Xác định kim loại nặng trong thực phẩm bằng phương pháp phổ khối lượng cao tần cảm ứng Plasma ICP-MS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

---

NGUYỄN THỊ NGA

XÁC ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG TRONG THỰC PHẨM BẰNG

PHƢƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƢỢNG CAO TẦN CẢM ỨNG PLASMA

ICP-MS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN

---

NGUYỄN THỊ NGA

XÁC ĐỊNH KIM LOẠI NẶNG TRONG THỰC PHẨM BẰNG

PHƢƠNG PHÁP PHỔ KHỐI LƢỢNG CAO TẦN CẢM ỨNG

PLASMA ICP-MS

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60 44 29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS LÊ NHƢ THANH

Hà Nội - 2012

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Hệ trang bị ICP-MS

Hình 2.2: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000) Hình 3.1: Giá trị SDe

Hình 3.2: Ảnh hƣởng của công suất cao tần Hình 3.3: Ảnh hƣởng của lƣu lƣợng khí mang Hình 3.4: Ảnh hƣởng của thế thấu kính ion

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Ngƣỡng giới hạn một số kim loại nặng Bảng 2.1: Hệ số dw% của các mẫu

Bảng 3.1: Số khối và tỉ lệ đồng vị đối với các nguyên tố phân tích Bảng 3.2: Các thông số tối ƣu cho máy ICP-MS

Bảng 3.3: LOD và LOQ của phép đo ICP-MS

Bảng 3.4: Nồng độ các kim loại trong dung dịch chuẩn kiểm tra Bảng 3.5: Hiệu suất thu hồi khi xử lý mẫu theo quy trình 1

Bảng 3.6: Hiệu suất thu hồi khi xử lý mẫu theo quy trình 2 Bảng 3.7: Hiệu suất thu hồi khi xử lý mẫu theo quy trình 3 Bảng 3.8: Hiệu suất thu hồi khi xử lý mẫu theo quy trình 4 Bảng 3.9: Hiệu suất thu hồi khi xử lý mẫu theo quy trình 5

Bảng 3.10: Hàm lƣợng các kim loại (mg/kg) trong mẫu thực phẩm khi phân tích

lặp lại

Bảng 3.11: Kết quả phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng (mg/kg) trong mẫu thực

phẩm

Bảng 3.12: Hàm lƣợng giới hạn của một số kim loại trong thực phẩm

MỤC LỤC

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN... 3

1.1.Tổng quan chung về thực phẩm ... 3

1.1.1. Định nghĩa chung về thực phẩm [15] ... 3

1.1.2. Phân loại thực phẩm ... 3

1.2. Chất lƣợng nguồn thực phẩm ở nƣớc ta hiện nay. ... 3

1.2.1. Các yếu tố gây ô nhiễm nguồn thực phẩm ... 3

1.2.2. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm hiện nay [ 10, 12 ] ... 5

1.3. Ảnh hƣởng của kim loại nặng đến cơ thể sống ... 7

1.3.1. Cơ chế gây độc của kim loại nặng [4, 9] ... 7

1.3.1.1.Vùng tác động ... 7

1.3.1.2. Các yếu tố làm thay đổi độc tính ... 8

1.3.2. Các tác dụng độc của kim loại [ 4, 9] ... 9

1.3.2.1. Gây ung thƣ ... 9

1.3.2.2. Giảm chức năng miễn dịch ... 9

1.3.2.3. Ảnh hƣởng hệ thần kinh ... 9

1.3.2.4. Ảnh hƣởng đến thận ... 10

1.3. Các phƣơng pháp xác định lƣợng vết kim loại nặng ... 10

1.3.1. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng plasma cao tần cảm ứng ICP-MS ... 10

1.3.2. Các phƣơng pháp phân tích quang học ... 14

1.3.2.1. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS ... 14

1.3.2.2. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES ... 15

1.3.2.3. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ... 16

1.3.2.4. Phƣơng pháp huỳnh quang ... 18

1.3.3. Các phƣơng pháp phân tích điện hoá ... 19

1.3.3.1. Phƣơng pháp cực phổ ... 19

1.3.3.2. Phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan ... 20

1.4.1. Nguyên tắc xử lý mẫu ... 21

1.4.2. Một số phƣơng pháp xử lý mẫu thực phẩm xác định hàm lƣợng kim loại nặng ... 22

Chƣơng 2-THỰC NGHIỆM ... 25

2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu. ... 25

2.1.1. Đối tƣợng: ... 25

2.1.2. Nội dung nghiên cứu ... 25

2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ ... 25

2.2.1. Hóa chất ... 25

2.2.2. Thiết bị và dụng cụ ... 25

Hệ trang bị của phép đo ICP-MS ... 26

2.3. Lấy mẫu, bảo quản mẫu. ... 27

2.3.1. Lấy mẫu ... 27

Chƣơng 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 30

3.1. Tối ƣu hoá các điều kiện phân tích bằng phƣơng pháp ICP-MS ... 30

3.1.1. Chọn đồng vị phân tích ... 30

3.1.2. Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe): ... 31

3.1.3. Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP): ... 31

3.1.4. Lƣu lƣợng khí mang (Nebulized gas flow – NGF) ... 32

3.1.5.Thế thấu kính ion ... 33

3.2. Đánh giá phƣơng pháp phân tích ... 35

3.2.1. Khoảng tuyến tính ... 35

3.2.2. Đƣờng chuẩn ... 36

3.2.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng ... 40

3.3. Xây dựng quy trình xử lý mẫu thực phẩm ... 46

3.3.1. Các quy trình xử lý mẫu khảo sát ... 46

3.3.2. Đánh giá hiệu suất thu hồi ... 47

3.3.3. Độ lặp lại của phƣơng pháp khi phân tích mẫu thực tế ... 56

3.4. Kết quả phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong mẫu thực phẩm... 57

KẾT LUẬN ... 63

1

Xã hội càng phát triển thì nhu cầu của con ngƣời ngày càng tăng. Kinh tế tăng trƣởng dẫn tới con ngƣời yêu cầu những sản phẩm, dịch vụ tốt nhất. Trong đó nhu cầu về thực phẩm sạch, an toàn và đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và đƣợc xã hội và ngƣời dân hết sức quan tâm. Tuy nhiên ở nƣớc ta hiện nay, sự bùng nổ của dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trƣờng sống của ngƣời dân. Nhu cầu về lƣợng thực phẩm ngày càng tăng trong khi đó diện tích để sản xuất ngày càng bị thu hẹp.Thêm vào đó do lợi nhuận mà nhiều nhà sản xuất đã sử dụng nhiều hóa chất, chế phẩm, phụ gia có hại cho sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng vào thực phẩm từ khâu sản xuất, chế biến, bảo quản…Do đó vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm hiện nay đang là vấn đề nóng, đƣợc cả nhà nƣớc và ngƣời dân hết sức quan tâm.

Thực phẩm quan trọng đối với con ngƣời có thể ví nhƣ không khí để thở, nƣớc để uống. Chúng là nguồn cung cấp năng lƣợng, vitamin, khoáng chất cho cơ thể. Tuy nhiên hiện nay chất lƣợng nguồn thực phẩm đang rất báo động, nhiều trƣờng hợp bị ngộ độc thức ăn, nhiều căn bệnh ở ngƣời mà nguyên nhân chủ yếu do con đƣờng ăn uống. Thực phẩm hiện nay có thể bị ô nhiễm nhiều thứ nhƣ: thuốc trừ sâu, chất kích thích, thuốc tăng trọng, chất bảo quản….và đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng. Theo các chuyên gia về vệ sinh an toàn thực phẩm, thực phẩm có thể bị ô nhiễm các kim loại nặng (các kim loại có khối lƣợng nguyên tử lớn nhƣ: chì, asen, kẽm, đồng, thủy ngân, cadmi, crom...) do việc sử dụng các nguyên liệu, phụ gia để sản xuất, chế biến không tinh khiết, có hàm lƣợng kim loại nặng vƣợt mức cho phép. Khi nhiễm vào cơ thể, kim loại nặng tích tụ trong các mô. Cơ thể cũng có cơ chế đào thải, nhƣng tốc độ tích tụ lớn hơn gấp nhiều lần. Ở ngƣời, kim loại nặng có thể tích tụ vào nội tạng nhƣ gan, thận, thần kinh, xƣơng khớp gây nhiều căn bệnh nguy hiểm đặc biệt là bệnh ung thƣ.

Vì vậy việc điều tra, đánh giá chất lƣợng nguồn thực phẩm hiện nay là rất quan trọng, một trong những chỉ tiêu để đánh giá là hàm lƣợng các kim loại nặng.

2

Trong các phƣơng pháp đƣợc sử dụng hiện nay (AAS, AES, UV-VIS, ICP-MS….) thì phƣơng pháp ICP-MS là một phƣơng pháp ƣu việt vì có thể xác định đồng thời nhiều kim loại với giới hạn phát hiện thấp. Trong bản luận văn này 11 kim loại Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb, Hg, Fe đƣợc xác định trong các mẫu rau, củ, quả và mẫu thịt bằng phƣơng pháp ICP-MS.

3

CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan chung về thực phẩm

1.1.1. Định nghĩa chung về thực phẩm [15]

Thực phẩm hay còn đƣợc gọi là thức ăn là bất kỳ vật phẩm nào, bao gồm chủ yếu các chất: chất bột (cacbohydrat), chất béo (lipit), chất đạm (protein), hoặc nƣớc, mà con ngƣời có thể ăn hay uống đƣợc, với mục đích cơ bản là thu nạp các chất dinh dƣỡng nhằm nuôi dƣỡng cơ thể hay vì sở thích.

1.1.2. Phân loại thực phẩm

Có rất nhiều cách phân loại thực phẩm:

Theo nguồn gốc: thực phẩm có nguồn gốc động vật (trên cạn, dƣới nƣớc, trên không…) , thực vật ( rau, củ, quả, hạt,hoa...)

Theo cách bảo quản: thực phẩm tƣơi, đông lạnh, đóng hộp….

Theo cách chế biến : thực phẩm chƣa qua chế biến, thực phẩm đã qua chế biến …

Ngoài ra hiện nay còn xuất hiện nhiều loại thực phẩm mới do sự phát triển của xã hội :

Thực phẩm chức năng

Thực phẩm dinh dƣỡng

1.2. Chất lƣợng nguồn thực phẩm ở nƣớc ta hiện nay. 1.2.1. Các yếu tố gây ô nhiễm nguồn thực phẩm

 Trong quá trình sản xuất:

+) Các loại cây đƣợc trồng trên các khu đất bị ô nhiễm, tƣới nguồn nƣớc không đảm bảo, sử dụng quá nhiều loại thuốc bảo vệ thực vật và thuốc kích thích tăng trƣởng; tiến hành thu hoạch khi thời gian sử dụng thuốc bảo vệ thực vật vẫn còn trong giai đoạn gây độc….

+) Các loại con ( gia súc, gia cầm, thủy hải sản….) có chất lƣợng con giống không đảm bảo, trong quá trình chăn nuôi sử dụng nguồn thức ăn không sạch, dùng quá nhiều thuốc kích thích tăng trƣởng dẫn tới chất lƣợng thực phẩm không cao và

4

còn có thể gây hại cho sức khỏe con ngƣời nếu dƣ lƣợng của chúng còn lại trong sản phẩm vƣợt quá quy định cho phép.

Trong quá trình chế biến và bảo quản:

Ngƣời ta sử dụng một số hóa chất, phụ gia trong khi chế biến, bảo quản nhằm mục đích cho sản phẩm để đƣợc lâu hơn, tránh nấm mốc, hình thức bắt mắt hơn …..tuy nhiên nếu lạm dụng quá sẽ gây nên tác hại cho ngƣời sử dụng.

TS.BS. Vƣơng Tuấn Anh, Viện Vệ sinh dịch tễ trung ƣơng cho biết, nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát, nghiên cứu tại hai điểm khu vực ven đô TP. Hà Nội trong mùa mƣa và mùa khô. Điểm thứ nhất là phƣờng Hoàng Liệt (Quận Hoàng Mai) nơi lấy nƣớc tƣới từ sông Tô Lịch và Kim Ngƣu - 2 con sông chứa nƣớc thải lớn nhất thành phố thông qua trạm bơm và hệ thống kênh dẫn. Điểm nghiên cứu thứ hai là Long Biên với nguồn nƣớc tƣới chủ yếu là ao chứa nƣớc mƣa và nƣớc sông Hồng hoặc nƣớc giếng hộ gia đình. Ở mỗi điểm, nhóm nghiên cứu lựa chọn ngẫu nhiên 6 hộ gia đình tham gia trồng rau với loại rau nghiên cứu chính là rau muống. TS. Vƣơng Tuấn Anh cho biết: “Mỗi hộ gia đình chúng tôi lấy 6 mẫu. Thƣờng vào buổi sáng, hộ gia đình tại Hoàng Liệt thu hoạch rau muống và rửa rau tại kênh dẫn nƣớc tƣới để giữ cho rau ẩm. Sau đó, rau muống đƣợc những ngƣời bán buôn mua và vận chuyển đến các chợ trong nội thành. Tại Long Biên, nông dân thu hoạch rau vào buổi chiều và rửa rau bằng nƣớc giếng tại hộ gia đình để giữ ẩm sau đó, để qua đêm cho tới sáng hôm sau mới mang ra chợ”. [6]

Cùng thời điểm, một nghiên cứu độc lập khác cũng đƣợc tiến hành tại chợ Hoàng Liệt (gần khu vực nuôi trồng rau bằng nƣớc thải) và chợ Hàng Bè (tập trung rau từ nhiều khu vực sản xuất khác nhau). Các loại rau chủ yếu là rau húng, rau mùi, kinh giới, rau muống, rau rút.

Tổng cộng có 96 mẫu rau đƣợc lấy tại Hoàng Liệt và 118 mẫu từ Long Biên. Sau đó, các mẫu này đƣợc đƣa đi xét nghiệm tại Viện Vệ sinh dịch tễ trung ƣơng. Kết quả cho thấy, những mẫu rau thu thập đƣợc tại chợ đều ẩn chứa rất nhiều vi khuẩn coliform và các vi khuẩn gây ra bệnh đƣờng ruột. Đặc biệt, những vi khuẩn này có nhiều nhất trong các loại rau nhƣ rau muống, rau húng, kinh giới, rau rút [6].

5

“Đa số các mẫu sản phẩm nhƣ mì sợi tƣơi, thực phẩm chay dƣơng tính với formol, mẫu hoa chuối, bẹ chuối, măng chua có chất tẩy trắng, phẩm mầu…”[11]

Đó là kết luận của các đợt kiểm tra từ tháng 5-10/2011, tại TP HCM và các tỉnh phía Nam, đoàn kiểm tra của cục an toàn vệ sinh thực phẩm (Bộ Y tế) phát hiện khoảng 300/440 mẫu sản phẩm có chứa hóa chất độc hại. Tại các tỉnh phía Bắc, phổ biến tình trạng tƣơng ớt đƣợc sử dụng hoá chất độc hại Rhodamine B để nhuộm màu. Đặc biệt, có 15% mẫu bún, bánh phở, bánh giò, bánh phu thê có hàn the, phẩm màu, mì ăn liền và nƣớc giải khát chứa kiềm…Đáng chú ý là sản phẩm ớt tấm Thành Lộc, loại hũ 50g (lô hàng có ngày sản xuất 3/7/2011, hạn sử dụng 3/7/2012) của Công ty Cổ phần sản xuất đầu tƣ thƣơng mại Thành Lộc, chi nhánh trên đƣờng Cộng Hòa, phƣờng 12, quận Tân Bình, TP.HCM có chứa chất rhodamin B - chất gây ung thƣ. Sản phẩm mứt kaze lá dứa (thƣờng đƣợc dùng làm bánh kem), loại hũ 1kg (lô hàng có ngày sản xuất 20/10/2011, hạn sử dụng 20/10/2012) của Công ty TNHH một thành viên sản xuất thƣơng mại dịch vụ Mộc Thủy (đƣờng TA09, tổ 10, khu phố 3, phƣờng Thới An, Q.12) có chứa chất nhuộm màu cực kỳ nguy hiểm là malachite green, chỉ dùng trong sản xuất công nghiệp. Trƣớc đó, cơ quan chức năng đã thanh tra nhiều bếp ăn tập thể, các cơ sở sản xuất mứt, giò, chả, lạp xƣởng… và phát hiện nhiều mẫu hạt dƣa, ớt bột, tƣơng ớt, gia vị lẩu… không nhãn mác, không hạn sử dụng, chủ sạp không chứng minh đƣợc nguồn gốc mặt hàng đang bày bán. Trong đó, hạt dƣa và ớt bộc có chứa chất hóa học độc hại.

1.2.2. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm hiện nay [ 10, 12 ]

Các nhà chuyên môn về vệ sinh an toàn thực phẩm cảnh báo rằng nhiều loại rau sinh trƣởng trong vùng đất thấp, ao hồ, kênh rạch nhƣ rau muống, rau rút, rau cần, ngó sen dễ tích tụ những kim loại nặng nhƣ đồng, chì, kẽm, thủy ngân... Các chất này có trong nƣớc thải chƣa đƣợc xử lý triệt để từ các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất.

Đề tài nghiên cứu hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn đáy, trong nƣớc và trong một số loại rau thủy sinh, của TS Bùi Cách Tuyến, Hiệu trƣởng ĐH Nông Lâm TP HCM, thực hiện trong 2 năm (1999-2000) tại TP HCM cho thấy, nhiều

6

mẫu rau đƣợc lấy phân tích không an toàn, rất nhiều loại bị ô nhiễm nặng. Hàm lƣợng 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 lƣợng chì gấp 8,4-15,3 lần mức cho phép, mẫu rau muống ở Thạnh Xuân có hàm lƣợng chì cao gấp 2,24 lần, mẫu rau muống ở Bình Chánh có hàm lƣợng chì cao gấp 3,9 lần, mẫu ngó sen ở Tân Bình có hàm lƣợng chì cao gấp 13,65 lần. Hàm lƣợng kim loại đồng tại một ruộng rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2 lần mức cho phép...[12]

Theo GS-TS Nguyễn Thị Kê, Trƣởng khoa Kiểm nghiệm trung tâm, Viện Vệ sinh Y tế công cộng, nguyên nhân chính dẫn đến rau bị nhiễm kim loại nặng, là do trồng gần cơ sở sản xuất, nguồn nƣớc, vi lƣợng trong phân vƣợt quá hàm lƣợng, bón phân hoá học và thời gian khai thác rau. Một số kim loại nặng với hàm lƣợng thích hợp sẽ có lợi cho cơ thể nhƣng nếu vƣợt quá mức cho phép sẽ gây ngộ độc. Ngoài ra, một số kim loại khác xâm nhập vào cơ thể ảnh hƣởng đến thần kinh, tóc, răng, da và có thể gây ung thƣ. [12]

Ông Huỳnh Thanh Hùng, giảng viên khoa Nông học ĐH Nông lâm TP HCM, còn cho biết ngƣời trồng rau phần lớn đều sử dụng phân chuồng từ lợn, gà, trong khi đó những gia súc gia cầm này đƣợc nuôi từ thức ăn tổng hợp là khá phổ biến. Thức ăn dạng này có nhiều khoáng vi lƣợng. Hàm lƣợng kim loại trong phân sẽ xâm nhập vào đất trồng và tồn lƣu trong các loại nông sản đặc biệt là đối với các loại rau ăn lá nhƣ cải ngọt, cải xanh, xà lách. [12]

Viện Dinh dƣỡng Quốc gia vừa công bố số liệu điều tra khẩu phần ăn của trẻ từ 24-36 tháng tuổi ở các phƣờng thuộc 4 quận nội thành Hà Nội, gồm: Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa và Hai Bà Trƣng. Kết quả cho thấy, 12 loại thực phẩm nhƣ: gạo, thịt lợn, rau muống… có tỷ lệ nhiễm chì và asen rất cao [10]. 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… Thực phẩm vƣợt quá 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 nhƣ trứng gà.

7

Nhóm nghiên cứu cũng cho rằng, lƣợng cadimin trong gạo chiếm tới 358%, trong sữa bột là 31% và trong cam là 15,6% lƣợng tối đa cho phép ăn vào hàng ngày của trẻ dƣới 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 lƣợng tối đa cho phép ăn hàng tuần của trẻ.

Theo các bác sĩ, cần thay đổi chế độ ăn nhằm bổ sung thêm các chất sắt và kẽm để ngăn chặn tình trạng hấp thu chì. [10]

1.3. Ảnh hƣởng của kim loại nặng đến cơ thể sống 1.3.1. Cơ chế gây độc của kim loại nặng [4, 9] 1.3.1.1.Vùng tác động

 Enzym:

Kim loại gây độc bằng cách kìm hãm hoạt động của enzym. Hiệu ứng độc của nhiều kim loại thƣờng do kết quả của tƣơng tác giữa kim loại và nhóm tiol của enzym, hoặc do chuyển đổi mất một cofactor kim loại cần thiết của enzym. Ví dụ, chì làm chuyển đổi mất kẽm của enzym dehydratase của axit -aminolevulinic.

Một cơ chế gây độc khác của kim loại là kìm hãm sự tổng hợp của enzym. Ví dụ, niken và platin làm kìm hãm sự tổng hợp ra enzym  -aminolevulinic-synthetase, do đó phong toả tổng hợp hem vốn là thành phần quan trọng của hemoglobin và cytocrom.

Các bào quan dƣới tế bào

Nói chung hiệu ứng độc của kim loại là do phản ứng của chúng với các hợp phần nội bào. Muốn gây độc, kim loại phải xâm nhập vào bên trong tế bào, do đó nếu nó là một chất ƣa béo, nhƣ metyl thuỷ ngân chẳng hạn, thì sẽ đƣợc vận chuyển qua màng tế bào một cách dễ dàng. Khi kim loại liên kết với một protein nó sẽ đƣợc hấp thu qua đƣờng nội thấm tế bào. Sau khi xâm nhập vào trong tế bào, các kim loại sẽ tác động đến các bào quan.

Các bào quan dƣới tế bào có thể làm tăng cƣờng hay làm giảm chuyển động của kim loại qua màng sinh học và làm thay đổi độc tính của nó. Hơn nữa, một số protein có mặt trong bào tƣơng, trong lyzosom và trong nhân tế bào có thể liên kết

8

với các kim loại độc nhƣ Cd, Pb, Hg do đó làm giảm hoạt tính sinh học của các protein này. Một số kim loại độc có thể gây hƣ hỏng cấu trúc của lƣới nội thất. Các ti thể do có hoạt động trao đổi chất cao và có khả năng vận chuyển qua màng một cách mạnh mẽ nên là một bào quan đích chính, vì vậy các enzym hô hấp của chúng dễ dàng bị kìm hãm bởi các kim loại.

1.3.1.2. Các yếu tố làm thay đổi độc tính Mức độ và thời gian nhiễm độc

Cũng nhƣ đối với các chất độc khác, tác dụng độc của kim loại liên quan đến mức độ và thời gian nhiễm độc. Nói chung, mức độ nhiễm độc càng cao thì thời gian ảnh hƣởng càng kéo dài và hiệu ứng độc càng lớn. Nếu thay đổi liều lƣợng và thời gian nhiễm độc thì có thể thay đổi bản chất của tác dụng độc. Ví dụ, khi tiêu hoá dù chỉ một lần nhƣng với lƣợng lớn Cd sẽ dẫn tới rối loạn dạ dày-ruột, trong khi đó nếu hấp thụ một lƣợng nhỏ Cd trong một thời gian dài sẽ làm rối loạn chức năng thận.

Dạng tồn tại hoá học

Dạng tồn tại hoá học của kim loại ảnh hƣởng rất lớn đến độc tính của nó. Thuỷ ngân là một ví dụ điển hình. Khi ở dạng vô cơ, thuỷ ngân chủ yếu là những chất độc thận, nhƣng khi ở dạng hữu cơ nhƣ metyl thuỷ ngân hay etyl thuỷ ngân sẽ gây độc hệ thần kinh.

Các yếu tố sinh lý

Cũng nhƣ đối với nhiều chất độc khác, động vật non hay động vật già thƣờng nhạy cảm với kim loại hơn động vật trƣởng thành. Ví dụ, trẻ em đặc biệt nhạy cảm với chì do độ nhạy cảm cao hơn, do hấp thu qua đƣờng dạ dày-ruột lớn hơn (có tài liệu cho rằng lớn hơn 4-5 lần so với ngƣời trƣởng thành). Nhiều bằng chứng cho thấy trẻ em ở giai đoạn trƣớc khi sinh thƣờng bị nhiễm các kim loại nhƣ chì, thuỷ ngân ở mức độ lớn hơn mẹ chúng nhiều

9

Nhiều kim loại đƣợc coi là tác nhân gây ung thƣ cho ngƣời hay cho động vật hoặc cả ngƣời và động vật.

Asen và các hợp chất của nó, một số dẫn xuất của crom và niken đều là các tác nhân gây ung thƣ cho ngƣời. Ngoài ra beri, cadimi có thể là các tác nhân gây ung thƣ. Các kim loại này gây ung thƣ qua các cơ chế tác động nhƣ thay thế Zn2+ bởi Ni2+_{, Co}2+ _{hoặc Cd}2+ _{trong các protein vận chuyển, hoặc gây tổn thƣơng tế bào,} do đó ảnh hƣởng đến tính chính xác của của polymerase vốn tham gia vào sinh tổng hợp ADN.

1.3.2.2. Giảm chức năng miễn dịch

Khi nhiễm một số kim loại có thể dẫn đến kìm hãm các chức năng miễn dịch. Các kim loại nặng, các hợp chất cơ kim nhƣ chì, cadimi, niken, asen, metyl thuỷ ngân… là các chất loại bỏ miễn dịch. Còn các kim loại nhƣ bari, platin là các chất kích thích miễn dịch. Chúng thƣờng gây ra các phản ứng quá nhạy cảm hay dị ứng.

1.3.2.3. Ảnh hƣởng hệ thần kinh

Do tính nhạy cảm lớn nên hệ thần kinh luôn là mục tiêu tấn công của kim loại. Dạng thức lí hoá của kim loại thƣờng là yếu tố quyết định độc tính. Hơi thuỷ ngân (dạng kim loại) và metyl thuỷ ngân dễ dàng xâm nhập vào hệ thống thần kinh và gây tác dụng độc, trong khi các dẫn xuất vô cơ của nó lại ít có khả năng xâm nhập vào hệ thống thần kinh nên chúng không phải là những chất độc thần kinh. Chất hữu cơ của chì chủ yếu là các chất độc thần kinh, còn các dẫn xuất vô cơ lại ảnh hƣởng mạnh đến quá trình tổng hợp hem và khi ở mức độ nhiễm cao chúng có thể gây ra các bệnh về não. Ở trẻ em khi bị nhiễm mức vừa phải cũng có thể dẫn đến các rối loạn tâm thần.

Các kim loại khác nhƣ trietylen thiếc, vàng, liti…đều có tác dụng độc thần kinh.

10

Thận là một bộ phận đào thải chính, do đó cũng là một trong những mục tiêu tấn công của kim loại.

Cadmi ảnh hƣởng tới các tế bào của các ống đầu gần gây ra bài tiết nƣớc tiểu có protein phân tử lƣợng thấp, axit amin và glucose.

Crom, platin và dẫn xuất vô cơ thuỷ ngân cũng là tác nhân gây thiệt hại các ống đầu gần.

Bảng 1.1: Ngƣỡng giới hạn một số kim loại nặng

Kim loại (mg/kg) Cho ngƣời/ngày

Cu 0,05-0,5 Pb 0,05 Zn 0,3-1,0 Cd 0,0067-0,0083 Fe 0,2-0,6 Mn 0,1 1.3. Các phƣơng pháp xác định lƣợng vết kim loại nặng

1.3.1. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng plasma cao tần cảm ứng ICP-MS

Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled Plasma) dùng để chỉ ngọn lửa plasma tạo thành bằng dòng điện có tần số cao (cỡ MHz) đƣợc 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 tỷ số giữa số khối và điện tích (m/Z).

Từ khi xuất hiện plasma cảm ứng với các tính năng và ƣu điểm về vận hành hơn hẳn các nguồn hồ quang và tia điện thì một công cụ mới đã dần dần đƣợc phát triển thành một tổ hợp ICP ghép với một khối phổ kế. Hai ƣu điểm nổi bật của ICP-MS là có độ phân giải cao và dễ tách các nhiễu ảnh hƣởng lẫn nhau do đó có thể phát hiện đƣợc hầu hết các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Phƣơng pháp phân tích

11

này dựa trên các nguyên tắc của sự bay hơi, phân tách, ion hóa của các nguyên tố hóa học khi chúng đƣợc đƣa vào môi trƣờng plasma có nhiệt độ cao. Sau đó các ion này đƣợc phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số khối lƣợng / điện tích (m/Z) của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lƣợng có từ tính và độ phân giải cao phát hiện, khuyếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kĩ thuật số.

Phƣơng pháp ICP – MS ra đời vào đầu những năm 80 của thế kỉ trƣớc và ngày càng chứng tỏ là kĩ thuật phân tích có ƣu điểm vƣợt trội so với các kĩ thuật phân tích khác nhƣ quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-AES hay ICP-OES)…Phƣơng 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 đƣợc hàng loạt các kim loại trong thời gian phân tích ngắn.

* Sự xuất hiện và bản chất của phổ ICP-MS

Dƣới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích đƣợc phân li thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi. Các phần tử này khi tồn tại trong môi trƣờng kích thích phổ ICP năng lƣợng cao sẽ bị ion hóa, tạo ra đám hơi ion của chất mẫu (thƣờng 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 đƣợc phát hiện nhờ các detector thích hợp.

Các quá trình xảy 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: M_nX_m(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.

12

Nhƣ 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 lƣợng 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 nhƣng đƣợc phát triển rất nhanh và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ quá trình sản xuất nhiên liệu hạt nhân, xác định đồng vị phóng xạ, nƣớc làm lạnh sơ cấp trong ngành hạt nhân (chiếm tỷ trọng 5%); phân tích nƣớc uống, nƣớc biển, nƣớc bề mặt, đất, bùn, đất hoang, phân tích định dạng Hg, As, Pb và Sn trong nghiên cứu và bảo vệ môi trƣờng (48%); quá trình hoá học, chất nhiễm bẩn trong Si Wafers trong công nghiệp sản xuất chất bán dẫn (33%); máu, tóc, huyết thanh, nƣớc tiểu, mô trong y tế (6%); đất, đá, trầm tích, nghiên cứu đồng vị phóng xạ trong địa chất ( 2%); hoá chất (4%); dấu vết đạn, đặc trƣng vật liệu, nguồn gốc, chất độc trong khoa học hình sự (1%) và phân tích thực phẩm (1%)...

Ưu điểm phép đo phổ ICP- MS:

- Nguồn ICP là nguồn năng lƣợng kích thích phổ có năng lƣợng 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 lƣợng 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 nhƣng nguồn ICP lại là nguồn kích thích phổ rất ổn định, nên phép đo 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 hƣởng thành phần nền hầu nhƣ 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 lƣợng rất tốt do không cần dùng mẫu chuẩn mà vẫn cho kết quả tƣơng đối chính xác.

13

Với nhiều ƣu điểm vƣợt trội, kỹ thuật phân tích ICP - MS đƣợc ứng dụng rộng rãi để phân tích nhiều đối tƣợng 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 trƣờng...

Một số công trình nghiên cứu xác định kim loại nặng bằng phƣơng

pháp ICP-MS:

Peter Heiland và Helmut D. Koster [40] ứng dụng phƣơng pháp ICP-MS để xác định lƣợng vết 30 nguyên tố Cu, Pb, Zn, Cd … trong mẫu nƣớc tiểu của trẻ em và ngƣời trƣởng thành.

Marcos Pérez-López và cộng sự [31] 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 phƣơng pháp ICP-MS. Kết quả cho thấy hàm lƣợng Zn trong khoảng 1,47 -2,98ppm, hàm lƣợng As trong khoảng 1,21 đến 6,88ppm. Hàm lƣợng Pb và Cd trong đó tƣơng đối cao, có mẫu lên tới trên 18ppm Pb, và hàm lƣợng Cd cao nhất thu đƣợc lên tới 39ppm.

Tác giả Mohamed Maanan [34], trƣờng đại học Nates, Pháp đã sử dụng phƣơng pháp ICP-MS để phân tích Hg và Pd trong các động vật thân mềm ở vùng biển. Kết quả cho thấy hàm lƣợng Pb là 9,6 mg.kg−1 và hàm lƣợng Hg là 0,6 mg.kg−1.

Simone Griesel và cộng sự [42] đã sử dụng phƣơng pháp ICP-MS để xác định hàm lƣợng của 23 nguyên tố 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 lƣợng một số nguyên tố nhƣ As, Cr, Mn, Mo, Se, V trong máu hải cẩu cao hơn so với trong máu ngƣời. Một số nguyên tố nhƣ 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 hƣởng của nguồn thức ăn.

Wenling Hu, Fei Zheng và Bin Hu [44] tách và xác định hàm lƣợng của As(III), As(V), Cr(III), Cr(VI) trong nƣớc tự nhiên sử dụng kỹ thuật sol-gel và ICP-MS. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 0,7 và 18 ng.L−1 với As(V) và Cr(VI),

14

3,4 và 74 ng.L−1 với As(III) and Cr(III). Độ lệch chuẩn là 3,1; 4,0; 2,8 và 3,9% (C = 1 ng.mL−1) tƣơng ứng với As(V), As(III), Cr(VI) và Cr(III). Với nƣớc máy và nƣớc hồ hiệu suất thu hồi đạt đƣợc từ 94 đến 105%.

Hye-Sook Lim, Jin-Soo Lee, Hyo-Taek Chon và Manfred Sager [26] đã đánh giá sự ô nhiễm các kim loại nặng ở vùng mỏ vàng bạc Songcheon, Hàn Quốc. Các mẫu đất, nƣớc, thực vật…xung quanh khu mỏ đƣợc thu thập, xử lí sau đó đem xác định hàm lƣợng kim loại nặng bằng ICP-AES và ICP-MS. Hàm lƣợng As và Hg trong đất trồng cao hơn rất nhiều so với giới hạn cho phép, kết quả cao nhất lên tới 626mg As/kg và 4,9mg Hg/kg . Hàm lƣợng cao nhất trong cây trồng là 33 mg As/kg và 3,8 mg Pb/kg (trong củ hành), 0,87mg Cd/kg và 226mg Zn/kg (trong rễ rau diếp), 16,3 mg Cu/kg (trong lá cây vừng). Điều này đƣợc giải thích do cây trồng đƣợc trồng trên vùng đất bị ô nhiễm As và các kim loại nặng. Mặt khác hàm lƣợng cao nhất của As, Cd và Zn đƣợc tìm thấy trong nƣớc suối- nguồn nƣớc uống chủ yếu của khu vực này- lần lƣợt là: 0,71 mg/L, 0,19 mg/L và 5,4 mg/L, cao hơn rất nhiều so với giới hạn cho phép của Hàn Quốc.

A.T. Townsend và I. Snape [18] đã tiến hành xác định hàm lƣợng Pb trong các mẫu trầm tích ở cửa sông thuộc nam Australia bằng phƣơng pháp ICP-MS. Các mẫu trầm tích ở Brown Bay hàm lƣợng Pb trong khoảng 18–215 mg.kg− 1, còn ở vùng Broken Hill và Mt Isa Australian hàm lƣợng Pb lần lƣợt từ 35,5 đến 36 và từ 16,0 đến 16,1 mg.kg-1_{. Còn ở khu vực Wilkes Station hàm lƣợng Pb đƣợc xác định} trong khoảng 13–40 mg.kg− 1.

1.3.2. Các phƣơng pháp phân tích quang học

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

Cơ sở của phƣơng pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử là sự tƣơng tác hấp thụ ánh sáng của chất phân tích hay hợp chất của nó với một chùm sáng thích hợp trong vùng phổ UV-VIS. Đa số việc phân tích các kim loại nặng bằng UV-VIS cần sử dụng thuốc thử để đƣa ion kim loại về dạng phức có phổ UV-VIS

Phƣơng pháp này cho phép xác định ở khoảng nồng độ 10-7 _{đến 10}-5_{M và là} phƣơng pháp phổ biến.

15

Các tác giả Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận [3] đã xác định Cu, Ni, Mn, Zn…với thuốc thử PAN trong cùng một hỗn hợp cho sai số nhỏ hơn 4% ở các bƣớc sóng khác nhau.

Angeline M.Stoyanova [15,16] đã xác định Cr(VI) bằng phƣơng pháp trắc quang xúc tác, phƣơng 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 bƣớc sóng 360nm. Điều kiện tối ƣu của phƣơng pháp đã đƣợc thiết lập: nồng độ SA là 4,3.10 -3_{M, nồng độ PABA là 1,0.10}-3_{M, nhiệt độ phản ứng 50}0_{C, hệ đệm axit axetic- axit} boric- axit orthophotphoric có pH=6,6. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 10ng/ml. Độ lệch chuẩn tƣơng đối từ 2,9 đến 5,8%. Phƣơng pháp này áp dụng thành công để xác định Cr trong nƣớc thải.

1.3.2.2. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES

Trong điều kiện bình thƣờng, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lƣợng, nhƣng nếu cung cấp năng lƣợng cho nguyên tử thì các nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái kích thích. Trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ tồn tại trong một thời gian cực ngắn 10-8_{s, chúng có xu hƣớng trở về trạng thái ban đầu bền vững và} giải phóng ra năng lƣợng mà nó hấp thu dƣới dạng bức xạ quang học. Bức xạ này chính là phổ phát xạ nguyên tử. Các nguồn kích thích phổ phát xạ là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện dòng xoay chiều và một chiều, tia lửa điện, plasma cảm ứng.

Nhìn chung phƣơng pháp này có độ nhạy khá cao, tốn ít mẫu, có khả năng phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu nên rất thuận lợi để phân tích lƣợng vết các kim loại độc trong các đối tƣợng khác nhau.

Tác giả Phạm Luận [7] đã ứng dụng phƣơng pháp AES phân tích một số kim loại trong nƣớc ngọt, với Na cho giới hạn phát hiện 0,05ppm, K và Li là 0,5ppm và với Pb là 0,1ppm.

Nguyễn Văn Định và cộng sự [5] đã phân tích các kim loại tạp chất trong mẫu kẽm tinh luyện cho kết quả hàm lƣợng các kim loại tạp chất nhƣ sau: hàm lƣợng thiếc lớn nhất 0,007%, sai số tuyệt đối 0,003%; hàm lƣợng niken nhỏ nhất

16

0,0005%, sai số tuyệt đối 0,0002% và hàm lƣợng cadmi là 0,003% và sai số là 0,002%.

S. García Salgado, M.A. Quijano Nieto va M.M. Bonilla Simón [43] sử dụng phƣơng pháp phát xạ nguyên tử plasma cao tần cảm ứng (ICP-AES) để phân tích hàm lƣợng As trong mẫu tảo và dịch chiết của nó, nhằm mục đích tìm điều kiện tối ƣu 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.

Mustafa Türkmen và cộng sự [36] cũng đã sử dụng phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử plasma cao tần cảm ứng (ICP-AES) để phân tích hàm lƣợng các nguyên tố kim loại nặng trong hải sản ở vùng biển Marmara, Aegean và Mediterranean. Fe và Zn là hai kim loại có hàm lƣợng rất cao ở tất cả các phần của hải sản. Hàm lƣợng kim loại trong những phần mà con ngƣời có thể sử dụng đƣợc nhƣ sau: 0,02– 0,37 mg.kg−1 với Cd, 0,04–0,41 mg.kg−1 với Co, 0,04–1,75 mg.kg−1 với Cr, 0,32-6,48 mg.kg−1 với Cu, 7,46–40,1 mg.kg−1 với Fe, 0,10–0,99 mg.kg−1 với Mn, 0,02– 3,97 mg.kg−1 với Ni, 0,33–0,86 mg.kg−1 với Pb, 4,49–11,2 mg.kg−1 với Zn. Các tác giả cũng đã cho rằng tất cả các kim loại đƣợc phát hiện trong gan đều lớn hơn trong thịt. Trong một số vùng, đã có dấu hiệu ô nhiễm kim loại nặng. Hàm lƣợng Cd và Cr trong cả thịt và gan, hàm lƣợng Pb trong gan của các mẫu phân tích cao hơn giới hạn cho phép dƣ lƣợng kim loại nặng trong thực phẩm.

1.3.2.3. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Khi chiếu một chùm tia sáng có bƣớc sóng xác định ứng đúng với tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần xác định vào đám hơi nguyên tử tự do thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lƣợng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Đo phổ này ta xác định đƣợc nguyên tố cần phân tích. Trong phƣơng pháp này thì quá trình chuyển hoá chất thành hơi (nguyên tử hoá mẫu) là quan trọng nhất.

17

Tuỳ thuộc vào kĩ thuật nguyên tử hoá mà ta có phƣơng pháp với độ nhạy khác nhau. Ví dụ với kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa trong lò graphit GF-AAS cho độ nhạy cao hơn kĩ thuật nguyên tử hoá ngọn lửa F-AAS khoảng 50-1000 lần. Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng tƣơng đối rộng rãi vì khả năng phân tích nhanh, độ nhạy, độ chính xác cao, lƣợng mẫu ít, tự động hoá đƣợc.

I Chuan Chuang và cộng sự [27] đã ứng dụng phƣơng pháp GF-AAS để phân tích Cd và Pb trong các mẫu thuốc y học cổ truyền Trung Quốc và cho giới hạn định lƣợng là 2,0pg với Cd và 11,6pg với Pb.

Jozep Szkoda và Jan Zmudzki [28] sử dụng phƣơng pháp F-AAS để xác định Pb và Cd trong mẫu sinh học cho hiệu suất thu hồi với Pb là 82,0% và Cd là 98,4%.

Al Moauf và cộng sự [14] đã phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng và các nguyên tố vi lƣợng có trong mẫu thực vật bằng phƣơng pháp AAS cho kết quả hàm lƣợng trung bình của các mẫu nhƣ sau (kết quả tính theo ppm): Trong họ Hyptis suaveolens có hàm lƣợng Zn là (35,1±0,01), Cu là (24,4±0,01) ở mức cao nhất so với các mẫu khác. Trong khi đó hàm lƣợng Mn (685±0,02) và Ca (51340±21) cao nhất trong cây Morinda lucida. Kết quả cũng chỉ ra rằng trong cây Ocimum canum có hàm lƣợng các nguyên tố K (36600±350), P (3700±35) và Fe (241±0,05) cao nhất. Còn Na (613±0,60) có mặt nhiều nhất trong cây Anacardium occidentale.

Mohamed Maanan [34] phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng trong động vật thân mềm vùng biển sử dụng phƣơng pháp AAS cho kết quả hàm lƣợng các kim loại nhƣ sau: 7,2 mg.kg−1 với Cd, 26,8 mg.kg−1 với Cu, 8,0 mg.g−1 với Cr, 292 mg.kg−1 với Zn, 20,8 mg.kg−1 với Mn và 32,8 mg.kg−1 với Ni.

Mehrorang Ghaedi [32] và cộng sự đã sử dụng phƣơng pháp F-AAS để xác định hàm lƣợng các nguyên tố kim loại nặng sau khi cho qua cột chiết pha rắn. Phƣơng pháp cho phép xác định Cu(II), Zn(II), Pb(II) và Fe(III) với hệ số tƣơng quan dƣới 3%.

M. Ghaedi và cộng sự [37] đã định lƣợng các kim loại nặng trong máu bằng F-AAS, sau khi đƣợc làm giàu bằng bis salicyl aldehyde, 1,3-propan diimine

18

(BSPDI) mang trên than hoạt tính. Kết quả chỉ ra rằng phƣơng pháp này thuận lợi để xác định Cr3+

, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Co2+ và Zn2+ trong máu.

Latif Elçi, Zikri Arslan và Julian F. Tyson [29] đã phát triển kĩ thuật dòng chảy-hiđrua hoá-hấp thụ phân tử (FI-HG-AAS) để phân tích hàm lƣợng Pb trong rƣợu và vang nho. Phƣơng pháp cho khoảng tuyến tính lên tới 8,0 μg.L-1 _{Pb với hệ} số tƣơng quan 0,998. Sai số tƣơng đối nhỏ hơn 4,58%. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 0,16 μg.L−1.

Daniela Schiavo, José Y. Neira và Joaquim A. Nóbrega [21] đã xác định Cu, Pb, Cd trong vang nho và nho tƣơi bằng kĩ thuật F-AAS. Phƣơng pháp cho giới hạn phát hiện là 12,9; 1,8 và 5,3 μg.L−1 tƣơng ứng với Cu, Cd và Pb. Hệ số biến thiên tƣơng ứng của Cu, Pb, Cd lần lƣợt là 2,7; 2,1 và 2,6%.

N. Pourreza và K. Ghanemi [38] đã phân tích Hg trong nƣớc và cá bằng phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử hoá hơi lạnh (CV-AAS). Đƣờng chuẩn đƣợc xây dựng trong khoảng nồng độ từ 0,040 đến 2,40 ng.mL−1 với hệ số tƣơng 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 độ 0,4 và 2,0 ng.mL−1 lần lƣợt là 2,6 và 1,9%. Các tác giả cũng đã kết luận phƣơng pháp này có thể ứng dụng để phân tích hàm lƣợng Hg(II) trong các mẫu nƣớc, nƣớc thải và cá.

1.3.2.4. Phƣơng pháp huỳnh quang

Một chất khi hấp thụ một năng lƣợng 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 trạng thái cơ bản ban đầu và giải phóng năng lƣợng đã hấp thụ. Khi năng lƣợng giải toả đƣợc phát ra dƣới dạng ánh sáng thì gọi là hiện tƣợng phát quang. Hoá học phân tích sử dụng hiện tƣợng này để định tính và định lƣợng các chất và gọi là phƣơng pháp phân tích huỳnh quang.

Dong Yan-Jie và Ke Giai [22] sử dụng phƣơng pháp huỳnh quang để xác định lƣợng vết Pb trên cơ sở cho Pb2+

tạo phức với axit gibberellic theo tỉ lệ Pb2+: axit là 1: 2 với pH = 7-8. Bƣớc sóng kích thích và phát xạ lớn nhất là 205,0nm và 308,8nm. Phƣơng pháp cho giới hạn phát hiện là 0,52ng Pb/ml.

19

Chongqiu Jiang, Hongjian Wang, Jingzheng Wang [20] đã xác định lƣợng vết Cr với thuốc thử 2-hydroxy-1-naphtaldehyene-8-aminoquinoline (HNAAQ) bằng phƣơng pháp huỳnh quang. Độ nhạy của phép xác định tăng lên trong môi trƣờng nƣớc-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 bƣớc sóng từ 397-450nm. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 77ng/ml. Khoảng tuyến tính của phƣơng pháp lên đến 25µg/ml. Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng để xác định lƣợng vết Cr trong thịt và gan lợn.

B. W.Bailey, R.M.Donagall and T.S. West [19] sử dụng phƣơng pháp huỳnh quang để xác định lƣợng siêu vi của Cu(II). Các tác giả đã sử dụng thuốc thử [Cu(phen)2R oseBengal], phức này đƣợc chiết vào cloroform và pha loãng bằng axeton. Bƣớc sóng kích thích là 560µm và bƣớc sóng phát xạ là 570µm. Giới hạn định lƣợng của phƣơng pháp là 10-4_-6.10-3_ppm.

1.3.3. Các phƣơng pháp phân tích điện hoá 1.3.3.1. Phƣơng pháp cực phổ

Nguyên tắc của phƣơng pháp là thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp vào hai cực để khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Trong đó sử dụng điện cực Hg là điện cực làm việc và một điện cực có thế không đổi làm điện cực so sánh. Đƣờng thu đƣợc là đƣờng phụ thuộc cƣờng độ dòng vào thế áp vào gọi là đƣờng Von-Ampe hay sóng cực phổ. Thông qua chiều cao của đƣờng Von-Ampe có thể định lƣợng đƣợc ion kim loại trong dung dịch ghi cực phổ.

Phƣơng pháp này cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ cỡ 10-5M đến 10-6M với sai số khoảng 5%.

Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu [7] đã sử dụng phƣơng pháp cực phổ xung vi phân xoay chiều xác định lƣợng vết Cu, Pb, Cd trong bia.

Tác giả Thành Trinh Thục và cộng sự [8] áp dụng phƣơng pháp cực phổ để phân tích Cu, Pb, Zn, Cd trong thực phẩm và hấp phụ đất trồng trong môi trƣờng đệm axetat với hệ 3 điện cực: điệc cực thuỷ ngân treo HMDE, điện cực so sánh Ag/AgCl, điện cực phụ trợ Pt.

20

R. Agraz, M. T. Sevilla và L. Hernandez [41] đã xác định hàm lƣợng thuỷ ngân vô cơ và hữu cơ trong cùng một hỗn hợp bằng phƣơng pháp cực phổ. Phƣơng pháp cho giới hạn phát hiện 4μg Hg/L với thuỷ ngân vô cơ trong sự có mặt của metyl thuỷ ngân. Giới hạn phát hiện của metyl thuỷ ngân trong sự có mặt của thuỷ ngân vô cơ là 2μg Hg/L. Các hợp chất thuỷ ngân hữu cơ khác trong hỗn hợp cũng có thể đƣợc xác định. Các tác giả cho rằng phƣơng pháp này cần bàn luận thêm để có thể ứng dụng trong các mẫu môi trƣờng.

1.3.3.2. Phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan

Bản chất phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp cực phổ. Nguyên tắc của phƣơng pháp chia làm 2 bƣớc:

Bƣớc 1: Điện phân làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc trong khoảng thời gian xác định, với thế xác định.

Bƣớc 2: Hoà tan kết tủa thu đƣợc bằng cách phân cực ngƣợc điện cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đƣờng Von-Ampe hoà tan xuất hiện pic của nguyên tố cần phân tích. Dựa vào chiều cao pic xác định đƣợc nồng độ của chất cần phân tích.

Ƣu điểm nổi bật của phƣơng pháp này là có độ nhạy cao, có khả năng phân tích đồng thời thành phần dung dịch phân tích. Tuy nhiên độ nhạy của phƣơng pháp bị hạn chế bởi dòng dƣ.

Mónica Cecilia Vargas Mamani và cộng sự [35] sử dụng phƣơng pháp này để phân tích hàm lƣợng Pb và Cd trong mẫu dƣợc liệu. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 0,12 và 0,010 mg/kg với Pb và Cd. Kết quả đƣợc áp dụng để phân tích chì và cadmi trong 4 loài: Hypericum perforatum, Mikania guaco, Mikania glomerata và Peamus boldus.

Petrovic và cộng sự [39] đã áp dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan xung vi phân để xác định đồng thời Pb và Cd trong mẫu nƣớc.

Lê Lan Anh và cộng sự [1] đã sử dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan trên điện cực màng thuỷ ngân để phân tích kim loại nặng trong lƣơng thực, thực phẩm cho kết quả tốt.

21

He Xu, Liping Zeng, Dekun Huang, Yuezhong Xian và Litong Jin [25] sử dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan anốt xung vi phân để xác định hàm lƣợng các kim loại nặng trong thực vật.Kết quả thu đƣợc hàm lƣợng Zn là 0,30 μg/l, Cd và Pb là 0,17 μg/l. Hệ số tƣơng quan là 2,4% với Pb, 2,0% với Cd và 3,4% với Zn ở nồng độ 15 μg/l.

A. Manivannan và cộng sự [17] đã sử dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan anốt với điện cực màng Bo để xác định đồng thời Cu và Pb. Kết quả chỉ ra rằng phƣơng pháp có thể phân tích hàm lƣợng của hai nguyên tố này trong cùng một hỗn hợp và không có sự chồng phổ.

Gil Ho Hwang, Won Kyu Han, Joon Shik Park và Sung Goon Kang [24] sử dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan anốt với điện cực màng Bi để xác định lƣợng vết các kim loại Pb, Cd và Zn. Khoảng tuyến tính của phƣơng pháp từ 2 đến 100μg/L. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 1,3 μg/L với Pb, 0,7 μg/L với Cd và 12 μg/L với Zn.

1.4. Phƣơng pháp xử lý mẫu thực phẩm 1.4.1. Nguyên tắc xử lý mẫu

Xử lý mẫu là quá trình hoà tan và phá huỷ cấu trúc của chất mẫu ban đầu, giải phóng và chuyển các chất cần xác định về dạng đồng thể phù hợp với phép đo đã chọn, từ đó xác định hàm lƣợng chất mà chúng ta mong muốn.

Ngày nay theo sự phát triển của khoa học, của ngành hóa học và các ngành kỹ thuật, các phƣơng pháp và các loại trang bị, dụng cụ để xử lý mẫu phân tích cũng đƣợc phát triển và hoàn thiện không ngừng, có nhiều tiện lợi và đảm bảo đƣợc tốt các yêu cầu của phân tích. Các kỹ thuật xử lý mẫu đã đang và sẽ đƣợc dùng đó là: Kỹ thuật vô cơ hóa khô ( xử lý khô), kỹ thuật vô cơ hóa ƣớt ( xử lý ƣớt), kỹ thuật vô cơ hóa khô ƣớt kết hợp: là phƣơng pháp kết hợp 2 phƣơng pháp trên, các kỹ thuật chiết ( lỏng-lỏng, rắn-lỏng, rắn-khí....), Các kỹ thuật sắc ký.

Khi xử lý mẫu để xác định kim loại thì ngƣời ta thƣờng xử lý mẫu theo 3 phƣơng pháp đầu (khô, ƣớt và khô ƣớt kết hợp).

22

Phá mẫu hệ hở

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

Các axit đƣợc sử dụng trong phá mẫu hệ hở nhƣ: HF, HCl, H2SO4, HClO4…, tùy theo loại mẫu và nguyên tố cần phân tích mà ta có quy trình phân tích phù hợp. Ví dụ nhƣ để xác định các nguyên tố dễ bay hơi nhƣ Hg thì cần khống chế nhiệt độ < 1200C, để phá các mẫu chứa nhiều SiO2 cần cho thêm HF….

Phá mẫu hệ kín :

Hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật xử lý mẫu ƣớt với axit đặc trong lò vi sóng hệ kín do có nhiều ƣu điểm nhƣ: thời gian xử lý mẫu ngắn, phá huỷ mẫu triệt để và không mất chất phân tích, hiệu suất xử lý mẫu cao.

Dƣới tác dụng phá hủy và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit, năng lƣợng nhiệt cùng axit làm tan rã các hạt mẫu đồng thời do khuếch tán, đối lƣu, 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 nƣớc hấp thụ (> 90%) năng lƣợng 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 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.

1.4.2. Một số phƣơng pháp xử lý mẫu thực phẩm xác định hàm lƣợng kim loại nặng

Tác giả M. Lucila Lares, Gilberto Flores-Munozb, Ruben Lara-Lara [31] đã nghiên cứu đánh giá những biến đổi theo thời gian về hàm lƣợng Cd, Al, Hg, Zn, Mn theo các tháng trong trai và trong rong biển đƣợc nghiên cứu tại khu bờ đá tại Vịnh San Quintin, Baja Califonia,Mexico. Kết quả cho thấy mối liên quan giữa điều

23

kiện thời tiết, thuỷ văn và các bộ phận trong cơ thể con trai bằng cách phân tích tƣơng quan và phƣơng pháp phân tích thành phần chính (PCA).Tác giả đã đƣa ra phƣơng pháp xử lý mẫu nhƣ sau: Mẫu trai đƣợc xử lý sạch và rửa bằng nƣớc cất sau đó cho vào cốc sạch sấy ở 700_{C đến khối lƣợng không đổi. Sau đó cân khoảng 1g} mẫu khô thêm lƣợng HNO3 xác định để phân huỷ mẫu sau đó cho thêm H2O2 để phá huỷ hoàn toàn lƣợng lipit khó tan. Đối với phá mẫu xác định thuỷ ngân sau khi phá mẫu bằng hỗn hợp HNO3 và H2SO4 tỉ lệ 2:1 cho thêm hỗn hợp KMnO4 , H2O2.

Tác giả Locatelli [30] đã dùng hỗn hợp H2SO4 và HNO3 phân hủy mẫu trai, ốc, cá để xác định các vết kim loại thông thƣờng. Để xác định Hg bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV – AAS) hỗn hợp H2SO4 và K₂Cr₂O₇ đƣợc sử dụng. Quy trình tỏ ra đơn giản, an toàn , mẫu phân hủy tốt

M.G.M Alam, E.T.Snow, A Tanaka đã phá mẫu các loại rau nhƣ bí ngô, khoai môn, đu đủ để xác định các kim loại nặng trong mẫu đƣợc trồng ở làng Samta, Bangladesh bằng HNO3 và HF. Mẫu sau khi phân huỷ đƣợc xác định bằng phƣơng pháp ICP-MS thu đƣợc các kết quả về nồng độ trung bình các kim loại nặng (μg/g) là: As (0,17);Cd (0,023); Cr (0,07); Cu (3,5); Co (0,02); Fe (12,7); Mn (34,70; Pb (4,5); Zn (25,2) .[ 33]

Các tác giả F.Queirolo, S.Stegen, M.Restovic, M.Paz, P.Ostapczuk, M.J.Schwuger, L.Munoz đã dùng HNO3 đặc và HClO4 đặc theo tỷ lệ về thể tích là 4:1 để phá các mẫu lƣơng thực nhƣ ngô, khoai tây, hành, đậu để xác định Pb, Cd. Mẫu sau khi phá đƣợc xác định bằng phƣơng pháp ICP-MS thu đƣợc nồng độ của Cd từ 0,56 -3,9 ng/g và của Pb là từ 0,6-25,4 ng/g.[23]

Xử lý mẫu rau quả bằng hỗn hợp axit HNO3 và H2O2 trong bình Kendal để xác định các kim loại nặng Cd, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn: Lấy 5,00 g mẫu đã nghiền mịn và trộn đều vào bình Kendal, thêm 60 ml HNO3 65%, 5 ml H2O2 30%, cắm phễu nhỏ vào bình Kendal, lắc đều và đun sôi nhẹ cho mẫu phân hủy, đến khi đƣợc dung dịch không màu (6 – 8 giờ tùy loại mẫu). Chuyển mẫu sang cốc 250 ml, làm bay hơi hết axit bằng đèn IR đến còn muối ẩm, để nguội, định mức bằng dung dịch axit HCl 2% thành 25 ml. Trong quá trình xử lý này các nguyên tố kim loại ở dạng các hợp

24

chất cơ kim của mẫu rau quả sẽ bị axit đặc oxy hóa các chất hữu cơ, đƣa các kim loại về muối vô cơ tan trong dung dịch nƣớc. Qúa trình hóa học chính:

Mẫu +HNO₃ + H₂O₂ → Me(NO₃)m + H₂O + CO₂+ NO₂ (muối tan của kim loại )

Tro hóa khô mẫu rau quả để xác định các kim loại (Na, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Cân 5,00 g mẫu đã nghiền mịn vào chén thạch anh, đem sấy từ từ cho đến khi mẫu khô đen, rồi đem nung ở nhiệt độ 450o_{C sau đó nâng} lên 550oC cho đến khi mẫu hết than đen sẽ đƣợc tro trắng. Sau đó hóa tan tro thu đƣợc trong 12 – 15 ml dung dịch HCl 18% và có 0,5 ml HNO3, đun nhẹ cho tan hết, đuổi hết axit dƣ đến còn muối ẩm và định mức thành 25 ml bằng dung dịch HCl 2%. Các nguyên tố Cd, Cu, Pb, Zn sẽ bị mất một ít (10-15%) khi nung. Cách này thích hợp cho xác định các kim loại kiềm, kiềm thổ và Fe, Mn, Ni.

25

Chƣơng 2-THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu.

2.1.1. Đối tƣợng:

Trong bản luận văn này đối tƣợng nghiên cứu là các mẫu rau, củ, quả, thịt và nội tạng động vật. Do không có điều kiện để phân tích mẫu đại diện nên chúng tôi chỉ phân tích các mẫu ngẫu nhiên (các mẫu đƣợc mua ở chợ về). Phân tích tổng hàm lƣợng kim loại nặng trong toàn bộ mẫu sau khi đã bỏ các phần không ăn đƣợc đi.

2.1.2. Nội dung nghiên cứu

+ Tối ƣu hoá điều kiện phân tích đồng thời các kim loại nặng bằng phƣơng pháp ICP-MS.

+ Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý mẫu thực phẩm để phân tích hàm lƣợng các kim loại nặng.

+ Phân tích đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng trong một số mẫu thực phẩm

2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ 2.2.1. Hóa chất

+ Tất cả các hoá chất sử dụng đều thuộc loại tinh khiết phân tích (PA) hoặc tinh khiết thuốc thử (PR) và đƣợc pha chế bằng nƣớc cất hai lần.

+ Nƣớc sạch cấp thuốc thử (nƣớc siêu sạch): Nƣớc cất đƣợc cho qua hệ trao đổi ion hay qua thiết bị lọc đạt tiêu chuẩn ICP-MS, LC và có trở kháng nhỏ hơn 18M.

+ Dung dịch chuẩn gốc chứa đồng thời các ion của các nguyên tố cần phân tích (trừ Hg) nồng độ 10 ppm trong môi trƣờng axit HNO3 2% và dung dịch chuẩn đơn của Hg nồng độ 10 ppm trong môi trƣờng axit HNO3 2%

Các dung dịch chuẩn có nồng độ nhỏ hơn đƣợc pha loãng từ dung dịch chuẩn gốc trong môi trƣờng HNO3 2%.

+ Các loại axit đặc, tinh khiết: HNO3, HCl, H2SO4 và H2O2 đặc. + Các loại hoá chất cơ bản khác.

26

+ Hệ thống ICP – MS (Model ELAN 9000 – Perkin Elmer) và các thiết bị phụ trợ (hình 2)

+ Tủ sấy, tủ hút, bếp điện

+ Cân phân tích có độ chính xác 0,0001 gam; cân kỹ thuật có độ chính các 0,1 gam

+ Bộ dụng cụ phá mẫu bằng ống teflon có bọc inox ở ngoài (sẽ trình bày chi tiết ở chƣơng 3)

+ Máy nƣớc cất 1 lần, 2 lần

+ Pipet các loại: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10 ml + Bình Kendal các loại 50; 100 ml

+ Bình định mức các loại: 25; 50; 100 ml.

Hệ trang bị của phép đo ICP-MS

Hệ máy đo ICP-MS bao gồm các bộ phận chính sau, và đƣợc chỉ ra trên hình

2.1:

Hình 2.1: Hệ trang bị 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

27

6. Bộ phân giải khối 7. Detector

Hình ảnh thiết bị phân tích ICP-MS đƣợc sử dụng để phân tích mẫu tại khoa Hoá- Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc Gia Hà Nội.

Hình 2.2: Hình ảnh máy ICP – MS (ELAN 9000) 2.3. Lấy mẫu, bảo quản mẫu.

2.3.1. Lấy mẫu

Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành xác định hàm lƣợng kim loại trong 3 đối tƣợng.

+ Rau xanh và một số loại củ quả + Thịt : thịt gà và thịt lợn

+ Nội tạng động vật: gan lợn

Những mẫu này chúng tôi mua ở chợ Vạn Kiếp, quận Hoàn Kiếm, thành phố Hà Nội vào ngày 15 tháng 9 năm 2011, sau đó xử lý sơ bộ và bảo quản nhƣ trình bày ở phần 2.3.2 dƣới đây.

2.3.2. Xử lý mẫu sơ bộ và bảo quản mẫu.

Mẫu rau, củ, quả: Mẫu mua về nhặt bỏ những phần không ăn đƣợc,rửa sạch

28

hong cho hết nƣớc bám vào. Sau đó đem sấy khô tới khối lƣợng không đổi trong tủ sấy ở nhiệt độ 60o

C.

Mẫu thịt và gan lợn: mua về rửa sạch và tráng bằng nƣớc cất 1 lần rồi nƣớc

cất 2 lần, thấm khô nƣớc. Sau đó xay nhỏ rồi đem sấy tới khối lƣợng không đổi trong tủ sấy ở nhiệt độ 60o_C.

Các mẫu trên sau khi đã sấy khô đƣợc nghiền thành bột mịn,bảo quản trong bình hút ẩm. Xác định hàm lƣợng nƣớc trong mẫu theo công thức sau

sww

sdw

dw

%





100

Trong đó : dw % là hàm lƣợng khô của mẫu

sdw là khối lƣợng của mẫu sau khi sấy khô ( g ) sww là khối lƣợng của mẫu tƣơi ( g )

Ta có bảng hệ số dw% của các mẫu nhƣ sau

Bảng 2.1: Hệ số dw% của các mẫu STT Mẫu sww (g) sdw (g) dw (%) 1 Bắp cải 230 21,4 9,30 2 Bí ngô 200 29,1 14,50 3 Mƣớp đắng 230 15,8 6,87 4 Rau muống 250 23,2 9,28 5 Cà rốt 265 25,7 9,88 6 Rau ngót 150 28,6 19,07 7 Khoai tây 350 71,8 20,51 8 Xu xu 350 25,8 7,37

29

9 Rau cần 240 19,6 8,17

10 Gan lợn 170 50,2 29,53

11 Thịt lợn 200 52,1 26,05

30

Chƣơng 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Tối ƣu hoá các điều kiện phân tích bằng phƣơng pháp ICP-MS 3.1.1. Chọn đồng vị phân tích

Trong tự nhiên, các nguyên tố có một số đồng vị. Trong phép phân tích bằng ICP-MS ngƣời ta thƣờng chọn đồng vị dựa trên ba tiêu chí:

+ Phải là một trong những đồng vị phổ biến nhất trong tự nhiên + Ảnh hƣởng bởi sự chèn khối phải không có hoặc bé nhất

+ Sự hiệu chỉnh ảnh hƣởng của các mảnh ion oxit phải đơn giản và càng ít bƣớc càng tốt.

Tuỳ theo sự phức tạp của nền mẫu mà có thể chọn các đồng vị phân tích khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết các tác giả đều thống nhất trong việc lựa chọn số khối phân tích này chỉ trừ một vài trƣờng hợp đặc biệt . Trong đề tài này chúng tôi lựa chọn các đồng vị nhƣ bảng 3.1

Bảng 3.1: Số khối và tỉ lệ đồng vị đối với các nguyên tố phân tích

STT Nguyên tố phân tích Số khối (m/z) Tỉ lệ đồng vị (%) 1 Cr 52 83,79 2 Mn 55 100 3 Fe 57 2,12 4 Co 59 100 5 Ni 60 26,22 6 Cu 63 69,17 7 Zn 65 27,90 8 As 75 100 9 Cd 114 28,73 10 Hg 202 29,86 11 Pb 208 52,40