còn

là hằng số. Giả sử trong tự nhiên nguyên tố X có hai đồng vị: A1X là x1% và A2X là x2%.

Trong một mẫu bất kỳ, tỷ lệ đồng vị A2X/

A1X được xác định trên ICP-MS là a, khi ta

thêm một lượng đồng vịA2

X là b vào mẫu này thì tỷ lệA2

X/A1

X được xác định trên ICP-MS là c. Từ đó ta có thể xác định được hàm lượng nguên tố X theo công thức sau:

A2X/

A1X = a (1)

(A2

X + b)/A1

X = c (2)

Từ (1) và (2) ta có: A2X/

A1X + b/

A1X = c (3)

Từ (1) và (3) ta có: a + b/A1

X = c (4)

Trong phương trình (4) thì: a, b, c là các giá trị đã biết từ đó xác định được hàm

lượng đồng vị A1X và tính được hàm lượng X trong mẫu là:

A1

1

XX= .100

x.

Phương pha p ID-ICP-MS được chứng minh là có độ chính xác cao trong việc xác

đi nh nồng đô tô ng sô mô t số kim loa i trong ca c nền mâ u kha c nhau . Phương pha p na y co

ưu điê m hơn mô t số phương pha p đươ ng chuâ n truyên thông kha c . Viê c mất nguyên tố

sau khi thêm đồng vi la không a nh hươ ng tơ i đô ch nh xa c . Mô t số ca n trơ vâ t ly va ca c

cản trở hóa học là giống nhau đối với các đồng vị của cùng một nguyên tố . Tỷ lệ của

đồng vi co thê đo đươ c bằng thiết bi ICP -MS vơ i đô ch nh xa c cao , RSD <0,25%. Đi nh

lươ ng trư c tiếp bằng phương tr nh toa n ho c tư ty lê đồng vi đo đươ c va lươ ng đồng vi

thêm va o, không phu thuô c đươ ng chuâ n va đô thu hồi cu a mâ u .

Tuy nhiên, phương pha p ID -ICP-MS yêu câu sư đồng nhất giư a đồng vi thêm va o

và đồng vị tự nhiên . Đồng vị thêm vào và mẫu có thể ở dạng khác nhau và chỉ có dạng

tô ng số đươ c xa c đi nh . Vì vậy , ID-ICP-MS yêu cầu mâ u pha i đươ c phân hu y về da ng

đông nhât, tât ca ca c đồng vi đêu ơ cu ng tra ng tha i oxi ho a . Các mẫu lỏng như nước sạchcó thể thêm đồng vị trực tiếp vào và phân tích . Các mẫu nước thải , mâ u răn, mâ u thư c ăn

cân phân hu y về tra ng tha i đồng nhất trươ c khi phân t ch . Trong sô ca c nguyên tố Pb , Cd

và Zn thì Pb có 4 đồng vi , trong đo 3 đồng vi là 206

Pb,207

Pb và 208Pb không bi a nh hươ ng

và chiếm tỷ lệ lớn nên đều có thể sử dụng cho nghiên cứu . Trong đề ta i na y ty lê 207

Pb/208Pb đươ c nghiên cư u, trong đo

207Pb la đồng vi thêm va o mâ u ; đối vơ i Zn th 64

Zn

tuy chiếm ty lê lơ n (48,63%) nhưng la i bi a nh hươ ng cu a CaO , ArMg (Ca, Mg thươ ng co

mă t trong sư a) nên không đươ c lư a cho n. Hai đồng vi 67Zn va 69Zn co ty lê thấp (4,1% và





30

0,62%) và bị ảnh hưởng của ClO 2 nên không đươ c cho n . Hai đồng vi 66Zn va 68Zn co ty

lê tương đối trong tư nhiên (27,9% và 18,75%) và ít bị ảnh hưởng của nền mẫu được lựa

chọn trong đó đồng vị 68Zn (chiếm 18,75%) làm đồng vị thêm vào mẫu ; Đối với Cd, có 6

đồng vi 110

Cd,111

Cd,112

Cd,113

Cd,114

Cd và116

Cd đều có thể khảo sát . Tuy nhiên , tỷ lệ110

Cd/114Cd hoă c 111

Cd/114Cd hay đươ c lư a cho n . Trong đề ta i na y , tỷ lệ 110

Cd/114Cd đươ c

sư du ng.

Như vậy, phương pháp pha loãng đồng vị có ưu điểm là không phải xây dựng

đường chuẩn (khoảng 5 đến 7 điểm chuẩn) mà thêm vào mẫu cần phân tích một hàm

lượng chất đồng vị của nguyên tố đó đã được biết trước, sau đó xác định hai mẫu không

cho thêm và cho thêm chất đồng vị. Kết quả sẽ được tính toán theo công thức toán học.

Ưu điểm của phương pháp là không cần phải xây dựng đường chuẩn, mẫu phân tích trên

cùng một nền mẫu nên kết quả đo có độ lặp lại và chính xác rất cao. Nhược điểm của

phương pháp này là chỉ những nguyên tố nào có từ 2 đồng vị trở lên mới có thể áp dụng

được [32].

Bảng 1.4 dưới đây cho biết nguyên tố, số khối, tỷ lệ đồng vị và các yếu tố ảnh

hưởng do tr ùng số khối :

Bảng 1.6. Nguyên tố, số khối, tỷ lệ đồng v và các yếu tố nh hưởng do trng số khối

Nguyên tố Đồng vị Tỷ lệ đồng vị Yếu tố ảnh hƣởng do trúng số khối

Zn 63.9291

65.926

66.9271

67.9249

69.9253

48.63

27.9

4.1

18.75

0.62

Ni,SO2, TiO, PO2,CaO, ArMg, ArCO

TiO, VO, SO2, Ba++

, ArMg,

ArP, ClO2,VO, TiO, Ba++

ArS, TiO, SO2, VO, ClO2, Ba++

Ce++

,Ge, ArS, ClO2, Pr ++

, Ce++

Cd 105.907

107.904

109.903

110.904

111.903

112.905

113.904

115.905

1.25

0.89

12.49

12.8

24.13

12.22

28.73

7.49

Pd, SrO, ZrO, YO

Pd, SrO, MoO

Pd, MoO, ZrO

MoO

Sn, ZrO, MoO

In, MoO

Sn, MoO

Sn, MoO, Th++





31

Pb 203.937

205.975

206.976

2077.98

1.4

24.1

22.1

52.4

Hg, WO

Một số công trình nghiên cứu xác đnh hàm lượng kim loi nặng ở tron g nước

và Quốc tế bằng phương pháp pha loãng đồng v trong phép đo ICP -MS.

Trên thế giới, George de Hevesy là chuyên gia hàng đầu về phóng xạ. Năm 1918

tại WIEN (Áo), ông đề xuất phương pháp dùng nguyên tử đánh dấu trong nghiên cứu y

học, sinh học, là người phát minh ra nguyên tố photpho 32. Năm 1932, ông tìm ra

phương pháp pha loãng đồng vị và dùng để xác định hàm lượng chì trong quặng. Với sự

phát hiện ra photpho 32, ông dùng nó để xác định sự trao đổi chất trong xương, máu, khối

u ác tính. Nhờ những phát minh của ông mà kỹ thuật pha loãng đồng vị ngày càng được

ứng dụng rộng rãi cho phân tích lượng vết với độ chính xác cao.

Năm 1991, Kristine Y và các công sự [41] đã xác định hàm lượng kẽm trong các

mẫu sinh học bằng phương pháp pha loãng đồng vị với giới hạn phát hiện 0,06 µg Zn/

mẫu với độ lệch chuẩn tương đối RSD đạt 0,3-0,8 %. Năm 1996, Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) đã xuất bản phương pháp EPA

6800:1996 hướng dẫn qui trình phân tích một số nguyên tố và đồng vị bằng phương pháp

pha loãng đồng vị cho mẫu nước và nước thải [32].

Năm 1997, Jingfeng Wu và Edward A. Boyle [37] đã sử dụng kĩ thuật pha loãng

đồng vị xác định hàm lượng Pb, Cu và Cd trong mẫu nước biển với giới hạn phát hiện

của Pb là 1.3 pM, Cu là 39 pM, và Cd là 5.0pM và blanks của Pb là 0.62 pM, Cu là 27pM,

và Cd là 6.0 pM.

Năm 1999, Hsien-Chung Liao, Shiuh-Jen Jiang [35] sử dụng kỹ thuật bay hơi

bằng nhiệt và pha loãng đồng vị xác định Cd, Hg, và Pb trong tro than bùn và xác định

được giới hạn phát hiện nằm trong khoảng 24-58; 6-28 và 108-110 ng/g cho Cd, Hg và

Pb, tương ứng.

Năm 1999, Hung- Wei Liu và các cộng sự [34] sử dụng kỹ thuật bay hơi bằng

nhiệt và pha loãng đồng vị xác định Cd, Hg, và Pb trong nước biển và xác định được giới



http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0584854799000634







32

hạn phát hiện nằm trong khoảng 0.002, 0.005 và 0.001 ng/ml đối với Cd, Hg và Pb trong

nước biển.

Năm 2002, Paulo C. F. C. Gardolinski và cộng sự [47] sử dụng kĩ thuật ID-ICP-

MS xác định hàm lượng các kim loại Cd, Pb, Zn và Cu trong mẫu trầm tích cho hiệu suấtthu hồi đối với Cd là 96,3%, Pb là 94%, Zn là 102.1% và Cu là 99%.

Năm 2003, Ana Paula Packer và cộng sự [25] sử dụng kỹ thuật điện giải và pha

loãng đồng vị để xác định Pb trong đồng có độ tinh khiết cao. Độ chính xác của phép đo

cho một mẫu có chứa 7-70g Pb/g với độ lệch chuẩn tương đối RSD đạt 0,5-4%.

Năm 2009, Jens Heilmann và cộng sự [36] sử dụng kỹ thật tách Laser kết hợp với

phương pháp ID-ICP-MS xác định các kim loại vi lượng trong mẫu dầu. Giới hạn phát

hiện của phương pháp trong khoảng 0.02 g/g (V) đến 0,2 g/g (Fe).

Năm 2012, các tác giả Phạm Hải Long, Vũ Văn tú, Nguyễn Thị Huệ [9] ở Viện

Công nghệ môi trường cũng đã tiến hành nghiên cứu cấp cơ sở đề tài “Xây dựng quy

trình phân tích Chì trong nước tinh khiết bằng phương pháp pha loãng đồng vị trên thiết

bị ICP-MS ”. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được quy trình phân tích Pb bằng kỹ thuật

pha loãng đồng vị ICP-MS cho mẫu nước tinh khiết với giới hạn định lượng 0,08 µg/L,

độ thu hồi đạt 89 đến 103% độ lệch chuẩn tương đối nhỏ hơn 2%. Đây là những kiếnthức rát bổ ích và sẽ được đề tài tiếp tục sử dụng cho nghiên cứu đối với mẫu sữa.

1.6. Các phƣơng pháp sử lý mẫu thực phẩm để xác định kim loại

1.6.1. Nguyên tắc sử lý mẫu [12]

Xử lý mẫu là quá trình hoà tan (dissolution) và phân huỷ (digestion), phá huỷ cấu

trúc mẫu ban đầu lấy từ đối tượng cần phân tích, để giải phóng và chuyển các chất cần

xác định về một dạng đồng thể phù hợp (ví dụ dạng dung dịch) cho một phép đo đã chọn

để xác định hàm lượng của chất mà chúng ta mong muốn.

Để xác định kim loại trong mẫu thực phẩm phải vô cơ hóa mẫu, chuyển chất phân

tích về dạng phù hợp, có ba phương pháp phổ biến hiện nay là sử lý ướt, sử lý khô và sử lý

khô-ướt kết hợp.

* Kỹ thuật sử lý ướt: Dùng axit mạnh đặc và nóng (ví dụ HCl, H2SO

4), hay axit

mạnh, đặc và nóng có tính ôxy hoá mạnh (HNO3, HClO

4), hoặc hỗn hợp 2 axit (HNO

3+

H2SO4), hay 3 axit (HNO3 + H2SO4 + HClO4), hoặc là 1 axit đặc và một chất ôxy hoá





33

mạnh (H2SO

4+ KMnO

4), v.v. hoặc dùng các dung dịch kiềm mạnh, đặc nóng (NaOH,

KOH 15-20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (NaOH +NaHCO3),

hay một kiềm mạnh và peroxit (KOH + Na2O

2), nồng độ (10 -20%) để phân huỷ mẫu

trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong ống nghiệm, trong cốc hay trong lò vi

sóng.

* Kỹ thuật sử lý khô: Nung mẫu trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp (450-

750o

C), mẫu bã còn lại được hoà tan bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp.

Khi nung các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2và nước.

* Kỹ thuật sử lý khô-ướt kết hợp: Bằng cách kết hợp hai phương pháp trên chúng

ta có phương pháp khô- ướt kết hợp.

Phá mẫu hệ hở

Phương pháp này đơn giản, không cần dụng cụ phức tạp và cho kết quả khá chính

xác.

Các axit được sử dụng trong phá mẫu hệ hở như: HF, HCl, H 2SO4, HClO4…, tùy

theo loại mẫu và nguyên tố cần phân tích mà ta có quy trình phân tích phù hợp. Ví dụ như

để xác định các nguyên tố dễ bay hơi như Hg thì cần khống chế nhiệt độ < 1200

C, để phácác mẫu chứa nhiều SiO2 cần cho thêm HF….

Phá mẫu hệ kn

Hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật xử lý mẫu ướt với axit đặc trong lò vi sóng hệ

kín do có nhiều ưu điểm như: thời gian xử lý mẫu ngắn, phá huỷ mẫu triệt để và không

mất chất phân tích, hiệu suất xử lý mẫu cao.

Dưới tác dụng phá hủy và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit, năng lượng nhiệt

cùng axit làm tan rã các hạt mẫu đồng thời do khuếch tán, đối lưu, chuyển động nhiệt và

va chạm của các hạt mẫu với nhau làm chúng bị bào mòn dần, các tác nhân này tấn công

và bào mòn dần các hạt mẫu từ bên ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần và tan

hết.

Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu do các phân tử

nước hấp thụ (> 90%) năng lượng vi sóng và do có động năng lớn nên chúng chuyển

động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra. Hơn nữa, do xử lý mẫu





34

trong hệ kín nên áp suất cao sẽ làm nhiệt độ sôi cao hơn, đây là tác nhân phân huỷ mạnh

nhất do vậy thúc đẩy quá trình phân huỷ mẫu từ bên trong ra và từ ngoài vào. Do đó, xử

lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn 50 đến 90 phút và rất triệt để.

1.6.2. Phƣơng pháp tách chiết, làm giàu bằng dung môi *) Phương pháp chiết lỏng - lỏng

Nguyên tắc: Dựa vào sự phân bố của chất phân tích vào hai pha lỏng (dung môi)

không trộn lẫn vào nhau, trong hai dung môi này có dung môi chứa chất phân tích. Do

vậy, hệ số phân bố nhiệt động Kb của cân bằng chiết là yếu tố quyết định hiệu suất của sự

chiết. Có hai kiểu chiết: chiết tĩnh và chiết theo dòng chảy.

- Phương pháp chiết tĩnh: Đơn giản, không cần máy móc phức tạp, chỉ cần một số

phễu chiết. Việc lắc chiết thao tác bằng tay hay bằng máy. Chiết các ion kim loại nặng

(Cd, Cu, Pb, Zn, Fe, Cr, Ni, Co, Mn) người ta phải dùng dung môi MIBK và tạo phức với

thuốc thử APDC trong môI trường pH=3-4. sau đó xác định các nguyên tố này bằng

phương pháp AAS. Cách này thường dùng để tách chiết làm giàu lượng vết các kim loại

trong mẫu nước thải, nước biển.

- Phương pháp chiết dòng chảy liên tục: Khi hai pha lỏng không trộn lẫn vào nhau

được bơm liên tục với tốc độ nhất định qua hệ chiết. Một pha chuyển động. Chất phântích sẽ được phân bố vào hai dung môi theo tính chất của chúng để đạt trạng thái cân

bằng. Phương pháp này cho hiệu quả cao, được ứng dụng trong chiết sản xuất công nghệ.

*) Phương pháp chiết pha rắn

Chất mẫu ở dạng lỏng, chất chiết ở dạng rắn, hạt nhỏ và xốp ( đường kính cỡ 5 -

10um). Chất chiết là các hạt silicagel gọi là pha tĩnh được nhồi vào cột sắc ký nhỏ. Dung

dịch mẫu được dội qua cột. Dựa vào tương tác giữa pha tĩnh và pha động, thu được nhóm

chất phân tích. Sau đó dùng dung môi thích hợp để rửa giải chúng ra khỏi pha tĩnh. Chấtchiết pha rắn thường là các chất hấp phụ pha thường (silicagel trung tính), hấp phụ pha

ngược (silica được alkyl hoá), trao đổi ion (cation, anion), hấp phụ pha khí-rắn,.v.v.

1.6.3. Một số phƣơng pháp sử lý mẫu sữa xác định hàm lƣợng kim loại nặng

Tro hoá mẫu sữa để xác định các kim loại (Na, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn,

Ni, Pb, Zn). Lấy 5,0 gam mẫu vào chén thạch anh, thêm chất phụ gia (8 mL H2SO

445%

và 2 gam. KNO3

(hay 2 gam. LiBO3), trộn đều, sấy khô cẩn thận cho mẫu khô (mẫu dễ

sùi bọt và bắn, cẩn thận và đun nhẹ) và thành than đen, sau đó đem nung 3 giờ đầu ở





35

nhiệt độ 400-450o

C, rồi sau đó ở 550o

C, đến khi hết than đen, được tro mẫu trắng. Sau đó

hoà tan tro thu được trong 15 mL dung dịch HCl 18% và 1 mL HNO3

65%, đun nhẹ cho

mẫu tan hết, đun nhẹ làm bay hơi axit đến còn muối ẩm, định mức thành 25 mL bằng

dung dịch axit HCl 2%. Đó là dung dịch để xác định các nguyên tố kim loại nói trên [15].

Michalis Leotsinidisa, Athanasios Alexopoulos, Evangelia Kostopoulou-Farri

[43] đã xác định hàm lượng các nguyên tố vi lương độc hại và cần thiết (Zn, Fe, Cu, Mn,

Cd và Pb) trong sữa mẹ từ phụ nữ cho con bú bằng phương pháp AAS. Mẫu được phân

hủy bằng axit HNO3 đặc, trong nồi hấp, ở 1500C, trong 3 giờ.

A.Ataro, R.I. McCrindle, B.M.Botha, C.M.E.McCrindle, P.P.Ndibewu [23]

đã phá mẫu sữa bò nguyên liệu bằng axit HNO3 đặc (65%) trong lo vi sóng để xác định các

nguyên tố vi lượng (V, Cr, Mn, Sr , Cd và Pb) bằng phương pháp ICP-MS.





36

Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng phương pháp pha loãng đồng vị nhằm nâng cao độ chính xác, ổn định

trong đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại độc hại trong sữa.

Thu thập các thông tin về hiện trạng tình trạng an toàn thực phẩm cũng như các

phương pháp phân tích, đánh giá hàm lượng kim loại độc hại trong các mẫu thực phẩm.

Xây dựng và hoàn thiện phương pháp pha loãng đồng vị trong phân tích các kim loại

độc hại trong đối tượng mẫu thực phẩm.

Áp dụng phương pháp đã hoàn thiện vào phân tích các mẫu sữa, để khảo sát hiện

tr ạng ô nhiễm kim loại P b, Cd, Zn trong sữa trên địa bàn TP. Hà Nội.

2.2. Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu

2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các mẫu sữa bột và sữa nước có trên địa bàn của

Thành phố Hà Nội. Trong khuôn khô đê tài, đề tài tập trung nghiên cứu xác định hàm

lươ ng cu a kim loa i Chì, Cadimi và Kẽm trong sữa.

2.2.2. Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS (điều kiện chuẩn hóa máy, tốc độ khí mang cho bộ tạo sol khí, nguồn năng lượng,

thế điều khiển thấu kính điện tử, thời gian phân tích mẫu, thời gian rửa sạch mẫu).

- Chuẩn hóa số khối được tiến hành bằng cách sử dụng dung dịch chứa các nguyên

tố với số khối bao toàn bộ khoảng số khối của các nguyên tố phân tích. Tiến hành chuẩn

hóa số khối với dung dịch có nồng độ 10 ppb của Mg, Rh, Ce, Pb và U. Số khối được

chuẩn hóa sao cho tất cả các nguyên tố trong dải đều thu được với độ chính xác 0,05

đơn vị.

- Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí, sử dụng dung dịch Ce có nồng độ 10 ppb cho

việc khống chế tốc độ khí mang dựa vào tỉ số CeO/Ce, tốc độ khí mang hợp lí nhất sẽ cho

tín hiệu Ce cao nhất nhưng tỉ số CeO/Ce nhỏ hơn 0,03 để đảm bảo lượng oxit trong quá

trình phân tích không quá lớn.

- Tối ưu nguồn năng lượng ICP, để khảo sát nguồn năng lượng của ICP-MS, ta

phân tích dung dịch Rh có nồng độ 10 ppb và thay đổi công suất của máy phát cao tần RF





37

từ 700 đến 1200 W với thay biên độ thay đổi 25W một lần. Công suất của máy phát cao

tần RF tối ưu đạt được khi tín hiệu của Rh cao nhất.

- Tối ưu thế điều khiển thấu kính điện tử - ion. Bằng cách phân tích dung dịch Rh

10 ppb và thay đổi thế điều khiển đặt vào hệ thấu kính với các bước 0,2 vôn/lần ta thuđược tín hiệu của Rh. Thế điều khiển thấu kính là tối ưu khi cường độ tín hiệu của Rh là

cao nhất.

- Thời gian phân tích mẫu được khảo sát với dung dịch mẫu của U với nồng độ 10

ppb, khi tín hiệu thu được lớn nhất và ổn định thì kết quả mới có giá trị và thời gian từ

khi bắt đầu phân tích cho tới khi thu được tín hiệu lớn nhất và ổn định gọi là thời gian

phân tích.

- Thời gian rửa sạch mẫu được khảo sát với dung dịch mẫu của U với nồng độ cao

100ppm. Thời gian mẫu được rửa bằng nước cất để tín hiệu của chất phân tích trở về

trạng thái trước khi phân tích mẫu là thời gian rửa mẫu.

Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu.

Khảo sát lượng đồng vị thêm vào phù hợp

Nghiên cứu các ảnh hưởng do trùng số khối của các thành phần chính trong mẫu

sữa. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và định lượng của các nguyên

tố trên thiết bị ICP-MS dựa trên các điều kiện tối ưu đã khảo sát.

Đánh giá độ lập lại, độ lệch chuẩn và độ thu hồi của phương pháp.

Nghiên cứu, đánh giá phương pháp. So sánh kết quả với các phương pháp khác.

Xây dựng quy trình phân tích xác định Pb, Cd và Zn trong mẫu sữa.

Áp dụng các điều kiện tối ưu trong phân tích mẫu thực tế trên địa phận Thành phố

Hà Nội..

2.2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Thu thập, nghiên cứu và phân tích, kế thừa các tài liệu đã có trên thế giới và Việt

Nam về phương pháp phân hủy xác định chì, cadimi và kẽm trong mẫu sữa.

Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình phân tch chì, cadimi và kẽm

trong sữa trên thiết b ICP -MS





38

Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình xác định đồng thời chì, cadimi và

kẽm trong sữa bằng phương pháp ICP-MS bao gồm 2 phần chính sau: quy trình phân hủy

mẫu sữa và quy trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS.

Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng các thuật toán để tính toán kết quả phân tích.

2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

Ha chất :

* Dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 ppm Perkin Elmer, Mỹ.

* Dung dịch chuẩn gốc Zn 1000 ppm Perkin Elmer, Mỹ.

* Dung dịch chuẩn gốc Cd 1000 ppm Perkin Elmer, Mỹ.

* Đồng vị 68Zn 99,4 %. Trace Sciences International Corp.; Canada.

* Đồng vị 110Cd 94,39 %. Trace Sciences International Corp.; Canada.

* Dung dịch chuẩn 207Pb10 ppm, SPEX CertiPrep, Mỹ.

* Dung dịch chuẩn máy: Mg, Rh, Ce, Pb, U, In, Be, Co 10ppb Perkin Elmer -Mỹ.

* Axit HNO3 đặc, H2SO4 đặc, H3PO4 đặc, HCl đặc, HF đặc, NH3 đặc, H2O2 30%: siêu

sạch (ultra – high – purity grade) Merck, Đức hay Aldrich-Sigma, Mỹ.

* Axit HNO3 đặc: siêu sạch (ultra – high – purity grade ) Cica, Nhâ t Ba n.

* Nước cất siêu sạch có điện trở 18,2 M, Millipore.

* Khí Ar >99.9995% (>5.5) Messer, Singapo.

* ERM-BD 151, Châu Âu.

Dung dịch chuẩn hỗn hợp Pb 2 ppm, Cd 1 ppm, Zn 100 ppm được pha từ dung

dịch gốc. Lấy 100L dung dịch chuẩn gốc của Pb, 50L dung dịch chuản gốc của Cd,

5000L dung dịch chẩn gốc của Zn cho vào bình định mức 50mL và định mức đến vạch

định mức bằng dung dịch axit HNO3 1%. Dung dịch này được bảo quản lạnh và sử dụng

trong tuần.

Dung dịch chuẩn hỗn hợp của các đồng vị 207Pb 2 ppm,

110Cd 1ppm,

68Zn 100ppm

được pha từ dung dịch gốc: dung dịch chuẩn 207Pb 10 ppm, đồng vị 110

Cd 94,39 %, đồng

vị 68Zn 99,4 % bằng dung dịch HNO3 1%. Dung dịch này được bảo quản lạnh và sử dụng

trong tuần.

Dung dịch ảnh hưởng chứa: Na 10000ppm, Ca 3000ppm, Mg 200ppm, Sr 2ppm,Ba và Zr 1ppm; Sn 0,5ppm, Mo 0,3p pm, Ni và Ti 0,2ppm; Ce 0,1ppm; Pd, Th và W





39

0,05ppm được pha từ dung dich Na 50000ppm, Ca 15000ppm và dung dịch gốc của các

kim loại Mg, Ni, Sn, Sr, Pd, Ti, Ba, Mo, Zr, W, Th và Ce đều có nồng độ 1000ppm. Lấy

20mL dung dich Na, Ca và Mg, 200µL dung dich gốc của Sr, 100µL dung dịch gốc của

Ba và Zr, 50µL dung dịch gốc của Sn, 30µL dung dịch gốc của Mo, 20µL dung dịch gốccủa Ni và Ti, 10µL dung dịch gốc của Ce, 5µL dung dịch gốc của Pd, W và Th vào bình

định mức 100mL và định mức đến vạch định mức bằng dung dịch axit HNO31%.

Dung dịch Na 50000 ppm và Ca 15000 ppm được pha từ muối NaNO3 và

Ca(NO3)2 khan của Merck.

Axit HNO3 1% được pha từ HNO3 đặc. Cho vào bình định mức 1000 ml khoảng

500 ml nước siêu sạch, thêm 15 ml axit HNO3 đặc (ultra – high – purity grade) vào và lắcđều. Dùng nước cất siêu sạch điền đến vạch định mức.

Dụng cụ

Dụng cụ dùng trong nghiên cứu bao gồm:

* Micropipet 2-20l, 20 -200l, 100 – 1000l, 1000 – 5000l, Epensdorf, Đức.

* Chén teflon 50 ml, 100 ml.

* Bình định mức 10, 20, 50, 100 ml. Duran, Đức.

* Ống nghiệm 30mL. Duran, Đức.

* Bếp điện

* Lò vi sóng Microwave Speed Wave 4 (SW4), Berhof, Đức.

* Cân phân tích của hãng Adam (Anh), có độ chính xác 0,0001mg dùng để cân mẫu.

Vì hàm lượng các nguyên tố trong sữa là dạng vết và siêu vết nên dụng cụ dùng

trong thí nghiệm phải được tráng rửa sạch bằng cách ngâm trong axit HNO 3 (10%) từ 1-2

ngày. Sau đó siêu âm it nhất 30 phút trong axit HNO3(10%), tráng rửa lại bằng nước cất 3lần, rồi sấy ở nhiệt độ 800

C.

Thiết b:

Thiết bị ICP-MS (Perkin Elmer, ELAN 9000) (hình 2.1) với hệ từ trường bát cực,

sử dụng nguồn năng lượng cao tần cho quá trình hóa hơi và ion hóa tất cả các nguyên tử

với hiệu suất cao và ổn định. ICP-MS ghép nối hệ sol hóa mẫu giúp quá trình làm giàu

mẫu và tăng khả năng phát hiện rất phù hợp với phân tích vết các kim loại.

Hệ máy đo ICP-MS bao gồm các bộ phận chính sau, và được chỉ ra trên hình 2.1





40

Hình 2.1: Hệ trang b ICP -MS

1. Bộ tạo sol khí

2. Plasma

3. Hệ lăng kính

4. Van ngăn cách giữa vùng chân không cao của phổ kế và vùng ion

5. Lăng kính ion

6. Bộ phân giải khối

7. Detector

Trong đó:

1) Bộ dẫn dung dch mẫu và to sol kh (Sample Introduction and Nebulizer

System)

Sau khi dẫn mẫu phân tích vào buồng tạo sol khí bằng bơm nhu động

(Peristalic Pump), người ta có thểthực hiện tạo sol khí mẫu theo hai nguyên tắc:

- Kiểu siêu âm

- Kiểu mao dẫn áp suất thấp (hình 2.2)

Hình 2.2 . Bộ to sol kh





41

2) Bộ to plasma (Inductively Coupled Plasma- ICP)

Một số nguồn plasma đã được nghiên cứu phát triển như plasma dòng một chiều

(DCP) và plasma cảm ứng vi sóng (microwave-induced plasma-MIP). DCP được hình

thành khi dẫn khí (thường là Ar) qua giữa hai hoặc ba điện cực có cường độ dòng điện cao.Sự ion hoá khí sinh ra plasma có hình chữ Y ngược. DCP có nhược điểm là có hiệu ứng

nhiễu, không ổn định, có vấn đề về độ tin cậy. Do đó kỹ thuật này không được sử dụng

rộng rãi. Tuy nhiên lợi ích chính của nó là nó có thể hút ở mức độ cao chất rắn hoà tan và

huyền phù bởi không có sự hạn chế bơm mẫu cho chất rắn. Nhưng hiện nay, ưu việt và

kinh tế nhất là nguồn ICP.

Hình 2.3. Bộ to plasma và nhiệt độ các vng của plasma

Phần cơ bản của bộ tạo plasma bao gồm: Máy phát RF, hệ ICP-Torch, vòng cảmứng và hệ cấp khí.

3) Hệ phân gii phổ khối

Bộ phân giải khối được đặt giữa các thấu kính ion và detector và luôn luôn được duy

trì chân không xấp xỉ 10-6 Torr bằng bơm turbo phân tử thứ cấp. Có 4 nguyên lý khác nhau

để chế tạo hệ thống phân giải phổ theo số khối đó là:

- Kiểu cung nam châm từ (Magnetic and Electric Sector).

- Kiểu hệ lọc khối trường tứ cực ( Quadrupole).

- Kiểu đo thời gian bay (Time of Flight Measurement).

- Kiểu hệ cộng hưởng Cyclotron (On Cyclotron Resonance System).





42

Hình 2.4. Kiểu hệ lọc khối trường tứ cực

4) Detector ion

Detector là bộ phận biến dòng ion thành tín hiệu điện. Cũng như bộ phân giải

khối, detector được nghiên cứu phát triển không ngừng nhằm nâng cao độ nhạy và tốc độ

v.v... Cho đến nay có một số loại detector được sử dụng để phát hiện ion như sau:

- Detector cốc Faraday (Faraday Cup).

- Detector nhân electron EMD hoặc DEMD (Electron Multiplier and Channel Electron

Multiplier detector).

- Detector bản mỏng vi kênh (Microchannel Plate).

- Daly Detector (Scintillation Counter or Photomultiplier).

Hình ảnh thiết bị phân tích ICP-MS được sử dụng để phân tích mẫu tại phòng

PTCLMT – Viện Công Nghệ Môi Trường.

Hình 2.5. Hình nh máy ICP – MS (ELAN 9000)

2.4. Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

+ Mẫu sữa bột được lấy tại một số nhà trẻ và nhà dân trên địa bàn Thành phố Hà

Nội, mẫu được lấy khoảng 250 – 300g cho vào túi nilon có mép gấp để tránh không khí

lọt vào trong.

+ Mẫu sữa nước được mua tại các cửa hàng trên địa bàn Thành phố Hà Nội .

Các mẫu được bảo quản ở nơi khô thoáng, tại phòng phân tích chất lượng môi

trường của Viện Công Nghệ Môi Trường.





43

Chƣơ ng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Khảo xát và lựa chọn các điều kiện tối ƣu trên thiết bị ICP-MS

3.1.1. Chuẩn hóa số khối - Tunning

Bước đầu tiên khi phân tích trên ICP-MS đó là chuẩn hoá số khối (Tunning). Mỗi

đồng vị có một số khối nhất định tuy nhiên không thể chuẩn hoá toàn bộ các nguyên tố

mà việc chuẩn hoá phải thực hiện theo từng khoảng từ số khối nhỏ tới số khối lớn. Các

nguyên tố dùng cho chuẩn hoá số khối gồm có: He(3,016), Mg(23,985), Rh(102,905),

Ce(139,905), Pb(207,977), U(238,05) có nồng độ 10 ppb hay (10 ng/mL). Các nguyên tố

này có số khối từ nhỏ tới lớn bao phủ được toàn bộ các nguyên tố khác. Sau khi chuẩn

hóa số khối ta tiến hành tối ưu các điều kiện phân tích. Hình ảnh chuẩn hoá số khối như

trong hình 3.1 sau:

Hình 3.1. Phổ chuẩn ha số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U





44

3.1.2. Tối ƣu tốc độ khí mang tạo sol khí

Tốc độ khí mang có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất tạo sol khí, nếu tốc độ khí nhỏ

hiệu quả tạo sol sẽ kém, tuy nhiên nếu tốc độ khí quá lớn sẽ kéo theo một lượng đáng kể

oxy, điều này là không mong muốn trong Plasma, việc có mặt oxy sẽ tạo ra một lượngoxit cản trở tới phổ, oxit của nguyên tố này có số khối trùng với số khối của nguyên tố

khác. Việc khống chế tốc độ khí mang dựa vào tỉ số CeO/Ce, tốc độ khí mang hợp lí nhất

sẽ cho tín hiệu cao nhất nhưng tỉ số CeO/Ce nhỏ hơn 0,03. Sử dụng dung dịch chuẩn Ce

10 ng/mL làm dung dịch để khảo sát. Kết quả khảo sát ở bảng 3.1 và thể hiện trên hình

3.2 cho thấy khi tốc độ khí mang tăng từ 0,3 tới 1,2 lít/phút với khoảng thay đổi 0.0 25

lít/phút thì tín hiệu của Ce (hạt/giây-cps) tăng dần nhưng tín hiệu của CeO cũng tăng dần.

Khi tốc độ khí đạt giá trị 0,50 lít/phút thì tín hiệu Ce không tăng nữa mà giảm khi tốc độ

khí tăng. Tuy nhiên, tín hiệu CeO vẫn tăng và tăng nhanh và điều này làm cho tỉ số

CeO/Ce tăng nhanh vượt quá tỉ lệ cho phép. Như vậy, tốc độ khí mang phù hợp để có

được độ nhạy lớn nhất mà không ảnh hưởng tới việc tạo oxit là: 0.50 lít/phút.

Bảng 3.1. Kết qu kho sát tốc độ kh sol ha mẫu

Tốc độ khí

(L/phút) Ce (cps) CeO (cps) CeO/Ce

0,3 12532 56 0,004

0,325 15345 90 0,006

0,35 60540 546 0,009

0,375 100264 1203 0,012

0,4 161897 2240 0,014

0,425 243593 3854 0,016

0,45 300240 6005 0,02

0,475 340589 8174 0,024

0,5 364268 10564 0,029

0,525 378920 13262 0,0350,55 392678 16492 0,042

0,575 364250 19305 0,053

0,6 302481 90744 0,3

0,625 260240 117108 0,45

0,65 202800 141960 0,7





45

Hình 3.2. Tỉ lệ cường độ tn hiệu theo tốc độ kh mang

3.1.3. Khảo sát nguồn năng lƣợng (ICP)

Năng lượng là yếu tố quyết định trong quá trình nguyên tử hoá hay ion hoá mẫu.

Nguồn năng lượng ICP có ưu việt hơn hẳn so với các thiết bị khác. Nhiệt độ trong tâm

Plasma có thể đạt từ 6000oC đến 10000oC cao hơn hẳn AAS (3000oC). Trong máy ICP-

MS, nguồn năng lượng phụ thuộc vào công suất của máy phát cao tần. Khảo sát công suất

của máy phát cao tần RF từ 700 đến 1200 W với thay đổi 25 W một lần cho thấy công

suất của máy phát cao tần RF tối ưu là 1000W (Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất). Sử

dụng dung dịch chuẩn Rh 10 ng/mL làm dung dịch để khảo sát. Kết quả bảng 3.2 cho

thấy khi công suất máy phát cao tần tăng thì tín hiệu Rh tăng nhưng đến một ngưỡng mà

công suất tiếp tục tăng thì quá trình ion hóa sẽ tạo ra ion 2+ và tín hiệu của ion 1+ sẽ

giảm. Vì vậy, mức công suất 1000W là tối ưu nhất.

Bảng 3.2 . Kết qu kho sát công suất má y phát cao tn

Công suất máy phát cao tần

(W)

Rh (cps)

725 205628

750 215699

775 222548

800 236589

825 245970

850 253694

875 265400

900 289777

925 320568

950 355698975 372478

L/ hút

c s





46

1000 380804

1025 375475

1050 352190

1075 335481

1100 302569

1125 286947

1150 253311

1175 230098

W

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

7 0 0

7 2 5

7 5 0

7 7 5

8 0 0

8 2 5

8 5 0

8 7 5

9 0 0

9 2 5

9 5 0

9 7 5

1 0 0 0

1 0 2 5

1 0 5 0

Hình 3.3. Tn hiệu của Rh theo công suất của máy phát cao tn

3.1.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử - ion

Hệ thấu kính điện tử - ion có tác dụng chọn và hội tụ chùm ion. Ngoài ra, nó còn

có tác dụng hạn chế không cho các photon, các điện tử và phần tử trung hoà đi vào buồng

phân giải phổ và tác động vào detector. Hoạt động của hệ thấu kính được điều khiển bởi

thế đặt vào. Qua khảo sát thế điều khiển tối ưu là 7,2 volt – Cường độ tín hiệu của Rh cao

nhất.

Hình 3.4: Tn hiệu Rh phụ thuộc thế thấu knh điện tử -ion

3.1.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu

cps





47

Trong phân tích ICP-MS sử dụng khí Ar tinh khiết có giá thành cao, công suất của

máy phát cao tần lớn vì vậy chi phí vận hành cũng được đặt ra. Trong đó thời gian phân

mẫu càng giảm thì sẽ càng giảm được chi phí phân tích.

Mẫu trước hết được bơm bằng bơm nhu động vào hệ sol hóa mẫu rồi vào tâmngọn lửa plasma sau đó qua hệ thấu kính ion và bộ tách khối rồi được ghi nhận trên nhân

quang điện. Thời gian mẫu đi từ ngoài vào đến khi thu nhận được tín hiệu là thời gian

phân tích. Mỗi máy thì thời gian phân tích là khác nhau do chiều dài đường đi của mẫu.

Kết quả khảo sát trên thiết bị ICP-MS ELAN 9000 của Perkin Elmer thu được như trong

bảng 3.3 và được biễu diễn trên hình 3.5, 3.6. Mẫu khảo sát được thay đổi 5 giây/lần với

nồng độ Uran 100 ppm và 1 giây/lần với nồng độ Uran 10 ppb, để đảm bảo kết quả có giá

trị với mọi mẫu khác nhau.

Bảng 3.3: Kết qu kho sát thời gian phân tch mẫu

Thời gian

(giây)

Tín hiệu U 238

(cps)

Thời gian

(giây)

Tín hiệu U 238

(cps)

100 ppm 10 ppb

5 206 1 214

10 215 2 208

15 208 3 212

20 36405 4 37450

25 356895 5 354580

30 3456895597 6 353954

35 3505606592 7 354216

40 3504658501 8 354057

45 3505089494 9 353988

50 3504897622 10 354100





48

Như vậy, ta thấy thời gian phân tích rất quan trọng, nếu ta thu nhận tín hiệu khi

mà đồng vị chưa tới bộ nhân quang điện thì tín hiệu sẽ rất nhỏ. Nhưng nếu ta kéo dài quáthì gây lãng phí chi phí phân tích. Thời gian phân tích tối ưu cho tất cả các mẫu với nồng

độ cao là 35- 40 giây và với nồng độ thấp là 5 – 7 giây.

3.1.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu

Khi phân tích xong một mẫu thì để phân tích mẫu tiếp máy phải được đặt thời gian

r ửa sạch mẫu. Thời gian này cũng ảnh hưởng tới giá thành giống thời gian phân tích mẫu

nên cũng cần tối ưu để giảm thiểu chi phí phân tích và đảm bảo mẫu phân tích trước

không gây bẩn cho mẫu phân tích tiếp theo. Thời gian rửa sạch mẫu được khảo sát đối

với mẫu hàm lượng cao để áp dụng cho tất cả các mẫu. Hàm lượng mẫu khảo sát rửa sạch

với U là 100ppm. Kết quả khảo sát thay đổi 5 giây/lần thu được như trong bảng 3.4 và

hình 3.7.

Bảng 3.4. Kêt qua kha o sa t thơ i gian rư a sa ch mâ u

Thời gian (giây) Tín hiệu U 238 100ppm (cps)

5 3504262554

10 3503984002

15 3504215947

20 26854620

25 85260

30 12540

35 1054

40 208

45 21050 215

Hình 3.5 . Kết qu kho sát thời gian

phân tch với nồng độ nhỏ 10ppb

Hình 3.6 . Kết qu kho sát thời gian

phân tch với nồng độ cao 100ppm





49

0

1000000000

2000000000

3000000000

4000000000

0 10 20 30 40 50 60 giây

c p s

Hình 3.7. Kết qu kho sát thời gian rửa sch mẫu với nồng độ cao 100 ppm

Như vậy, thời gian rửa sạch mẫu cho mẫu có hàm lượng cao như 238U có nồng độ100ppm là 40- 45 giây. Để đảm bảo kết quả phân tích thì thời gian rửa sạch mẫu được lựa

chọn là 45 giây. Trường hợp mẫu phân tích trước có hàm lượng cao hơn 100ppm thì cần

xem xét kết quả của mẫu tiếp theo.

Kết luận: Kêt qua kha o sa t các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết

bị ICP-MS đươ c tr nh ba y trong ba ng 3.5.

Bảng 3.5. Các điu kiện phân tch tối ưu trên thiết b ICP -MS

Yê u tố Giá trị lựa cho n Yê u tô Giá trị lựa

chọn

Tốc độ khí cho bộ

sol hoá mẫu 0,5 L/phút

Tốc độ khí

mang Ar15-20 L/phút

Công suất máy phát

cao tần 1000 W

Tốc độ bơm

mẫu 2- 3 mL/phút

Thời gian phân tích

mẫu

5-7 giây (nồng độ thấp)

40 giây (nồng độ cao)

Thế điều khiểnthấu kính điện

tử - ion

7,2 V

Thời gian rửa sạch

mẫu 45 giây

Sử dụng bộ hóa hơi mẫu bằng sóng

siêu âm USN

3.2. Nghiên cứu phân hu y mâ u

3.2.1. Nghiên cứu hô n hơ p châ t phân hu y mâ u sƣ a





50

Phá mẫu hệ hở

Với mẫu sữa bột: Cân 0,2 gam mẫu trên cân phân tích có độ chính xác ± 0,0001

gam, cho vào ống nghiệm Duran loại 30 mL, thêm vào mẫu 3 mL axit HNO3 đặc, hỗn hợp

HNO3 và HCl (tỷ lệ 2:1), hỗn hợp HNO3 và H2O2 (tỷ lệ 2:1), sau đó không thêm và thêm

chuẩn với hai mức là 25L dung dịch chuẩn hỗn hợp (Pb 2 ppm, Cd 0,5 ppm, Zn 100

ppm) và 100 L dung dịch chuẩn hỗn hợp (Pb 2 ppm, Cd 0,5 ppm, Zn 100 ppm) ngâm

qua đêm, sau đó đem đun cách cát từ 4 – 6 tiếng đến khi còn khoảng 1mL dung dich mẫu,

để nguội đem định mức đến vạch định mức 20 mL bằng nước cất siêu sạch.

Với mẫu sữa nước: Lấy 3 mL mẫu cho vào ống nghiệm Duran loại 30 mL, thêm vào

mẫu 3mL axit HNO3 đặc, hỗn hợp HNO3 và HCl (tỷ lệ 2:1), hỗn hợp HNO3 và H2O2 (tỷ lệ

2:1), sau đó không thêm và thêm chuẩn với hai mức là 25L dung dịch chuẩn hỗn hợp

(Pb 2 ppm, Cd 0,5 ppm, Zn 100 ppm) và 100 L dung dịch chuẩn hỗn hợp (Pb 2 ppm, Cd

0,5 ppm, Zn 100 ppm) ngâm một ngày một đêm, sau đó đem đun cách cát từ 4 – 6 tiếng

đến khi còn khoảng 1mL dung dich mẫu, để nguội đem định mức đến vạch định mức 20

mL bằng nước cất siêu sạch.

Kết quả phân tích mẫu không thêm và mẫu thêm chuẩn với hai mức khác nhau

cho thấy hiệu suất thu hồi với mỗi nguyên tố là khác nhau tuy nhiên tất cả các kết quả

đều nằm trong khoảng cho phép từ 80 đến 118%, k ết quả được trình bầy trong bảng 3.6.

Bảng 3.6 . Kết qu kho sát các loi axit cho quá trình xử l mẫu hệ hở

Mẫu Axit Nguyên tố

Lƣợngthêm

(ppb)

Lƣợng thu

đƣợc (ppb)

Hiệu suất

thu hồi H(%)

Sữa bột HNO3

Pb2,5 2,242 89,7

10 9,544 95,4

Cd0,625 0,635 101,6

2,5 2,192 87,7

Zn125 100,252 80,2

500 431,888 86,4





51

HNO3

HCl

(2:1)

Pb2,5 2,347 93,9

10 11,3 113

Cd0,625 0,623 99,7

2,5 2,646 105,8

Zn125 103,627 82,9

500 495,252 99,05

HNO3

H2O2

(2:1)

Pb2,5 2,352 94,1

10 10,824 108,2

Cd0,625 0,663 106,1

2,5 2,902 116,1

Zn125 118,76 95,01

500 485,249 97,05

Sữa nước

HNO3

Pb2,5 2,368 94,7

10 9,365 93,6

Cd0,625 0,574 91,8

2,5 2,344 93,8

Zn125 135,236 108,2

500 505,05 101,01

HNO3

HCl

(2:1)

Pb

2,5 2,189 87,6

10 9,49 94,9

Cd0,625 0,648 103,7

2,5 2,954 118,2

Zn125 123,895 99,1

500 575,319 115,06

HNO3 Pb 2,5 2,371 94,8





52

H2O2

(2:1)

10 9,835 98,3

Cd0,625 0,660 105,6

2,5 2,832 113,3

Zn125 121,284 97,03

500 486,323 97,3

Bảng 3.6 cho thấy, phân hủy mẫu sử dụng hỗn hợp axit HNO 3 và H2O2 cho hiệu

suất thu hồi với các nguyên tố là tốt nhất từ 94 đến 116% đối với mẫu sữa bột và từ 95

đến 113% đối với mẫu sữa nước. Thực nghiệm quan sát thấy đây cũng là hỗn hợp phân

hủy mẫu nhanh nhất.

Phá mẫu hệ kín

Cân 0,2 gam sư a bô t hoă c lấy 10 mL sư a tươi vào các b nh phân hu y mâ u cu a lo

vi so ng SW-4 khác nhau, một nửa số mẫu thêm 25 L dung di ch chuâ n (Pb 2 ppm, Cd 1

ppm, Zn 100 ppm), một nửa số mẫu còn lại không thêm chuẩn . Tư ng că p mâ u thêm

chuâ n va không thêm chuâ n đươ c thêm 5ml axit các loại axit HNO3, HCl, H3PO4, H2SO4,

hỗn hợp HNO3 và HCl (tỷ lệ 1:3), hô n hơ p HNO 3 và H2O2 (tỷ lệ 4:1), hỗn hợp HNO3 ,

H2SO4 và HF (tỷ lê 4:1:1) và phân hủy trong lò vi sóng . Sau khi phân hu y mẫu đươ c hòa

tan va định mức tơ i 25 ml băng nước cất và đem phân tích trên thiết bị ICP -MS. Tính

toán hiệu suất thu hồi theo công thức.

H = [(Cthêm chuẩng/L – C không thêm chuẩn g/L)x Vmẫu định mức L]/mchuẩn thêm vào (g) x 100 (%)

Bảng 3.7. Kết qu kho sát các loi axit cho quá trình xử l mẫu hệ kn

Loại

sƣ a

Nguyên

tố

Hiệu suất thu hồi (%)

Axit HNO3 HCl H3PO4 H2SO4 HNO3

&HCl

HNO3

&H2O2

HNO3,

H2SO4

& HF

Sư a

bô t

Pb 97 83 83 80 93 98 97

Cd 95 85 87 85 94 97 96

Zn 98 88 88 84 96 96 96





53

Sư a

nước

Pb - - - - 99 98 97

Cd - - - - 97 98 95

Zn - - - - 98 99 94

Ghi ch: - Mâ u không tan, không xác định được hiệu suất thu hồi. Bảng 3.7 chỉ ra phân hủy mẫu sử dụng axit HNO3 hay hỗn hợ p HNO3 và HCl hoă c

hô n hơ p HNO3 và H2O2 hoă c hỗn hợp HNO 3, H2SO4 và HF đều cho hiệu suất thu hồi đối

với các đồng vị tốt (từ 93 đến 99 %), trong đó hỗn hợp HNO 3 và H2O2 cho hiệu suất thu

hồi cao nhất (từ 96% đến 99%). Thực nghiệm quan sát nhâ n thấy hô n hơ p HNO3 và H2O2

là cho mâ u đồng nhất va t nguy hiê m hơn .

Kết luận: Qua kết quả trên cho thấy khi phá mẫu bằng hỗn hợp HNO3 và H2O2

trong lò vi sóng (hệ kín) hay đun trên bếp cách cát (hệ hở) đều cho hiệu suất thu hồi tốt

nhất, thực nghiệm cũng cho thấy đây là hỗn hợp phân hủy mẫu nhanh và đồng nhất. Tuy

nhiên việc phân hủy mẫu hệ hở đòi hỏi phải mất nhiều thời gian hơn, với những phòng

thí nghiệm không có lò vi sóng thì việc phân hủy mẫu hệ hở bằng hỗn hợp HNO3 và

H2O2 cũng là phương pháp tốt.

Trong đề tài này chúng tôi đã lựa chọn lò vi sóng và hỗn hợp HNO3 và H2O2 cho

việc phân hủy mẫu trong các nghiên cứu tiếp theo.

3.2.2. Nghiên cứu lƣơ ng hô n hơ p châ t phân hu y mâ u sƣ a

Sau khi đa cho n đươ c hô n hơ p chât phân hu y mâ u . Đê ta i tiến ha nh kha o sa t thê

tích hỗn hợp chất phân hủy nhằm tìm ra lượng phù hợp . Các thí nghiệm được tiến hành

như sau: Cho 0,2 gam sư a bô t hay 10 mL sư a tươi vào các b nh phân hu y mâ u cu a lo vi

sóng SW-4 khác nhau, một nửa số mẫu thêm 25 L dung di ch chuâ n (Pb 2 ppm, Cd 1

ppm, Zn 100 ppm), một nửa số mẫu còn lại không thêm chuẩn . Tư ng că p mâ u thêm

chuâ n va không thêm chuâ n đươ c thêm dân lươ ng chât phân hu y tư 0,5 mL tơ i 6 mL va phân hủy trong lò vi sóng . Sau khi phân hu y mẫu đươ c hòa tan va định mức tơ i 25 ml

băng nước cất và đem phân tích trên thiết bị ICP -MS. Tính toán hiệu suất thu hồi theo

công thức.






54

Bảng 3.8. Kết qu kho sát a nh hươ ng cu a lươ ng hô n hơ p phân hu y

Loạisƣ a

Nguyêntố


Thê t ch hô n

hơ p phânhủy (mL)

0,5 1 2 3 4 5 6

Nƣơ c câ t

(mL)5,5 5 4 3 2 1 0

Sư a

bô t

Pb - 93 98 97 98 96 96

Cd - 94 97 95 96 95 97

Zn - 90 96 95 97 95 97

Sư a

tươi

Pb - - - 93 96 98 96

Cd - - - 94 97 96 98

Zn - - - 95 99 97 95

Ghi ch: - Mâ u không tan, không xác định được hiệu suất thu hồi.

Bảng 3.8 chỉ ra 0,5 mL va 2 mL hô n hơ p phân hủy chưa đu kha năng phân hu y

đông nhât mâ u sư a bô t va sư a tươi tương ư ng . Tư 1 và 3 mL hô n hơ p phân hu y mẫu sư a

bô t va sư a tươi đa cho hiệu suất thu hồi đối với các đồng vị tốt (từ 90 đến 99 %). Vì vậy,

các nghiên cứu tiếp theo đều sử dụng 2 mL hô n hơ p HNO 3 và H2O2 cho việc phân hủy

0,2 gam mẫu sư a bô t va 4 mL hô n hơ p HNO3 và H2O2 cho việc phân hủy 10 mL mẫu sư a

tươi.

3.2.3. Nghiên cứu nhiê t đô phân hu y mâ u sƣ a

Sau khi đa cho n đươ c loa i va lươ ng hô n hơ p chât phân hủy mẫu. Đề ta i tiến ha nh

khảo sát nhiệt độ phân hủy trong lò vi sóng cho phù hợp . Các thí nghiệm được tiến hành

như sau: Lấy 0,2 gam sư a bô t hoă c 10 mL sư a tươi vào các b nh phân hu y mâ u cu a lo visóng SW -4 khác nhau, một nửa số mẫu thêm 25 L dung di ch chuâ n (Pb 2 ppm, Cd 1

ppm và Zn 100 ppm), một nửa số mẫu còn lại không thêm chuẩn . Tư ng că p mâ u thêm

chuâ n va không thêm chuâ n đươ c phân hu y trong lo vi so ng vơ i ca c nhiê t đô kha c nhau .

Sau khi phân hu y mẫu đươ c hòa tan va định mức tơ i 25 ml băng nước cất và đem phân

tích trên thiết bị ICP-MS. Tính toán hiệu suất thu hồi theo công thức.






55

Bảng 3.9. Kết qu kho sát a nh hươ ng cu a nhiê t đô phân hu y

Loại

sƣ a

Nguyên

tố


Nhiê t đô phân hu y

trong lo vi so ng (o

C)

60 80 100 120 140 160 180

Sư a

bô t

PbMâ u co n đu c

95 96 95

Cd 94 98 96

Zn 98 97 98

Sư a

tươi

Pb Mâ u chưa tan hết, có lớp

mơ

99 96 95

Cd 95 99 96

Zn 98 96 97

Bảng 3.9 chỉ ra nhiê t đô phân hu y mâ u th ch hơ p tư 140 đến 180oC. Tuy nhiên, để

đa m ba o an toa n va tra nh la ng ph , đề tài lựa chọn nhiệt độ 160oC cho các nghiên cứu tiếp

theo.

3.3. Khảo sát lƣợng đồng vị thêm vào phù hợp cho phân tích mẫu sữa

Đê đa nh gia a nh hươ ng cu a lươ ng đồng vi thêm va o th cân biết khoa ng nồng đồng

trong mâ u cân phân t ch . Trươ c tiên ca c mâ u sư a bô t va sư a nươ c đươ c phân t ch trên

ICP-MS thông thươ ng . Kêt qua phân t ch 8 mâ u sư a bô t va 6 mâ u sư a tươi tiê t tru ng va bô sung vi lươ ng như trong ba ng 3.10.

Bảng 3.10. Kết qu phân t ch mô t số mâ u sư a trên ICP -MS

Loại

sƣ a

Nguyên

tố

Nồng độ (µg/L)

Mâ u

sƣ a 1 2 3 4 5 6 7 8 TB

Sư a bô t (0,2g/25 mL)

Pb 0,63 0,99 1,59 2,08 1,22 2,37 1,89 1,50 1,53

Cd 0,04 0,05 0,05 0,13 0,07 0,50 0,04 0,09 0,12

Zn 600 118 427 307 315 666 364 436 404

Sư a

tươi (10mL/25mL)

Pb 0,83 1,13 0,88 0,89 1,12 1,13 1,00

Cd 0,08 0,12 0,15 0,17 0,14 0,13 0,13

Zn 1220 1180 1100 1220 1210

2240 1362

Ghi chu : - Mâ u sư a bô t phân hu y 0,2 g va đi nh mư c 25 mL

- Mâ u sư a tươi phân hu y 10 mL va đi nh mư c 25 mL

Bảng 3.10 chỉ ra:





56

Hàm lượng P b trong mâ u sư a bô t đa phân hu y tư 0,63 đến 2,37 µg/L, trung b nh

1,53 µg/L.

Hàm lượng Cd trong mẫu sữa bột đã phân hủy biến động khá lớn từ 0,04 đến 0,50

µg/L, trung b nh 0,12 µg/L.Hàm lượng Zn trong mẫu sữa bột đã phân hủy tư 118 đến 666 µg/L, trung b nh

404 µg/L.

Hàm lượng Pb trong mẫu sữa tươi đã phân hủy từ 0,83 đến 1,13 µg/L, trung b nh

1,00 µg/L.

Hàm lượng Cd trong mẫu sữa tươi đã phân hủy từ 0,08 đến 0,17 µg/L, trung b nh

0,13 µg/L.

Hàm lượng Zn trong mâ u sư a tươi đa phân hu y tư 1100 đến 2240 µg/L, trung b nh

1362 µg/L.

Sau khi co số liê u về khoa ng nồng đô , đề tài đã thực nghiệm khảo sát lượng thêm

đồng vi :

Pha mâ u nươ c co nồng đô ca c nguyên tố tương ư ng vơ i nồng đô trong mâ u sư a bô t

và sữa nước sau phân hủy:

Mâ u 1: Nông đô ca c nguyên tô như sau : Pb: 1,5 µg/L; Cd: 0,1 µg/L và Zn: 400 µg/L

Mâ u 2: Nông đô ca c nguyên tô như sau : Pb: 1,0 µg/L; Cd: 0,1 µg/L và Zn: 1400 µg/L

Thêm lươ ng đồng vi cu a ca c nguyên tô va o mâ u t ương ư ng vơ i gia tri R (R= lươ ng

đồng vi thêm va o/nồng đô nguyên tô ) tư 0,05 đến 20 lần. Với Pb có 4 đồng vi , trong đo 3

đồng vi 206Pb,

207Pb và 208

Pb không bi ảnh hưởng và chiếm tỷ lệ lớn nên đều có thể sử

dụng cho nghiên cứu . Trong đề ta i na y ty lê 207Pb/

208Pb đươ c nghiên cư u , trong đo 207

Pb

là đồng vị thêm vào mẫu ; đối vơ i Zn th 64Zn tuy chiếm ty lê lơ n (48,63%) nhưng la i bi

ảnh hưởng của CaO (Ca thươ ng co mă t trong sư a ) nên không đươ c lư a cho n . Hai đồng vi 67Zn va

69Zn co ty lê thấp (4,1% và 0,62%) và bị ảnh hưởng c ủa ClO2 nên không đươ c

chọn. Hai đồng vi 66Zn va 68Zn co ty lê tương đối trong tư nhiên (27,9% và 18,75%) và ít

bị ảnh hưởng của nền mẫu được lựa chọn trong đó đồng vị 68Zn (chiếm 18,75%) làm

đồng vi thêm va o mâ u ; Đối với Cd , có 6 đồng vi 110Cd,

111Cd,

112Cd,

113Cd,

114Cd và

116Cd đều có thể khảo sá t. Tuy nhiên , tỷ lệ 110

Cd/114Cd hoă c 111

Cd/114Cd hay đươ c lư a

chọn. Trong đê ta i na y, tỷ lệ 110Cd/

114Cd đươ c sư du ng. Kêt qua nghiên cư u đươ c thê hiê n

trong ba ng 3.11 như sau:





57

Bảng 3.11. Kết qu kha o sa t lươ ng đông vi

Mâ u sƣ a bô t

R - 0,05 0,1 0,25 0,5 1 2 4 5 10 20

Pb

Đồng vị giàu207Pb (µg/L) 0.000 0.075 0.15 0.375 0.75 1.50 3.00 6.00 7.50 15.00 30.00

tỷ lệ 207Pb/

208Pb 0.422 0.492 0.595 0.876 1.348 2.330 4.316 8.373 10.466 21.626 59.142

Pb (µg/L) 2.050 1.650 1.575 1.547 1.502 1.470 1.442 1.425 1.350 0.975

Độ chính xác

(%)137 110 105 103 100 98 96 95 90 65

Cd

Đồng vị giàu110

Cd (µg/L) 0.000 0.005 0.01 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.5 1 2

tỷ lệ 110Cd/

114Cd 0.429 0.569 0.763 1.288 2.158 3.915 7.466 14.642 18.376 37.463 99.883

Cd (µg/L) 0.124 0.104 0.101 0.100 0.099 0.098 0.097 0.096 0.094 0.070

Độ chính xác

(%)124 104 101 100 99 98 97 96 94 70

Zn

Đồng vị giàu68Zn (µg/L)

0.000 20 40 100 200 400 800 1600 2000 4000 8000

tỷ lệ 68Zn/

66Zn 0.667 0.803 0.990 1.524 2.410 4.255 8.060 15.762 19.535 41.400 110.954

Zn (µg/L) 528.8 445.3 419.5 412.6 400.8 389.1 381.1 381.1 353.1 260.8

Độ chính xác

(%)132 111 105 103 100 97 95 95 88 65

Mâ u sƣ a nƣớc

R - 0,05 0,1 0,25 0,5 1 2 4 5 10 20

Pb

Đồng vị giàu207Pb (µg/L)

0.000 0.075 0.15 0.375 0.75 1.50 3.00 6.00 7.50 15.00 30.00

tỷ lệ 207Pb/

208Pb 0.422 0.528 0.682 1.103 1.811 3.284 6.324 12.349 15.488 32.228 88.502

Pb (µg/L) 1.35 1.10 1.05 1.03 1.00 0.97 0.96 0.95 0.90 0.65

Độ chính xác

(%)135 110 105 103 100 97 96 95 90 65

Cd

Đồng vị giàu110

Cd (µg/L) 0.000 0.005 0.01 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.5 1 2

tỷ lệ 110Cd/

114Cd 0.429 0.569 0.763 1.288 2.158 3.915 7.466 14.642 18.376 37.463 99.883

Cd (µg/L) 0.124 0.104 0.101 0.100 0.099 0.098 0.097 0.096 0.094 0.070

Độ chính xác

(%)124 104 101 100 99 98 97 96 94 70

Zn

Đồng vị giàu68Zn (µg/L) 0.000 20 40 100 200 400 800 1600 2000 4000 8000

tỷ lệ 68Zn/

66Zn 0.667 0.708 0.761 0.912 1.163 1.694 2.782 4.982 6.117 12.441 32.180

Zn (µg/L) 1890 1582 1484 1456 1400 1358 1330 1316 1218 910

Độ chính xác

(%)135 113 106 104 100 97 95 94 87 65

Nhâ n xe t : Kêt qua ba ng 3.11 chỉ ra rằng , hàm lượng đồng vi thêm va o khoảng từ

0,25 đến 4 lần mâ u thư c th k ết quả đo được đạt 95 đến 106 phân trăm so vơ i kết qua

trong mâ u thư c . Nêu viê c thêm chuâ n lơ n qua hoă c nho qua th kết qua t m đươ c không

còn chính xác.





58

3.4. Đánh giá sự ảnh hƣởng của các ion kim loại khác trong nền mẫu đến quá trình

xác định Pb, Cd và Zn

Đê đa nh gia a nh hươ ng cu a ca c tha nh phân trong nền mâ u th cân biết ca c tha nh

phân ch nh trong mâ u cần phân t ch . Trươ c tiên ca c mâ u sư a bô t va sư a nươ c đươ c phântích trên ICP -MS thông thươ ng. Kêt qua phân t ch ca c tha nh phần a nh hươ ng ch nh đến

các nguyên tố khảo sát trong 8 mâ u sư a bô t va 6 mâ u sư a tươi tiê t tru ng va b ổ sung vi

lươ ng như ba ng 3.12.

Bảng 3.12. Kết qu phân t ch các thành phn nh hưởng của nn mẫu

Loại

sƣ a

Nguyên

tố

Nồng độ (mg/L)

Mâ u

sƣ a 1 2 3 4 5 6 7 8

Sƣ a

bô t

Ce 0,000

0,000

0,000

0,001

0,000

0,000

0,000

0,001

Pd 0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Sr 0,024

0,004

0,025

0,020

0,014

0,017

0,018

0,025

Ba 0,005

0,096

0,007

0,024

0,021

0,007

0,008

0,016

Mo 0,002

0,001

0,001

0,001

0,002

0,001

0,001

0,005

Sn 0,003

0,001

0,014

0,058

0,025

0,018

0,009

0,023

Mg 3,79 0,74 3,11 2,55 7,42 5,15 3,49 7,19

Na 17,20 22,30 14,90 9,87 16,00 14,70 12,10 16,10

Ca 47,20 1,36 39,30 29,80 33,60 47,60 41,20 36,00

Ti 0,005

0,010

0,009

0,026

0,015

0,011

0,012

0,022

Ni 0,002

0,003

0,002

0,005

0,003

0,009

0,002

0,006

W 0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Sƣ a

nƣớc

Ce 0,001

0,000

0,000

0,001

0,000

0,000

Pd 0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Sr 0,111

0,113

0,121

0,230

0,144

0,110

Ba 0,022

0,068

0,046

0,052

0,034

0,122

Mo 0,013

0,012

0,026

0,014

0,013

0,013

Sn 0,002

0,002

0,003

0,004

0,009

0,005

Mg 22,40 20,40 17,20 24,50 15,20 27,20

Na 1200 1150 1100 1260 1140 1100





59

Ca 325 318 280 333 310 302

Ti 0,015

0,011

0,012

0,029

0,015

0,018

Ni 0,015

0,016

0,016

0,018

0,016

0,016

W 0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000 Ghi chu : - Mâ u sư a bô t phân hu y 0,2 g va đi nh mư c 25 mL

- Mâ u sư a tươi phân hu y 10 mL va đi nh mư c 25 mL

Bảng 3.12 chỉ ra: Thành phần chính của sữa bột có các nguyên tố vơ i ha m lươ ng

đa ng kê la Ca , Mg, Na, Sr. Thành phần chính của sữa nước có các nguyên tố với hàm

lươ ng đa ng kê la Ca, Mg, Na, Ba, Sr

Sau khi co số liê u về ca c tha nh phần ch nh co kha năng a nh hươ ng đến phép xác

định Pb, Cd và Zn chúng tôi tiến hành thí nghiệm sau: Không thêm và thêm lần lượt cácmức 0,5mL, 2mL, 3mL và 4mL dung dịch ảnh hưởng chứa Na 10000ppm, Ca 3000ppm,

Mg 200ppm, Sr 2ppm, Ba và Zr 1ppm; Sn 0,5ppm, Mo 0,3ppm, Ni và Ti 0,2ppm; Ce

0,1ppm; Pd, Th và W 0,05ppm vào 5mL dung dịch chuẩn hỗn hợp Pb 0,012ppm; Cd

0,002ppm và Zn 0,4ppm. Thể tích định mức cuối cùng là 10mL và thêm vào đó 10µL

dung dịch chẩn hỗn hợp đồng vị 207Pb 2ppm,

110Cd 1ppm và 68Zn 100ppm sau đó đem đo

trên thiết bị ICP-MS, kết quả được trình bày trong bảng 3.13, bảng 3.14 và ở hình 3.8 sau

đây:

Bảng 3.13. Nồng độ các ion nh hưởng

Nồng độ các ion

kim loại ảnh hƣởng

Nộng các ion anh hƣởng tăng (lần)

0 0.5 2 3 4 Na

+ (ppm) 0 500 2000 3000 4000

Ca2+

(ppm) 0 150 600 900 1200

Mg2+

(ppm) 0 10 40 60 80

Sr 2+

(ppm) 0 0,1 0,4 0,6 0,8Ba

2+ (ppm) 0 0,05 0,2 0,3 0,4

Zr + (ppm) 0 0,05 0,2 0,3 0,4

Sn2+

(ppm) 0 0,025 0,1 1,5 2,0

Mo2+

(ppm) 0 0,015 0,06 0,09 1,2

Ti2+

(ppm) 0 0,01 0,04 0,06 0,08

Ni2+

(ppm) 0 0,01 0,04 0,06 0,08

Ce+

(ppm) 0 0,005 0,02 0,03 0,04

Pd2+

(ppm) 0 0,0025 0,01 0,015 0,02

Th2+

(ppm) 0 0,0025 0,01 0,015 0,02

W2+ (ppm) 0 0,0025 0,01 0,015 0,02





60

Bảng 3.14. Kết qu kho sát sự nh hưởng của các ion kim loi trong nn mẫu

Nồng độ các ion

ảnh hƣởng tăng

(Lần)

Nồng độ (ppb)

Pb Cd Zn

0 5,68 1,17 210,66

0,5 5,71 1,21 208,72

2 6,08 1,01 196,83

3 6,09 1,03 211,75

4 7,18 0,998 211,25

Ảnh hưởng của các ion kim loại đến nồng độ của Pb

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5

Nồng độ các ion ảnh hưởng tăng (lần)

N ồ n g đ ộ

P b ( p p b )

Ảnh hưởng của các ion kim loại đến nồng độ của Cd

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 1 2 3 4 5

Nồng độ các ion ảnh hưởng tăng (lần)

N ồ n g đ ộ C d ( p p b )

a) Ảnh hưởng của các ion kim loại đến b) Ảnh hưởng của các ion kim loại đến

nồng độ của Pb nồng độ của Cd

Ảnh hƣởng của các ion kim loại đến nồng độ của Zn

196

198

200

202

204

206

208

210

212

214

0 1 2 3 4 5

Nồng độ các ion ảnh hƣởng tăng (lần)

N ồ n g đ ộ

Z n (

p p b )

c) Ảnh hưởng của các ion kim loại đến nồng độ của Zn

Hình 3.8. Ảnh hưởng của các ion kim loi đến nồng độ của Pb (a), Cd (b) và Zn (c)

Từ bảng 3.14 và hình 3.8 cho thấy, khi nồng độ các ion kim loại tăng thì hàmlượng của Pb, Cd và Zn cũng có sự thay đổi. Trong đó sự thay đổi hàm lượng của Zn là





61

lớn hơn cả, nhưng với hàm lượng Zn cỡ 200 ppb thì sự thay đổi này là không đáng kể.

Hơn nữa, trong mẫu thực thì hàm lượng của các ion kim loại trong mẫu nhỏ hơn hàm

lượng mà chúng tôi đã khảo sát rất nhiều nên có thể khẳng định rằng các ion kim loại

trong nền mẫu không gây ảnh hưởng đáng kể đến việc xác định hàm lượng của Pb, Cd vàZn.

3.5. Đánh giá phƣơng pháp phân tích

3.5.1. K hoảng tuyến tính và đƣờng chuẩn

Phương pháp pha loãng đồng vị có ưu điểm là không phải xây dựng đường chuẩn

(khoảng 5 đến 7 điểm chuẩn) mà thêm vào mẫu cần phân tích một hàm lượng chất đồng

vị của nguyên tố đó đã được biết trước, sau đó xác định mẫu cho thêm chất đồng vị. Kết

quả sẽ được tính toán theo công thức toán học:

* Với nguyên tố Pb: Trong tự nhiên Pb có 4 đồng vị là 204Pb (1,42%);

206Pb

(24,14%);207Pb (22,08%) và

208Pb (52,34%). Trong một mẫu bất kỳ, tỷ lệ đồng vị

207Pb/

208Pb được xác định trên ICP-MS là 0,422, khi ta thêm một lượng đồng vị 207

Pb là

b vào mẫu này thì tỷ lệ 207Pb/

208Pb được xác định trên ICP-MS là c. Từ đó ta có thể xác

định được hàm lượng Pb theo công thức sau:

207Pb/

208Pb = 0,422 (1)

(207

Pb + b)/208

Pb = c (2)

Từ (1) và (2) ta có: 207Pb/

208Pb + b/

208Pb = c (3)

Từ (1) và (3) ta có: 0,422 + b/208

Pb = c (4)

Trong phương trình (4) thì: b, c là các giá trị đã biết từ đó xác định được hàm

lượng đồng vị 208Pb và tính được hàm lượng Pb trong mẫu là:

208

Pb= x10052,34

Pb.

* Với nguyên tố Cd: - Tỉ lệ đồng vị trong tự nhiên của 110Cd là 12,39%

- Tỉ lệ đồng vị trong tự nhiên của 114Cd là 28,86%

Ta có: 110Cd/

114Cd = 0,429 (5).

Khi thêm một lượng đồng vị 110Cd là x vào mẫu thì tỉ lệ (110Cd +x)/

114Cd = y (6).

Từ (5) và (6) có: 0,429 + x/114

Cd = y (7).





62

Từ (7) xác định được hàm lượng đồng vị 114Cd và tính được hàm lượng của Cd

trong mẫu là: 114Cd

Cd= x10028,86

.

* Vơi nguyên tố Zn:- Tỉ lệ đồng vị trong tự nhiên của 66Zn là 27,81%

- Tỉ lệ đồng vị trong tự nhiên của 68Zn là 18,56%

Ta có: 68Zn/

66Zn = 0,667 (8).

Khi thêm một lượng đồng vị 68Zn là u vào mẫu thì tỉ lệ (68

Zn+u)/66

Zn = v (9).

Từ (8) và (9) có: 0,6674 + u/66Zn = v (10).

Từ (10) xác định được hàm lượng đồng vị 66Zn và tính được hàm lượng của Zn

trong mẫu là:66

Zn= x10027,81

Zn.

3.5.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng

Giới hạn phát hiện (LOD) hay giới hạn định tính được định nghĩa là nồng độ nhỏ

nhất của chất phân tích mà thiết bị phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác với tín hiệu

của mẫu trắng hay tín hiệu nền.

Giới hạn định lượng (LOQ) là nồng độ nhỏ nhất mà thiết bị đo cho phépđịnh lượng được với độ chính xác trên 95%.

Đối với hệ thống ICP-MS, LOD và LOQ có thể được tính theo các công

thức:

LOD =blank std

STD

I I

C S

.3

(1) LOQ =blank s td

STD

I I

C S

.10 (2)

Trong đó :

S: độ lệch chuẩn mẫu trắng

CSTD: Nồng độ mẫu chuẩn

Istd: Tín hiệu trung bình của mẫu chuẩn (số đếm/giây, cps)

I bl ack : Tín hiệu trung bình của mẫu trắng (số đếm/giây, cps)

Như vậy để xác định LOD và LOQ của phép đo, ta tiến hành đo lặp lại mẫu

trắng 10 lần rồi tính độ lệch chuẩn theo công thức:





63

S2 =

1

)( 2

n

I I b lank i

(3)

Trong đó:

Ii: Tín hiệu mẫu trắng đo được ở lần thứ i I bl ank : Giá trị trung bình tín hiệu mẫu trắng của n lần đo lặp

n: Số lần đo lặp

Để xác định giới hạn phát hiện của phương pháp đối với kim loại ch , cadimi và

kẽm chúng tôi pha các dung dịch chuẩn có nồng độ Pb 0,2 ppb, Cd 0,1 ppb và Zn 5,0 ppb

từ dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 ppm, Cd 1000 ppm và Zn 1000 ppm. Tiến hành đo lặp

07 lần trên thiết bị ICP-MS cùng với 07 mẫu trắng thu được các tín hiệu cường độ (cps).

Tính số đếm trung bình rồi thay số liệu vào các công thức (1), (2), (3) ta tính được các giá

trị LOD và LOQ. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.9:

Bảng 3.9. Kết qu xác đnh LOD và LOQ của Pb, Cd và Zn

Nguyên

tố

Nồng độ

chuẩn

(ppb)

Tín hiệu

mẫu trắng

Iblank (cps)

Tín hiệu

mẫu chuẩn

Istand (cps)

Độ lệch

chuẩn (S)

STDEV

LOD

(ppt)

LOQ

(ppt)

Pb 0,2 64,43 2011,71 2,44 0,75 2,5

Cd 0,1 11,71 285,71 1,80 1,97 6,6

Zn 5,0 97,71 11418,28 14,50 19,0 64,0

Kết quả tính toán cho thấy giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)

của phép đo ICP-MS đối các nguyên tố rất nhỏ (cỡ 10-12g/ml). Như vậy phương pháp này

hoàn toàn phù hợp cho việc phân tích lượng vết và siêu vết.

3.5.3. Đánh giá hiệu suất thu hồi và độ lập lại của phƣơng pháp

Nhằm đánh giá độ đúng và độ chính xác của quy trình phân tích, chúng tôi tiến

hành khảo sát hiệu suất thu hồi và độ lặp lại của phương pháp.

Hiệu suất thu hồi và độ lập lại của phương pháp được thực hiện bằng cách thêm

25L dung dịch chuẩn hỗn hợp Pb 5,0 ppm, Cd 0,5 ppm và Zn 100 ppm vào nền mẫu sữa

Physiolac (Sd16) rồi tiến hành sử lý mẫu bằng hỗn hợp axit HNO3 đặc và H2O2 trong lò





64

vi sóng, thể tích định mức cuối cùng là 25 mL, sau đó đo lập 07 lần bằng phương pháp

pha loãng đồng vị trên ICP-MS.

- Hiệu suất thu hồi được tính theo công thức sau:

H(%)= 100%(Ccó thêm chuẩn - Cnền)/Cchuẩn được thêm vào [20]- Độ lập lại được đánh giá thông qua độ lệch chuẩn tương đối theo công thức sau:

2 ni

i

i=1

(C - C)S 1RSD= x100%; S= ; C= C

n-1 nC

[20]

Với: S: độ lệch chuẩn

Ci: hàm lượng chất phân tích quan sát được của lần phân tích thứ i

C : hàm lượng trung bình chất phân tích quan sát sau n lần lặp lại

Nếu RSD càng nhỏ thì phương pháp có độ lặp lại càng tốt.

Kết quả khảo sát được tóm tắt trong bảng 3.16 và bảng 3.17 như sau:

Bảng 3.16. K ết qu đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp

Mẫuthử

Số lầnlập lại

Nguyêntố

Nồng độthêm vào

(ppb)

Nồng độtrong mẫuthực (ppb)

Nồng độ xácđịnh đƣợc

(ppb)

Hiệu suấtthu hồi

H (%)

Sd16 07

Pb 5,0 4,90 9,21 86,2

Cd 0,5 0,4 0,92 104

Zn 100 901,43 996,14 94,7

Bảng 3.17. K ết qu đánh giá độ lập li của phương pháp

Nguyêntố

Nồng độ (ppb)

Độ lệch chuẩn (S)

Độlệch

chuẩn

tƣơngđối

RSD

(%)

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C

Pb 4,9 4.8 4,9 5,0 5,0 4,8 4,9 4,9 0,082 1,67

Cd 0,41 0,41 0,40 0,39 0,40 0,41 0,40 0,40 0,0075 1,87

Zn 881,00 923,58 915,8 887,31 886,21 908,71 907,77 901,43 6,852 0,76





65

Như vậy, bảng 3.16 và 3.17 cho thấy hiệu suất thu hồi của phương pháp là cao

(86-104%) ứng với mức nồng độ từ 0,5 đến 100μg/L, độ lặp lại tốt (RSD < 5%). Phương

pháp có độ đúng và độ chính xác cao.

Kết luận: Các kết quả khảo sát đã chỉ ra rằng, phương pháp pha loãng đồng vịtrên thiết bị đo ICP-MS có giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng rất nhỏ, khoảng

tuyến tính rộng và độ ổn định cao. Vì thế phương pháp pha loãng đồng vị trên thiết bị

ICP-MS (ID – ICP - MS) là một phương pháp rất tốt để phân tích, xác định hàm lượng

vết và siêu vết các kim loại nặng trong mẫu sữa.

3.6. So sánh các kết quả phân tích mẫu chuẩn và mẫu thự c giữ a ba k ỹ thuật

Chuẩn bị 07 mẫu chuẩn co nồng đô như nhau : Mâ u chuâ n co nồng đô ca c nguyên

tố như sau: 0,002 mg/L Pb; 0,001 mg/L Cd và 0,005 mg/L Zn.

Bảng 3.18 . Kết qu phân tch mâ u chuâ n so sa nh giư a 3 kỹ thuật

Phƣơngpháp phân

tích

Nguyêntố

Nồng độ

chuẩn(ppb)

Nồng độxác

định đƣợc

(ppb)

Sai sốtƣơng

đối (%)

Độ lệch

chuẩn tƣơng

đối RSD(%)

ID -ICP-MS

Pb 2,0 1,94 - 3,0 0,19

Cd 1,0 0,98 - 2,0 0,21

Zn 5,0 5,2 + 4,0 0,24

ICP-MS

Pb 2,0 2,12 + 6,0 3,3

Cd 1,0 0,95 - 5,0 3,6

Zn 5,0 5,6 +12,0 5,8

GF-AAS

Pb 2,0 2,5 + 25,0 6,3

Cd 1,0 0,92 - 8,0 5,8

Zn 5,0 6,7 + 34,0 7,3

Nhận xét:

Bảng kết quả cho thấy; kỹ thuật pha loãng đồng vị ID -ICP-MS co đô ch nh xa c va

đô lă p la i tốt hơn khi phân t ch mâ u chuâ n.

Chuẩn bị 01 mẫu thư c phân hu y va phân t ch lă p la i 07 lân trên 3 kỹ thuật phân

tích trên: Kêt qua phân t ch lă p la i như sau:





66

Bảng 3.19. Kết qu phân tch mâ u thư c giư a 3 kỹ thuật

Kim loại Kỹ thuật ID-ICP-MS Kỹ thuật ICP-MS Kỹ thuật GF-AAS

RSD (%) RSD (%) RSD (%)

Pb 0,75 4,2 16,9

Cd 0,63 5,3 9,5

Zn 1,83 7,9 17,9

Nhận xét:

Bảng kêt qua cho thấy , kỹ thuật pha loãng đồng vị ID -ICP-MS co đô lă p la i tốt

hơn khi phân t ch mâ u thư c.3.7. Phân tích mẫu chuẩn đƣợc công nhận

Đê đa nh gia phương pha p, mâ u chuâ n đươ c công nhâ n ERM-BD151 đa đươ c phân

tích và thu được kết quả như sau :

Bảng 3.20. Kết qu phân tch mâ u chuâ n đươ c công nhâ n

Kim

loại

Kê t qua phân t ch (ID-ICP-MS) Giá trị đƣợc công nhận(ERM-BD151)

mg/Kg mg/Kg

Pb 0,210 0,207±0,014

Cd 0,109 0,106±0,013

Zn 45,63 44,9±2,3

Bảng 3.20 cho thấy, k ết quả phân tích được nằm trong giới hạn cho phép . Như

vâ y, kỹ thuật đo pha loãng đồng vị ICP -MS đa m ba o cho kết qua tốt vơ i mâ u chuâ n đươ c

công nhâ n.

3.8. Quy trình phân tích mẫu thực tế.

Quy trình sử lý và phân tích mẫu sữa bột, sữa nước được thực hiện theo sở đồ dưới

đây:





67

Hình 3.9. Sơ đồ quy trình sử lý, phân tch mẫu sữa bột và sữa nước

3.9. Kết quả phân tích mẫu thực tế

Chúng tôi sử dụng quy trình phá mẫu đã chọn ở trên để phân tích đồng thời các kim

loại nặng Pb, Cd và Zn trong các mẫu sữa. Kết quả được quy về mg kim loại/kg mẫu đối

với mẫu sữa bột và mg kim loại/L dung dịch mẫu đối với mẫu sữa nước. Sau đây là kếtquả phân tích 20 mẫu sữa bột và 09 mẫu sữa nước:

Chuâ n bi thiê t bi Chuâ n bi mâ u

Thêm 2 mL HNO3:H2O2 (4:1) cho mâ u sư a bô t Thêm 4 mL HNO3:H2O2 (4:1) cho mâ u sư a tươi

Cân 0,2 gam sư a bô t hoă c

10 mL sư a tươi

Thêm lươ ng đồng vi 110Cd,

207Pb,

68Zn đê khi đi nhmư c tha nh 25 mL ca c đồng vi co nồng đô tương ư ng la 0,1; 1; 1000 ppb

Phân hu y trong lo vi so ng:

Tăng nhiệt độ lên 140oC trong vòng 10 phút. Tăng nhiệt độ lên 160o

C trong vòng 10 phút. Hạ nhiệt độ xuống 50oC. Sau đó để nguội tới nhiệt độ phòng

khoản 2 iơ .

ChuyÓn mÉu vµo khay

1. BËt thiÕt bÞ2. BËt m¸y tÝnh

Kê t nô i ma y

Chuâ n ho a thiê t bi

Cài đặt phƣơng pháp

Cài đặt chƣơng trình đo

Đặt khay mâ u va o bô đƣa mâ u tƣ đô ng

Kích hoạt đo

Đi nh mư c tơ i 25 mL

Chuân bi mâu Chuân bi thiêt bi





68

Bảng 3.21 . Kết qu phân tch hàm lượng các kim loi nặng trong mẫu sữa bột

Mẫu STT KHMNồng độ các kim loại (mg/Kg)

Pb Cd Zn

Sữa

bột

1 Sd1 0,16 0,105 32,36

2 Sd2 0,15 0,012 30,91

3 Sd3 0,20 0,010 28,16

4 Sd4a 0,12 0,0064 32,16

5 Sd4b 0,074 0,0033 28,63

6 Sd5a 0,23 0,0094 37,92

7 Sd5b 0,11 0,0071 36,65

8 Sd6 0,17 0,0062 31,99

9 Sd7 0,20 0,0093 24,88

10 Sd8 0,21 0,0035 30,61

11 Sd9 0,33 0,015 68,69

12 Sd10 0,15 0,0071 32,74

13 Sd11 0,15 0,011 39,87

14 Sd120,17 0,014 41,41

15 Sd13 0,23 0,014 40,54

16 Sd14 0,12 0,057 14,55

17 Sd15 0,13 0,051 28,78

18 Sd16 0,15 0,052 25,94

19 Sd17 0,13 0,055 57,29

20 Sd18 0,12 0,056 37,48

Trung bình 0,165 0,025 35,08

(Trong đó các mẫu Sd4a, Sd4b, Sd5a và Sd5b là cùng một loại sữa nhưng lấy ở các địa

điểm khác nhau trên địa bàn TP Hà Nội)





69

Bảng 3.22. Kết qu phân tch hàm lượng các kim loi nặng trong mẫu sữa nước

Mẫu STT KHMNồng độ các kim loại (mg/L)

Pb Cd Zn

Sữa

nước

1 Sf1 0,020 0,002 5,79

2 Sf2 0,012 0,002 7,60

3 Sf3 0,033 0,014 4,51

4 Sf4 0,014 0,0017 7,69

5 Sf5 0,016 0,0018 2,98

6 Sf6 0,016 0,0013 2,57

7 Sf7 0,018 0,0014 6,87

8 Sf8 0,018 0,0047 5,18

9 Sf9 0,0092 0,0026 2,30

Trung bình 0,017 0,0035 5,05

Nhận xét:

Theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng trong

sữa và các sản phẩm từ sữa như sau: Với Pb là 0.02 mg/kg (mg/L), Cd là 1,0 mg/kg

(mg/L) (QCVN 8-2:2011 BYT). So sánh giữa kết quả phân tích mẫu thu được ở bảng

3.21, bảng 3.22 và quy định của Bộ Y Tế ta thấy, trong các mẫu sữa bột và một mẫu sữa

nước có hàm lượng Pb vượt quá giới hạn cho phép, còn lại hàm lượng Cd trong các mẫu

sữa đều nhỏ hơn giới hạn cho phép và hàm lượng Zn trong các mẫu sữa hầu hết đều phù

hợp với hàm lượng được nghi trên bao bì của nhà sản xuất. Hàm lượng kim loại Pb vượt

mức cho phép được chỉ ra trong bảng dưới đây.

Bảng 3.23. Danh sách các mẫu c hàm lượng Pb vượt quy đnh

STT Mẫu Kim loại Nồng độ trong mẫu

(mg/kg hoặc mg/L)

Số lần vƣợ t quá giới

hạn cho phép

1 Sd1 Pb 0,16 8

2 Sd2 Pb 0,15 7,5

3 Sd3 Pb 0,20 10

4 Sd4a Pb 0,12 6

5 Sd4b Pb 0,074 3,7





70

6 Sd5a Pb 0,23 11,5

7 Sd5b Pb 0,11 5,5

8 Sd6 Pb 0,17 8,5

9 Sd7 Pb 0,20 10

10 Sd8 Pb 0,21 10,5

11 Sd9 Pb 0,33 16,5

12 Sd10 Pb 0,15 7,5

13 Sd11 Pb 0,15 7,5

14 Sd12 Pb 0,17 8,5

15 Sd13 Pb 0,23 11,5

16 Sd14 Pb 0,12 6

17 Sd15 Pb 0,13 6,5

18 Sd16 Pb 0,15 7,5

19 Sd17 Pb 0,13 6,5

20 Sd18 Pb 0,12 6

21 Sf3 Pb 0,03 1,5

Trung bình Pb

0,158 7,9

Kết luận: Qua khảo sát một số mẫu sữa bột và sữa nước được lấy trên địa bàn

TP Hà Nội ta thấy có một số mẫu có hàm lượng Pb vượt quá quy định cho phép của Bộ Y

tế, theo bảng 3.23 thì mẫu cao nhất vượt quá quy định 16,5 lần và mẫu thấp nhất cũng

vượt quá quy định 1,5 lần và trung bình vướt quá quy định 7,9 lần. Tuy nhiên cũng không

thể kết luận là tất cả những mẫu sữa loại đó đều có hàm lượng kim loại Pb vượt quy định.

Nhưng qua đây cũng thấy trên thị trường đã có một số loại sữa bị nhiễm kim loại nặng ởnhững mức độ khác nhau. Muốn có kết quả chính xác về mức độ ô nhiễm kim loại nặng

trong thực phẩm sữa cần phải tiến hành điều tra, nghiên cứu trên diện rộng với nhiều loại

sữa, nhiều nguồn xuất sứ, ở các vùng miền khác nhau. Đồng thời nghiên cứu quá trình

nhiễm kim loại nặng vào thực phẩm (sữa) để có biện pháp phòng ngừa và kiểm soát.





71

Chƣơng 4: KẾT LUẬN

Quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng tôi đã thu được những kết quả

chính như sau:

1. Đã khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình phân tích các nguyên tố chì,

cadimi, kẽm theo phương pháp pha loãng đồng vị trên thiết bị ICP-MS như tìm được tốc

độ khí cho bộ sol hoá mẫu 0,5 l/phút, công suất máy phát cao tần 1000 W, thời gian lấy

tín hiệu là 40 giây, thời gian rửa sạch mẫu là 45 giây, tốc độ khí mang Ar 15-20 l/phút,

tốc độ bơm mẫu 2- 3 ml/phút, thế điều khiển thấu kính điện tử - ion 7,2V tương ứng với

cường độ tín hiệu của Rh cao nhất.

2. Đã nghiên cứu khảo sát các phương pháp xử lý mẫu sữa hệ hở và hệ kín với cácloại axit HNO3, HCl, H3PO4, H2SO4, hỗn hợp H NO3 và HCl (tỷ lệ 1:3), hô n hơ p HNO3 và

H2O2 (tỷ lệ 4:1), hỗn hợp HNO3, H2SO4 và HF (tỷ lệ 4:1:1). Trong đó phương pháp xử lý

mẫu bằng hỗn hợp HNO3 đặc và H2O2 30% trong lò vi sóng được lựa chọn, phù hợp với

trang thiết bị hiện có và cho hiệu suất thu hồi cao (mẫu sữa bôt: 96%-99%, mẫu sữa

nước: 98%-99%), độ lặp lại tốt.

3. Trên cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý mẫu sữa thích hợp, đề tài đã tiến hành

nghiên cứu kha o sa t lươ ng đồng vị thêm vào va t m ra lươ ng đồng vị thêm vào phu hơ p

trong khoa ng 0,25 tơ i 4 lân gia tri thư c . Đề tài cũng khảo sát sự ảnh hưởng của các ion

kim loại đi kèm (Na, Ca, Mg, Sr, Ba, Zr, Sn, Mo, Ni, Ti, Ce, Pd, Th, W). Kết quả cho

thấy ở khoảng nồng độ được lựa chọn để khảo sát không có sự ảnh hưởng đáng kể của các

ion kim loại này đến việc xác định hàm lượng chì, cadimi, kẽm trong sữa.

4. Đã xây dựng được quy trình phân tích, xác định đồng thời lượng vết các kim

loại nặng Pb, Cd và Zn trong mẫu sữa theo phương pháp ID-ICP-MS, phù hợp với trangthiết bị hiện có của phòng thí nghiệm và cho kết quả có độ chính xác cao.

5. Đã áp dụng các điều kiện và phương pháp nghiên cứu vào phân tích 20 mẫu sữa

bột và 9 mẫu sữa nước. Kết quả phân tích cho thấy Pb là kim loại đã bị nhiễm ở nhiều

mẫu sữa bột và một mẫu sữa nước, hàm lượng Cd đều nhỏ hơn giới hạn cho phép, hàm

lượng Zn hầu hết phù hợp với hàm lượng được nghi trên bao bì của nhà sản xuất và

không vượt tiêu chuẩn cho phép.





72

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Ngô Thị Bích Hà...(2000), “ Nghiên cứu xác định hàm lượngHg, Pb trong nước tiểu và máu”, Tp ch phân tch H oá , L ý và S inh học, Tập 5, số 2.

2. Bộ Y tế 2011 “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng

trong thực phẩm”, QCVN 8-2:2011/BYT

3. Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận(1996), "Xác định trắc quang Cu, Zn, Mn,

Ni trong cùng hỗn hợp bằng Pyridin-azo-naphtol (PAN)", T p ch phân tch Ha, Lý và

Sinh học, Tập 1, số 3+4, trang 24-25.

4. Vũ Đăng Độ (1993), Ha sinh vô cơ, Khoa Hóa - Bộ môn Hóa vô cơ - Đại học tổnghợp Hà Nội.

5. Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức (2008) ,“Xác định lượng vết kim

loại nặng trong các loài trai ốc Hồ Tây – Hà Nội bằng phương pháp ICP – MS”. Tp

ch phân tch H a, L ý và S inh học , Tập 13, số 2, trang 111 -115.

6. Kỷ hiếu Hội nghị khoa học toàn quốc – Hội Y tế công cộng Việt Nam lần thứ 7, 2011.

7. Hội nghị toàn quốc thường niên Hội YTCC Việt Nam lần thứ 10 (11/2014)

8. Lê Đức Liêm (2001), “Chì và tác hại của Chì”, Tp ch Công nghiệp Số 6,Trang 27-29.

9. Phạm Hải Long, Vũ Văn tú, Nguyễn Thị Huệ (2012), “Xác định chì trong nước uống

bằng phương pháp pha loang đồng vị sử dụng thiết bị ICP-MS”, Tp ch khoa hoc và

công nghệ 50 (2B), trang 278-285

10. Phạm Luận và cộng sự (1995), Xác đnh các kim loi trong mẫu nước ngọt bằng phép

đo phổ phát x nguyên tử , ĐHTH Hà nội.

11. Phạm Luận (1998), “Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tch phổ khối lượngnguyên tử - phép đo ICP -MS.”

12. Phạm Luận (2004), “Giáo trình những vấn đ cơ sở của các kỹ thuật xử lý mẫu phân

tch”- Phần 1: những vấn đề cơ sở lý thuyết

13. Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu (1999), “Xác định lượng vết kim loại trong bia bằng

phương pháp cực phổ”, Tp ch phân tch H oá , L ý và S inh học, Tập 3, số 4.

14. Lê Văn Việt Mẫn (2004), Công nghệ sn xuất các sn phẩm từ sữa và thức uống , tập

1, NXB Đại học Quốc Gia TP HCM





73

15. Nguyễn Thị Nga (2012), “Xác đnh kim loi nặng trong thực phẩm bằng phương

pháp phổ khối lượng cao tn cm ứng plasma (ICP - MS)”, Luận văn thạc sỹ khoa học,

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên –Đại học Quốc gia Hà Nội.

16. Hoàng Nhâm (2000), Ha học vô cơ , tập 3, NXB Giáo dục 17. Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố học và an toàn thực phẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật,

Hà nội.

18. TS. Lâm Xuân Thanh (2003), Giáo trình Công nghệ chế biến sữa và các sn phẩm từ

sữa. NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội.

19. Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học môi trường và sức khỏe con người, Trường ĐH

quốc gia Hà Nội.

20. Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình thống kê trong ha phân tch, Khoa Hóa- trường Đại

Học Khoa Học Tự Nhiên-Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

21. Nguyễn Đức Vận (1999), Ha học vô cơ , tập 2: Các kim loi điển hình, NXB khoa

học và kĩ thuật.

22. R.A. Liđin, V.A. Molosco, L.L. Anddreeeva (2001), Tnh chất lý ha học các chất vô

cơ , người dịch: Lê Kim Long và Hoàng Nhận, hiệu đính: Hoàng Nhâm, NXB Khoa học và

kỹ thuật, Hà Nội

Tiếng Anh

23. A.Ataro, R.I.McCrindle, B.M.Botha, C.M.E.McCrindle, P.P.Ndibewu (2008),

“Quantification of trace elements in raw cow’s milk by inductively coupled plasma mass

spectrometry (ICP-MS)”, Food Chemistry 111: 243 – 248.

24. Abdulkhaliq. A, Swaileh. K. M, Hussein. R. M. and Matani. M (2012), “Levels of

metals (Cd, Pb, Cu and Fe) in cow’s milk, dairy products and hen’s eggs from the West

Bank, Palestine”, International Food Research Journal 19 (3). pp 1089-1094.

25. Ana Paula Packer, Ana Paula G. Gervasio, Carlos E.S. Miranda, Boaventura F. Reis,

Amauri A. Menegário, Maria F. Giné (2003), “On-line electrolytic dissolution for lead

determination in high-purity copper by isotope dilution inductively coupled plasma mass

spectrometry”, Analytica Chimica Acta 485, pp. 145 – 153.

26. Angeline M.Stoyanova (2004), “Determination of Cr(VI) by a Catalytic Spectrometic

Method in the presence of p-Aminobenzoic acid”, Turk.J.Biochem, Volume 29, pp. 367-375.





74

27. A.T.Townsend and I.Snape (2008), “Multiple Pb sources in marine sediments near the

Australian Antarctic Station, Casey”, Science of The Total Environment , Volume 389,

Issues 2-3, Pages 466-474.

28. B.W.Bailey , R.M.Donagall and T.S. West (2001), “A spectrofluorimetric method forthe determination of submicrogam amounts of copper”, Talanta, Volume 13,Issue 12,

Pages 1661 -1665.

29. Blood lead and its effect Cd, Cu, Zn, Fe and hemoglobin levels of children, Science of

the total Environment, Vol 277 (13), page 161-168.

30. Chongqiu Jiang, Hongjian Wang, Jingzheng Wang. (2001). “Highly sensitive

spectrofluorimetric determination of trace amount of Chromium with 2-hydroxy- 1-

naphtaldehyene- 8- aminoquinoline”, Analytical lett ers, 34(8), p.1341- 1352.

31. Dong Yan-Jie, Ke Gai (2006), “The application of gibberellic acid to the

determination of trace amounts of lead by spectrofluorimetry”, Journal of the Chinese

Chemical Society, Vol 52, no 6, pp. 1131-1135.

32. Emilia Vassileva, Christophe. R. Quétel (2004), Certification measurement of the

cadmium, copper and lead contents in rice using isotope dilution inductively coupled

plasma mass spectrometry.

33. Gil Ho Hwang, Won Kyu Han, Joon Shik Park and Sung Goon Kang (2008),

“Determination of trace metals by anodic stripping voltammetry using a bismuth-

modified carbon nanotube electrode”, Talanta, 76(2), pp. 301-308.

34. Hung-Wei Liu, Shiuh-Jen Jiang, Shin-Hung Liu (1999), “Determination of cadmium,

mercury and lead in seawater by electrothermal vaporization isotope dilution inductively

coupled plasma mass spectrometry”, Spectrochimica Acta Part B 54: 1367-1375.35. Hsien-Chung Liao, Shiuh-Jen Jiang (1999), “Determination of cadmium, mercury

and lead in coal fly ash by slurry sampling electrothermal vaporization inductively

coupled plasma mass spectrometry”, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy,

Volume 54, Issue 8, Pages 1233 – 1242.

36. Jens Heilmann, Sergei F. Boulyga and Klaus G. Heumann (2009), “Development of

an isotope dilution laser ablation ICP-MS method for multi-element determination in

crude and fuel oil samples”, J. Anal. At. Spectrom. 24, pp. 385-390.









75

37. Jingfeng Wu and Edward A. Boyle (1997), “Low Blank Preconcentration Technique

for the Determination of Lead, Copper, and Cadmium in Small-Volume Seawater

Samples by Isotope Dilution ICP-MS”, Analytical Chemistry, Vol. 69, No. 13, pp.2464-

2470.38. José Brandão-Neto, VivianStefan, Berenice B.Mendonça, Walter Bloise, Ana Valéria

B.Castro (1995), “The essential role of zinc in growth”, Nutition research, Volume 15,

Issue 3, p. 355-358.

39. Klaus G. Heumann, Stefan M. Gallus, Gunther Rädlinger, Jochen Vogl (1998)

“Accurate determination of element species by on-line coupling of chromatographic

systems with ICP-MS using isotope dilution technique”, Spectrochimica Acta Part B:

Atomic Spectroscopy. Volume 53, Issue 2, 27, Pages 273-287.

40. K.M. Hambidge and N.F. Krebs (2007), “Zinc deficiency a special challenge”, J.

Nutr. 137 (4), pege 5 – 10]

41. Kristine Y.Patterson, Claude Veillon, Phylis B.Moser, Gordon F.Wallace (1992),

“Determination of zinc stable isotopes in biological materials using isotope dilution

inductively coupled plasma mass spectrometry”, Analytica Chimica Acta, Volume 258,

Issue 2, 20 March 1992, Pages 317 – 324.

42. Marcos Pérez-López, María Hermoso de Mendoza, Ana López Beceiro and Francisco

Soler Rodríguez (2008), “Heavy metal (Cd, Pb, Zn) and metalloid (As) content in raptor

species from Galicia (NW Spain)”, Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 70,

Issue 1, Pages 154-162.

43. Michalis Leotsinidisa, Athanasios Alexopoulos, Evangelia Kostopoulou-Farri (2005),

“Toxic and essential trace elements in human milk f rom Greek lactating women:

Association with dietary habits and other factors”, Chemosphere 61: 238 – 247.

44. Mohamed Maanan (2008), “Heavy metal concentrations in marine molluscs from the

Moroccan coastal region”, Environmental Pollution, Volume 153, Issue 1, Pages 176-

183.

45. Mónica Cecilia Vargas Mamani, Luiz Manoel Aleixo, Mônica Ferreira de Abreu,

Susanne Rath (2005), “Simultaneous determination of cadmium and lead in

medicinalplants by anodic stripping voltammetry”, Journal of Pharmaceutical and

Biomedical Analysis, 37, pp. 709 – 713.



http://www.sciencedirect.com/science/journal/00032670

http://www.sciencedirect.com/science/journal/00032670/258/2




http://www.sciencedirect.com/science/journal/00032670



46. N.Pourreza and K.Ghanemi (2009), “Determination of mercury in water and fish

samples by cold vapor atomic absorption spectrometry after solid phase extraction on

agar modified with 2-mercaptobenzimidazole”, Journal of Hazardous Materials, Volume

161, Issues 2,9 February 2009, page 928-987.

47. Paulo C. F. C. Gardolinski, Ana P. Packer, Celso R. de Almeida and M. Fernanda

Giné (2002), “Determination of Cd, Pb, Zn and Cu in Sediment Compartments by

Sequential Extraction and Isotope Dilution Inductively Coupled Plasma Mass

Spectrometry (ID-ICP-MS)”, J. Braz. Chem. Soc,Vol. 13, No. 3, pp. 375-381.

48. Peter Heitland and Helmut D. Koster (2006), “Biomonitoring of 30 trace elements in

urine of children and adultus by ICP-MS”, Clinica Chimica Acta, 365(1-2), pp. 310-318.

49. Sergio Luis Costa Ferreira, Hilda costa dos Santos… (1998), “ Preconcentration and

determination of Cu, Zn in natural water ”, J. Braz. Chem. Soc. Vol 9. No 6. pp 525 –

530.

50. Simone Griesel, Antje Kakuschke, Ursula Siebert and Andreas Prange (2008), “Trace

element concentrations in blood of harbor seals ( Phoca vitulina) from the Wadden Sea”,

Science of The Total Environment , Volume 392, Issues 2-3, Pages 313-323.

51. S.García Salgado, M.A.Quijano Nieto and M.M.Bonilla Simón (2008), “Assessment

of total arsenic and arsenic species stability in alga samples and their aqueous extracts”,

Talanta, 75(4), pp. 897-903.

52. Wenling Hu, Fei Zheng and Bin Hu (2008), “Simultaneous separation and speciation

of inorganic As(III)/As(V) and Cr(III)/Cr(VI) in natural waters utilizing capillary

microextraction on ordered mesoporous Al2O3 prior to their on-line determination by

ICP-MS”, Journal of Hazardous Materials, 151( 1), pp. 58-64.

53. Ykbal Kojuncu, Jozica Majda Bundalevska,Umit Ay, Katarina Cundeva, Trajce


phân tích xác định hàm lượng pb, cd và zn trong sữa bằng phương pháp pha loãng...

Documents