Tải bản đầy đủ

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

Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
LƯƠNG THỊ LOAN
Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh bằng
phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60 44 29
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Thị Huệ
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
1
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
Hà Nội – Năm 2009
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô TS. Nguyễn
Thị Huệ đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho em hoàn

thành luận văn này.
En xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tạ Thị Thảo cùng các thầy cô
trong bộ môn Hóa phân tích đã luôn tạo điều kiện và giúp đỡ em trong
quá trình học tập và nghiên cứu.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Vũ Văn Tú, ThS. Phạm Hải
Long cùng các anh chị trong phòng phân tích chất lượng môi trường –
Viện công nghệ môi trường – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, đã
luôn động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm thực nghiệm .
Hà Nội, ngày 30 tháng 11 năm 2009
Học viên
LƯƠNG THỊ LOAN
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
2
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Cho đến nay có hàng trăm công trình khoa học trên thế giới đã công bố
các kết quả nghiên cứu về chức năng và ảnh hưởng của một số kim loại nặng
đối với sức khỏe con người. Các nguyên tố vi lượng như đồng, chì và cadimi là
thành phần rất cần trong cơ thể. Nếu dư thừa hoặc thiếu hụt sẽ gây ra một số
bệnh như bệnh Schizophrenia, bệnh Willson đó là do sự dư thừa lượng đồng
trong cơ thể, hiện tượng tím tái người ngất xỉu đột ngột do nhiễm độc chì,…
Để đánh giá mức độ nhiễm các nguyên tố này trong cơ thể, người ta
thường định lượng chúng trong máu hoặc trong huyết thanh. Nhưng trong
huyết thanh, hàm lượng kim loại thường rất nhỏ, vì vậy cần sử dụng các thiết
bị phân tích có độ nhạy, độ chính xác cao để xác định chúng. Phù hợp với các
loại mẫu này là phép đo quang phổ plasma ghép nối khối phổ (Inductively
Coupled Plasma-Mass Spectrometer, ICP-MS). ICP-MS thể hiện tính ưu việt
hơn các phương pháp khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
3
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
dùng lò grafit (AAS-G), quang phổ phát xạ plasma (ICP-OES),… về khả năng
phân tích nhanh và phát hiện với nồng độ thấp (ppt). Dựa vào phần mềm lựa
chọn đồng vị, có thể tìm nồng độ tối ưu của nguyên tố đó trong mẫu, loại trừ
ảnh hưởng trong quá trình phân hủy mẫu.
Để xác định thật chính xác hàm lượng các ion kim loại đồng, chì và
cadimi trong huyết thanh, việc xây dựng một quy trình phân tích hoàn thiện


từ quá trình chuẩn bị, xử lý mẫu và phép phân tích là hết sức cần thiết.
Chính vì vậy “ Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong huyết
thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)”
là mục đích của luận văn đề ra. Đây là hướng nghiên cứu mới mang tính
thực tiễn cao nhằm đưa ra quy trình phân tích chính xác hàm lượng một số
kim loại trong huyết thanh. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu hỗ trợ
trong quá trình chuẩn đoán, điều trị bệnh tại một số bệnh viện như bệnh viện
nhi trung ương.
Nội dung chính của luận văn gồm những phần sau:
- Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu huyết
thanh nhằm đưa ra quy trình xử lý mẫu tối ưu nhất để định lượng các kim loại
đồng, chì và cadimi trong huyết thanh.
- Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích các kim
loại đồng, chì và cadimi trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân tích đạt độ
chính xác cao.
- Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân tích các
nguyên tố kim loại nói trên.
- Xây dựng quy trình phân tích một số kim loại như đồng, chì và
cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp ICP-MS.
- Áp dụng phân tích một số mẫu thực tế.
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
4
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
5
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
PHẦN I: TỔNG QUAN
1.1. Trạng thái tự nhiên, một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và
cadimi
1.1.1.Trạng thái thiên nhiên của các nguyên tố đồng, chì và cadimi[20]
Đồng là nguyên tố được con người biết đến và sử dụng sớm nhất.
Những công cụ lao động bằng đồng được làm cách đây 6000 năm. Trong
thiên nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến. Trữ lượng đồng trong
thạch quyển của vỏ trái đất chiếm khoảng 10
-2
% về khối lượng. Những
khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu
2
S) chứa 79,8% đồng; cuprit
(Cu
2
O) chứa 88,8% đồng; covelin (CuS) chứa 66,5% đồng; cancopirit
(CuFeS
2
) chứa 34,57% đồng và malachit (CuCO
3
.Cu(OH)
2
).
Cadimi được tìm thấy trong tạp chất của cacbonat kẽm (calamin).
Trong thạch quyển của vỏ trái đất cadimi chiếm khoảng 5×10
-5
% về khối
lượng. Khoáng vật chủ yếu của cadimi là quặng grinokit (CdS). Trong quặng
blen kẽm và calamine có chứa khoảng 3% cadimi.
Chì đã được con người biết đến từ thời thượng cổ. Chì trong vỏ trái đất
ứng với thành phần thạch quyển chiếm 1,6×10
-3
% về khối lượng. Galen (PbS)
là quặng chì quan trọng nhất trong công nghiệp, ngoài ra còn gặp chì trong
quặng xeruzit (PbCO
3
).
1.1.2. Một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và cadimi
* Tính chất vật lý
Đồng là kim loại nặng, mềm, màu ánh đỏ, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt
cao. Đồng có 11 đồng vị từ
58
Cu đến
68
Cu, trong đó có 2 đồng vị thiên nhiên là
63
Cu (chiếm 70,13%) và
65
Cu (chiếm 29,87%). Hai đồng vị phóng xạ bền
nhất của đồng là
67
Cu (chu kỳ bán hủy là 2,21 ngày-đêm) và
64
Cu (chu kỳ bán
hủy là 0,541 ngày-đêm).
Cadimi là kim loại có màu trắng ánh xanh, mềm, dễ uốn, có thể cắt
bằng dao. Cadimi có 19 đồng vị, trong đó có 8 đồng vị gặp trong thiên nhiên
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
6
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
106
Cd (chiếm 1,215%),
108
Cd (chiếm 1,215%),
110
Cd (chiếm 12,39%),
111
Cd
(chiếm 12,7%),
112
Cd (chiếm 24,07%),
113
Cd (chiếm 12,26%),
114
Cd (chiếm
28,86%), và
116
Cd (chiếm 7,58%). Trong các đồng vị phóng xạ thì đồng vị
100
Cd có chu kỳ bán hủy 470 ngày đêm là bền nhất.
Chì là kim loại có mầu xám, có khối lượng riêng lớn nhất. Chì có 18
đồng vị, trong đó có 4 đồng vị thiên nhiên là
204
Pb (chiếm 1,48%),
206
Pb
(chiếm 23,6%),
207
Pb (chiếm 22,6%) và
208
Pb (chiếm 52,3%). Đồng vị phóng
xạ bền nhất của chì là
202
Pb có chu kỳ bán hủy là 3.10
5
năm.
Một số tính chất vật lý của đồng, chì và cadimi được tổng kết trong bảng 1
Bảng 1: Một số tính chất vật lý của các nguyên tố đồng, chì và cadimi
STT Tính chất vật lý Đồng Cadimi Chì
1 STT trong bảng hệ thống tuần hoàn 29 48 82
2 Nguyên tử khối (đvC) 64 112 208
3 Cấu hình electron [Ar]3d
10
4s
1
[Kr]4d
10
5s
2
[Kr]6s
2
6p
2
4 Năng lượng ion hóa (kJ/mol)
I
1
=745,5 I
1
=867,8 I
1
=715,6
I
2
=1957,9 I
2
=1631,4 I
2
=1450,5
5 Bán kính nguyên tử (pm) 135 155 180
6 Nhiệt độ nóng chảy (
0
C) 1083 321 327,4
7 Nhiệt độ sôi (
0
C) 2600 767 1740
8 Khối lượng riêng (g/cm
3
) 8,93 8,64 11,34
* Tính chất hóa học của đồng, chì và cadimi[16; 20].
Tác dụng với oxi
Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ bởi một lớp
màng đỏ gồm Cu và Cu
2
O.
2Cu + O
2
+ 2H
2
O → 2Cu(OH)
2
Cu(OH)
2
+ Cu → Cu
2
O + H
2
O
Nếu trong không khí có CO
2
thì đồng bị bao phủ bởi một lớp màu lục
gồm cacbonat bazơ Cu(OH)
2
CO
3
.
Cadimi bền trong điều kiện không khí ẩm và ở nhiệt độ thường nhờ có
màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao cadimi cháy mãnh liệt tạo thành oxit,
cho ngọn lửa màu sẫm.
Chì bị oxi hóa ở điều kiện thường tạo thành màng oxit bảo vệ cho kim
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
7
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
loại. Khi đun nóng trong không khí, chì bị oxi hóa dần đến hết tạo ra PbO
2Pb + O
2

 →
0
t
2PbO
Tác dụng với các phi kim khác
Ở nhiệt độ thường đồng không tác dụng với Flo do hình thành một lớp
CuF
2
rất bền bên ngoài bảo vệ. Với Clo, đồng tác dụng tạo thành CuCl
2
. Khi
đun nóng đồng tác dụng với lưu huỳnh, cacbon, photpho, asen tạo thành các
muối tương ứng.
Halogen, lưu huỳnh, photpho tác dụng với cadimi tạo muối tương ứng.
Chì tác dụng được với các halogen, lưu huỳnh tạo thành muối.
Pb + S → PbS↓
Pb + Cl
2
→ PbCl
2
Tác dụng với nước
Đồng, chì và cadimi không tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường.
Nhưng ở nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit. Còn chì phản ứng
chậm với nước khi có mặt của oxi tạo ra hidroxit:
2Pb + O
2
+ 2H
2
O → 2Pb(OH)
2
Tác dụng với axit
Với axit không có tính oxi hóa (như HCl, H
2
SO
4
loãng,…) thì đồng
không tác dụng (trừ HI do tạo thành CuI ít tan và HCN nhờ tạo thành anion
phức bền [Cu(CN)
2
]
-
)
2Cu + 4HCN → 2H[Cu(CN)
2
] + H
2

Nhưng khi có mặt oxi không khí, đồng có thể tan được trong dung dịch HCl
2Cu + 4HCl + O
2
→ 2CuCl
2
+ 2H
2
O
Ngược lại cadimi và chì lại có thể tác dụng, giải phóng khí hidro.
Cd + 2HCl → CdCl
2
+ H
2

Tuy nhiên, khi chì tan trong HCl lại tạo ra lớp PbCl
2
khó tan làm cho chì
không tan thêm được nữa; nhưng với HCl đặc chì lại dễ tan hơn do tạo thành
hợp chất dễ tan dạng H
2
[PbCl
4
]
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
8
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
PbCl
2
+ 2HCl → H
2
[PbCl
4
]
Với các axit có tính oxi hóa (như HNO
3
, H
2
SO
4
đặc) thì đồng, cadimi
và chì đều hoạt động mạnh.
Cd + 2H
2
SO
4
đ → CdSO
4
+ SO
2
↑ + 2H
2
O
Đồng tan trong H
2
SO
4
đặc và HNO
3
theo phương trình
3Cu + 8HNO
3
→ 3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO ↑+ 4H
2
O
Cu + 2H
2
SO
4
→ CuSO
4
+ SO
2
↑+ 2H
2
O
Chì chỉ tác dụng trên bề mặt với dung dịch H
2
SO
4
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 H
2
SO
4
đặc chì rất dễ tan do tạo hợp chất dễ tan Pb(HSO
4
)
2
không bảo vệ được chì khỏi bị axit tiếp tục tác dụng:
Pb + H
2
SO
4
→ PbSO
4
+ SO
2
↑+ 2H
2
O
PbSO
4
+ H
2
SO
4
→ Pb(HSO
4
)
2
Nhưng với axit HNO
3
, chì tác dụng ở bất kỳ nồng độ nào đều tạo ra Pb(NO
3
)
2
.
Tuy nhiên do Pb(NO
3
)
2
khó tan trong HNO
3
đặc, dễ tan trong nước nên chì dễ
tan trong HNO
3
loãng, khó tan trong HNO
3
đặc
3Pb + 8HNO
3
→ 3Pb(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Chì cũng tan được trong axit axetic và một số axit hữu cơ khác khi có mặt oxi
2Pb + 4CH
3
COOH + O
2
→ 2Pb(CH
3
COO)
2
+ 2H
2
O
Đặc biệt, chì còn có thể tan được trong dung dịch kiềm đặc nóng
Pb + 2KOH + 2H
2
O → K
2
[Pb(OH)
4
] + H
2

*Ứng dụng của đồng, chì và cadimi
Đồng, chì và cadimi có rất nhiều ứng dụng quan trọng. Các sản phẩm
được chế tạo từ đơn chất và hợp chất của ba kim loại trên đóng vai trò không
thể thiếu trong đời sống con người. Đồng được sử dụng để sản xuất dây điện,
que hàn, nam châm điện, mạch IC,.… Các hợp chất của đồng như dung dịch
Feling có ứng dụng trong phân tích hóa học. Còn đồng (II) sulfat được sử
dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm sạch nước.
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
9
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
Cadimi được dùng để sản xuất các loại pin (đặc biệt là pin Ni-Cd).
Ngoài ra cadimi còn dược dùng trong các chất màu, lớp sơn phủ, các tấm mạ
và làm chất ổn định cho nhựa. Các sử dụng khác bao gồm: sản xuất hợp kim,
lưới kiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân. Các hợp chất chứa cadimi được sử
dụng trong các ống hình của ti vi đen trắng hay ti vi màu, thiết bị phát sáng
hay pin mặt trời,….
Còn chì lại là thành phần chính tạo nên ắc quy sử dụng cho xe, chất
nhuộm trắng trong sơn. Chì được sử dụng như thành phần màu trong tráng
men, được dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân….
1.1.3.Vai trò sinh học của đồng, chì và cadimi
Trong cơ thể con người, đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết. Đồng
được tìm thấy trong một số loại enzym như cytochrom coxidas, enzym chứa
Cu-Zn superoxid dismutas. Đồng cũng là kim loại trung tâm trong chất
chuyên chở ôxy hemocyanin.
Đồng có vai trò liên quan chặt chẽ với quá trình oxi hóa xảy ra trong cơ
thể. Đồng là thành phần của nhiều men oxi hóa quan trọng như
polyphenonoloxydaza, axcobinoxydaza, laccaza, dehydrogenaza và
butyrylco-fecmen A. Tất cả những men chứa đồng này đều đã thực hiện phản
ứng oxi hóa khử bằng cách chuyển điện tử từ nền đến oxi phân tử là chất nhận
điện tử và trong quá trình đó hóa trị của đồng đã thay đổi từ trạng thái hóa trị
II sang trạng thái hóa trị I và ngược lại. Các phản ứng oxi hóa đó đã xảy ra
theo một trong các phương trình sau:
OH
[nền]H
2
+ O
2
= [nền] (1)
OH
OH
[nền]H
2
+ O
2
+ 2e + 2H
+
= [nền] (2)
OH
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
10
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
[nền]H
2
+ O
2
= [nền] + H
2
O
2
(3)
Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết
tương gọi là ceruloplasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận
chuyển tới gan bằng cách liên kết với albumin.
Khi thiếu đồng, hoạt động của các men oxi hóa bị yếu đi rất nhiều. Tuy
nhiên, khi hàm lượng đồng cao sẽ gây tổn thương cho đường tiêu hóa, gan,
thận và niêm mạc.
Đồng kết hợp với một số protein tạo ra enzym xúc tác cho hoạt động
của cơ thể. Đồng cũng tham gia tạo ra năng lượng cung cấp cho các phản ứng
sinh hóa. Đồng cũng liên quan đến sự biến đổi hắc tố của da giúp chuyển hóa
các dạng colagen và elastin hình thành mô tế bào rất quan trọng với tim và
động mạch. Do đó sự thiếu hụt đồng là một nhân tố làm tăng nguy cơ bị bệnh
mạch vành tim ở người cao tuổi[12].
Bệnh Wilson ở người sinh ra do cơ thể giữ lại đồng, mà không bài tiết
ra khỏi gan vào trong mật. Do cơ thể bị rối loạn một số chức năng hoặc do đột
biến của gien nên ở người mắc bệnh Wilson, lượng đồng vào cơ thể không
thải ra được mà đọng lại hết trong cơ thể. Theo thống kê mỗi năm tại bệnh
viện nhi trung ương có khoảng 5 trẻ mắc bệnh Wilson.
Đồng tích tụ dần và gây nhiễm độc tại những cơ quan mà nó lắng đọng
như gan, não, máu, mắt, khớp,…,nếu không được điều trị sớm sẽ dẫn tới các
tổn thương về não và gan. Khi chất đồng lắng đọng ở cơ quan thần kinh, trẻ sẽ
có những biểu hiện như tự nhiên khó nói, chảy nước miếng, những vận động
khéo léo của bàn tay bị mất đi, viết chữ chậm, xấu, nặng hơn trẻ sẽ bị co cứng
tay, chân hoặc có những biểu hiện tâm thần như trầm cảm, những rối loạn tâm
thần, khó nuốt.
Sự tích tụ lượng đồng ở mắt sẽ gây ra bệnh Keyer-Fleischer, ở tim gây
bệnh cơ tim và ở thận sẽ gây bệnh thận. Đặc biệt, khi đồng phóng thích đột
ngột vào máu sẽ gây tán huyết (vỡ hồng cầu dữ dội). Trong trường hợp này,
nếu bệnh trường diễn sẽ dẫn đến suy gan tối cấp, nếu không được ghép gan
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
11
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
thì bệnh nhân sẽ bị tử vong. Theo WHO lượng đồng cần cho một ngày đối
với nam là 12mg và 10mg đối với nữ[14].
Đối với cơ thể con người thì cadimi và các hợp chất của cadimi đều rất
độc. Cadimi có thể xâm nhập vào cơ thể con người bằng nhiều con đường
khác nhau như tiếp xúc với bụi cadimi, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm
cadimi. Sự kiện bị ngộ độc cadimi trên thế giới là sự kiện xảy ra ở Nhật Bản
với bệnh Itai - là một bệnh có liên quan đến ô nhiễm nguồn nước bởi cadimi.
Người khi hít phải bụi chứa cadimi có thể bị các bệnh về hô hấp và thận. Nếu
ăn phải một lượng đáng kể cadimi sẽ bị ngộ độc, có thể dẫn đến tử vong. Đã
có bằng chứng chứng minh rằng cadimi tích tụ trong cơ thể gây nên chứng
bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá hủy
tủy xương. Người bị nhiễm độc cadimi, tùy theo mức độ sẽ bị ung thư phổi,
thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là bị tổn thương thận, ảnh hưởng đến nội tiết,
máu và tim mạch. Mặt khác, cadimi còn là chất gây ung thư qua đường hô
hấp. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy mối quan hệ giữa cadimi với
chứng bệnh loãng xương, nứt xương. Sự hiện diện của cadimi trong cơ thể
khiến cho việc cố định canxi trở nên khó khăn dẫn đến những tổn thương về
xương gây đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư
tiền liệt tuyến vú và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên
tiếp xúc với chất độc này.
Cadimi trong thận chiếm khoảng 1% lượng cadimi trong cơ thể. Các
metallotionetin chỉ có ở thận là do cadimi tạo liên kết với các protein. Phần còn
lại được giữ lại trong các bộ phận khác của cơ thể và tích lũy dần cùng tuổi tác.
Khi lượng cadimi được tích lũy đủ lớn, nó có thể thay thế chỗ ion Zn
2+
trong các
enzim quan trọng, gây rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá
hủy tủy xương gây ung thư…. Cadimi cũng có thể can thiệp vào quá trình sinh
học có chứa magie và canxi theo cách thức tương tự như đối với kẽm.
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
12
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
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 7µg/kg thể trọng[14].
Chì và các hợp chất của chì đều được xếp vào nhóm độc tố đối với cơ
thể người. Khi hàm lượng chì tích lũy lại vượt quá ngưỡng cho phép thì chì sẽ
ức chế một số enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không
tạo được hồng cầu. Bởi vì chì đã ức chế một số sản phẩm trung gian trong quá
trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo được hồng cầu như delta-
aminolevulinic axit hay còn gọi là ALA-dehidraza enzym I (HOOC-(CH)-
CO-CH(NH
2
)-COOH), là một chất trung gian quan trọng để tổng hợp
porphobilinogen[5]
HOOC - CH
2
- CH
2
-C C - CH
2
- CH
2
– COOH
H
2
N - CH
2
- C C – H
N
Chì gây ức chế ALA-dehidraza enzym I, do đó giai đoạn tiếp theo hình
thành porphobilinogen II không xảy ra được. Tổng quát chung thì chì phá hủy
quá trình tổng hợp hemoglobin và các sắc tố cần thiết cho máu như
cytochoromes. Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3ppm thì nó ngăn cản
quá trình sử dụng oxy để oxi hóa glucoza tạo năng lượng cho quá trình sống,
do đó làm cho cơ thể mỏi mệt. Nồng độ cao hơn 0,8ppm có thể gây thiếu
hemoglobin, gây rối loạn chức năng thận và phá hủy não[5; 14].
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, bệnh trở thành mạn tính, đưa tới suy
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
13
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
thận, tổn thương thần kinh ngoại vi, giảm chức năng não bộ (do chì có khả
năng tạo thành các hợp chất alkyl ái lipit)[9].
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 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 hưởng nguy 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 100
microgam/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 Ca
2
(PO
4
)
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.
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
14
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
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 25µg/kg
thể trọng[14].
Chính vì vậy, việc kiểm soát và xác định chính xác hàm lượng kim loại
đồng, chì và cadimi trong cơ thể con người là rất quan trọng. Kiểm soát được
hàm lượng các kim loại này trong cơ thể sẽ giúp chúng ta phòng ngừa bệnh
tật, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Xác định hàm lượng các kim loại
này trong cơ thể giúp cho y học có thể chuẩn đoán một số bệnh có liên quan
đến các kim loại này.
Xuất phát từ ý nghĩa to lớn đó mà trên thế giới đã có nhiều công trình
nghiên cứu xác định hàm lượng các kim loại nặng nói chung, và kim loại
đồng, chì và cadimi nói riêng trong các đối tượng mẫu khác nhau (như đất,
nước, không khí, thực phẩm,…) với nhiều phương pháp khác nhau.
Để xác định hàm lượng các kim loại trong cơ thể con người, người ta
thường tiến hành phân tích chúng trong tóc, móng tay, nước tiểu, máu và
huyết thanh.
Trong huyết thanh, các kim loại này chủ yếu tồn tại ở dạng phức protein
vận chuyển (hay dự trữ) và ion kim loại tự do. Hàm lượng kim loại này trong
huyết thanh chỉ cỡ vài µg/L, rất nhỏ so với trong máu. Sự tồn tại đồng thời các
nguyên tố này trong huyết thanh gây ra những ảnh hưởng qua lại lẫn nhau.
Điều này đã được khẳng định trong một số công trình nghiên cứu, ví dụ như
cadimi cạnh tranh với đồng, chiếm chỗ của đồng trong liên kết với sulfhydry.
Điều này đã giải thích cho tác dụng đối kháng của cadimi trong việc hấp thu
đồng. Cadimi có khả năng đuổi kẽm khỏi một số emzym và gây bệnh máu
heamatopoiesis. Nếu trong cơ thể hàm lượng kẽm lớn sẽ ngăn cản việc hấp thu
đồng qua ruột, làm thiếu đồng trong cơ thể, mặc dù lượng đồng được cung cấp
thích hợp. Và thiếu đồng sẽ gây thiếu sắt, dẫn tới thiếu máu,…[39].
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
15
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
Chính vì vậy mà hàm lượng của các nguyên tố này trong huyết thanh
không cố định, khác nhau tùy theo lứa tuổi, giới tính và có thể thay đổi tùy
theo các điều kiện khác nhau của môi trường sống. Các kết quả nghiên cứu đã
chỉ ra rằng hàm lượng kim loại đồng và chì trong huyết thanh của nữ thường
cao hơn của nam. Trẻ em có độ hấp thụ chì cao hơn người lớn, trong khi hàm
lượng đồng trong huyết thanh lại tăng theo độ tuổi. Những người sống ở
những vùng bị ô nhiễm kim loại đồng, chì, cadimi thường có hàm lượng các
kim loại này trong huyết thanh cao hơn so với người sống ở khu vực không bị
ô nhiễm. Các bệnh nhân bị mắc các những bệnh có liên quan đến hàm lượng
các kim loại đồng, chì, cadimi như bệnh Willson, bệnh giòn xương,…,thường
có hàm lượng các kim loại này trong huyết thanh tăng đột biến. Do đó có thể
nói rằng hàm lượng các kim loại trong huyết thanh phản ánh tình trạng ô
nhiễm kim loại của môi trường sống và tình trạng sức khỏe của con người
sống trong môi trường đó.
Tuy nhiên, trên thế giới số lượng công trình nghiên cứu xác định các
kim loại này trong máu tương đối nhiều, còn trong huyết thanh thì rất hạn chế.
Y.E.R.Von Suhirnding, thuộc tổ chức y tế thế giới (WHO) đã nghiên
cứu xác định hàm lượng chì trong máu của trẻ em ở Johanesbus bao gồm các
khu vực nội và ngoại thành của Alexandra và Westbury, phía bắc và phía tây
của trung tâm thành phố. Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng chì trung bình ở trẻ
em là 11,9 µg/dL, trong đó 78% số trẻ có hàm lượng chì bằng hoặc vượt quá
10 µg/dL so với quy định của quốc tế hiện nay (theo trung tâm phòng chống
ung thư thế giới,1991)[17].
Angela Mathee thuộc đại học Witwatersrand, Johanesbus, Nam Phi và
các cộng sự nghiên cứu về sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các kim loại chì và
mangan trong máu của trẻ đang trong độ tuổi đến trường của ba thành phố lớn
ở Nam Phi là Cape Town (11 trường), Johanesbus (10 trường) và Kimberley
(6 trường) với tổng số mẫu máu là 1282 mẫu. Kết quả nghiên cứu đã rút ra kết
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
16
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
luận không có sự ảnh hưởng đáng kể của mangan đến việc xác định hàm
lượng chì trong máu[26].
Shungin Wang và Jinliang Zhang – Trung tâm khoa học sức khỏe, Bắc
Kinh, Trung Quốc đã nghiên cứu hàm lượng chì trong máu của trẻ em Trung
Quốc, và đã đưa ra giá trị trung bình của hàm lượng chì trong máu trẻ em
Trung Quốc là 92,2 µg/L. Trong đó có 9 trong số 27 tỉnh và thành phố được
chọn để nghiên cứu có hàm lượng chì trong máu của trẻ là cao hơn 100 µg/L.
Trong đó, trẻ em nam có hàm lượng chì cao hơn trẻ em nữ. Trẻ em sống ở ven
vùng công nghiệp có hàm lượng chì cao hơn trẻ ở các vùng khác[40].
Waelin I. Mortada, Mohamed A. Sobh, Mohamed M. El-Defrawy và
Sami E. Farahat ở đại học Mansoura-Ai Cập đã nghiên cứu hàm lượng cadimi,
chì, thủy ngân trong máu, nước tiểu, tóc, móng tay của 68 nam và 25 nữ. Kết
quả thu được cho thấy giới tính, thói quen hút thuốc ảnh hưởng đáng kể đến
hàm lượng các nguyên tố này trong máu, nước tiểu, tóc, móng tay[43].
Ebba Bárány - đại học khoa học nông nghiệp Thụy Điển và các đồng
sự đã tiến hành nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hàm lượng vết của 13 kim loại
trong máu và huyết thanh vào giới tính, độ tuổi, vùng dân cư và vùng kinh tế.
Đối tượng trong nghiên cứu này là thanh thiếu niên Thụy Điển ở hai độ tuổi là
15 và 17, thuộc hai khu vực môi trường tự nhiên và kinh tế - xã hội khác
nhau. Kết quả cho thấy theo độ tuổi hàm hượng chì giảm còn cadimi lại tăng.
Nữ có hàm lượng chì cao hơn trong khi hàm lượng coban và đồng thấp hơn so
với nam. Điều kiện kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến hàm lượng của tất cả các
nguyên tố này trong huyết thanh[22].
Jean-Pierre Goulle và các cộng sự đã tiến hành phân tích hàm lượng
kim loại trong máu, huyết thanh, nước tiểu, tóc bằng phương pháp ICP-MS.
Kết quả phân tích hàm lượng của 27 nguyên tố trong 100 mẫu máu và 100
mẫu huyết thanh, 30 nguyên tố trong 100 mẫu nước tiểu, 32 nguyên tố trong
100 mẫu tóc cho thấy hàm lượng của các kim loại trong các đối tượng mẫu
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
17
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
khác nhau là khác nhau tùy thuộc vào từng nguyên tố. Jean-Pierre đã đưa ra
được khoảng nồng độ của một số kim loại trong huyết thanh như đồng (794-
2023 µg/l); chì (0,014-0,25 µg/l); cadimi (0,01-0,05 µg/l) và trong máu như
chì (11,4-62,8µg/l); cadimi (0,15-2,04µg/l), mangan (5-12,8µg/l); thủy ngân
(0,94-8,13µg/l);…[30].
Ở Việt Nam, do hạn chế về mặt kỹ thuật nên việc xác định hàm lượng
các kim loại trong máu nói chung và trong huyết thanh nói riêng rất ít. Có thể
đưa ra một số công trình tiêu biểu sau
Nguyễn Văn Nhiên và các cộng sự đã nghiên cứu xác định lượng vết
của các kim loại kẽm, selen, magie trong máu của 243 trẻ em từ 12 đến 72
tháng tuổi ở vùng nông thôn Việt Nam, trong đó có 137 nam và 106 nữ, bằng
thiết bị ICP-MS. Kết quả chỉ ra được hàm lượng trung bình của kẽm, đồng,
selen, mangan lần lượt là 514 µg/l; 1067 µg/l; 65,3 µg/l và 18 µg/l. Đồng thời
cũng chỉ ra được mối quan hệ giữa sự thiếu hụt selen với bệnh thiếu máu[37].
Tiến sĩ Lương Thúy Quỳnh – khoa sinh hóa, viện lão khoa Trung ương
đã nghiên cứu xác định hàm lượng đồng, kẽm trong huyết thanh người có tuổi
ở Việt Nam bằng thiết bị AAS. Kết quả thu được cho thấy hàm lượng trung
bình của đồng và kẽm lần lượt là 1,06 mg/l; 1,05 mg/l. Từ 75 tuổi trở lên hàm
lượng đồng tăng lên, trong khi hàm lượng kẽm lại giảm. Kẽm huyết thanh ở
nam cao hơn ở nữ. Trong huyết thanh của bệnh nhân ung thư và nhồi máu cơ
tim hàm lượng đồng tăng còn hàm lượng kẽm giảm[12].
Các nước phát triển từ lâu đã có chương trình phòng chống nhiễm độc
các kim loại nặng nói chung và các kim loại đồng, chì, cadimi nói riêng. Tổ
chức y tế thế giới (WHO) cũng đã đưa ra khoảng nồng độ của gần 30 kim loại
trong huyết thanh được cho là an toàn với sức khỏe con người, trong đó đồng
là 794-2023 µg/l; chì là 0,014-0,25 µg/l; cadimi là 0,01-0,05 µg/l [30]. Đây là
cơ sở khoa học để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng nói chung, và ô
nhiễm đồng, chì, cadimi nói riêng. Còn trong lĩnh vực y tế, hàm lượng kim
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
18
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh là cơ sở cho việc chuẩn đoán và
điều trị các bệnh có liên quan đến ô nhiễm bởi các kim loại này.
Trong khi nước ta chưa có một chương trình như vậy và cũng không có
thống kê đủ tin cậy về tình trạng nhiễm độc đồng, chì và cadimi ở người dân.
Tuy nhiên, không ai dám đoan chắc tỉ lệ nhiễm độc các kim loại này ở người
dân là thấp, do ở Việt Nam hiện nay chưa có tài liệu chính thức nào cho biết
hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi trong huyết thanh của người Việt
Nam. Vì vậy trong thời gian tới cần phải xây dựng quy trình xác định hàm
lượng các kim loại nặng trong huyết thanh nói chung, và của đồng, chì,
cadimi nói riêng, tiến tới đưa ra được khoảng nồng độ đồng, chì và cadimi
được cho là an toàn đối với thể trạng của người Việt Nam.
1.2. Các phương pháp xác định đồng, chì và cadimi
Để xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh, có rất
nhiều phương pháp như phương pháp trắc quang, phương pháp cực phổ,
phương pháp hấp thụ nguyên tử dùng lò grafit hay ngọn lửa AAS,…
1.2.1. Phương pháp trắc quang[3]
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 = ε.l.C
Trong đó:
ε: 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 ε 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
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
19
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
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
-5
M – 10
-6
M.
1.2.2. Phương pháp chuẩn độ[16]
Dựa trên sự tạo phức bền của các ion kim loại với EDTA trong môi
trường pH ổn định với chỉ thị axit sunfosalixilic. Phương trình phản ứng được
mô tả như sau
+−−=
+→+
HMeYYHMn
n
2
22

IndHMeYYHMeInd
22
+→+
−−+
1.2.3. Phương pháp cực phổ[6]
Phương pháp cực phổ là phương pháp phân tích điện hóa. Phương pháp
này do một nhà bác học người Tiệp Khắc phát minh vào năm 1922.
*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 mm
2
. 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.
*Ưu điểm của phương pháp
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
20
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
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.
1.2.4. Phương pháp Vôn –Ampe hòa tan[6]
Phương pháp này có thể xác định được gần 30 kim loại trong khoảng
nồng độ 10
-6
-10
-9
M với độ chính xác khá cao có thể định lượng đồng thời 3-4
ion kim loại cùng có trong cùng dung dịch.
Phương pháp này được thực hiện qua giai đoạn
- Điện phân làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt điện cực tại thế
không đổi, đo dưới dạng một kết tủa ( kim loại, hợp chất khó tan ).
- Hòa tan kết tủa đã được làm giàu và ghi đo đường hòa tan. Nồng độ
của chất tương ứng với chiều cao pic hòa tan.
*Ưu điểm của phương pháp
Phương pháp 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 mẫu thực phẩm (sữa, rau
quả, gạo, thịt…).
1.2.5 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử[7]
*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 xạ của mẫu 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
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
21
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
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 tử 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 cần thiết có thể đánh giá hay xem xét lại mà không cần phải có
mẫu phân tích .
1.2.6. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử[7]
*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 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.
*Giới hạn phát hiện của phương pháp
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 thể hạ giới hạn phát hiện xuống 10
-7
ppm.
*Ưu nhược điểm của phương pháp
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.
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
22
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
Bên cạnh những ưu điểm, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cũng có hạn
chế như trang thiết bị rất đắt tiền, rất tinh vi, phức tạp nên cần các cán bộ
phân tích có trình độ cao để vận hành máy. Phương pháp này chỉ cho ta biết
thành phần nguyên tố của chất mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của
nguyên tố trong mẫu.
*Đối tượng của phương pháp
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.
*Phạm vi ứng dụng của phương pháp
Do phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao nên nó được sử dụng
rất phổ biến trong các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Tuy nhiên ở Việt
Nam, có rất ít các phòng thí nghiệm được trang bị thiết bị đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử do hạn chế về kinh tế và trình độ cán bộ.
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
23
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
1.2.7. Phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP – MS)[2, 4, 23]
Kỹ thuật ICP – MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiên đại có
khả năng phân tích trên 60 nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn với độ
nhạy cao. Kỹ thuật này được nghiên cứu và phát triển mạnh trong những năm
gần đây. Chính vì có những ưu điểm vượt trội hơn hẳn các phương pháp phân
tích trước đó nên kỹ thuật này được nghiên cứu và ứng dụng rất rộng rãi
trong nhiều đối tượng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực phân tích vết và
siêu vết, phục vụ nghiên cứu vật liệu bán dẫn, vât liệu hạt nhân, mẫu địa chất,
nông nghiệp, sinh học, môi trường.
Điểm mạnh của phương pháp này là có thể phân tích đồng thời nhiều
nguyên tố kim loại trong một mẫu, có thể phân tích định lượng, bán định
lượng. Ngoài ra kỹ thuật này còn có thể phân tích xác định các đồng vị của
một nguyên tố trong cùng một đối tượng mẫu. Vì vậy nó được sử dụng mạnh
mẽ trong phân tích, đánh giá mức độ phơi nhiễm độc tố kim loại trong nhiều
đối tượng sinh học và môi trường.
Hai phương pháp phân tích ICP phổ biến hiện nay là phương pháp
quang phổ phát xạ Plasma (ICP-AES) và ICP – MS. Ưu điểm của hai phương
pháp này so với các phương pháp thông thường khác là sử dụng nguồn
plasma có thể tạo ra nhiệt độ từ 5000-10000K. Với nhiệt độ này có thể
nguyên tử hóa hoàn toàn các nguyên tố các nguyên tố cần phân tích. So với
ICP-AES thì kỹ thuật ICP-MS có khả năng phân tích tốt hơn bởi vì nó có thể
phân tích chính xác các ion khác nhau, xác định các đồng vị trong mẫu dựa
trên giá trị tỷ lệ m/z và được tính toán theo các đường chuẩn độc lập. Hiệu
quả phân tích của ICP-MS so với các kỹ thuật phân tích khác như quang phổ
hấp thụ nguyên tử (AAS), ICP-OES, … đã được nhiều nhà khoa học nghiên
cứu. Bảng sau cho thấy khả năng phát hiện của ICP-MS hơn so với các kỹ
thuật khác
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
24
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368
Luận văn thạc sĩ Lương Thị Loan
Bảng 2: So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích
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 < 0,5
3 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 KPH
13 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 < 1
20 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)
*Phương pháp ICP-MS có ưu điểm
- Phân tích nhanh và đồng thời nhiều nguyên tố
- Giới hạn phát hiên thấp thích hợp phân tích lượng vết và siêu vết
- Khả năng phân tích định lương và bán định lượng
- Có thể phân tích và đưa ra đầy đủ thông tin về các đồng vị của một nguyên
tố trong một mẫu.
*Nhược điểm của phương pháp
Kết quả phân tích thường bị ảnh hưởng bởi các khí: Argon, O
2
, H
2

các axit dùng để chuẩn bị mẫu vì ở nhiệt độ cao chúng bị phản úng với các
nguyên tố trong mẫu để tạo ra các oxit, các hạt ion có cùng khối lượng với
các nguyên tố cần phân tích. Tuy nhiên ảnh hưởng này có thể được loại bỏ
Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học
25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×