Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng trong rau húng quế tại khu vực Phú Xuyên, Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định hàm lượng kim loại nặng (As, Pb, Cd, Fe, Cu và Zn) tích lũy trong rau húng quế tại khu vực Phú Xuyên, Hà Nội; xác định hàm lượng kim loại nặng (As, Pb, Cd, Fe, Cu và Zn) có trong môi trường đất trồng và nước tưới tiêu. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng trong rau húng quế tại khu vực Phú Xuyên, Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đỗ Văn Chí NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG RAU HÚNG QUẾ TẠI KHU VỰC PHÚ XUYÊN, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội – 2020
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đỗ Văn Chí NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY KIM LOẠI NẶNG TRONG RAU HÚNG QUẾ TẠI KHU VỰC PHÚ XUYÊN, HÀ NỘI Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hướng dẫn 1: PGS.TS. Nguyễn Quang Trung Hướng dẫn 2: PGS.TS. Nguyễn Tiến Đạt Hà Nội - 2020
Lời cam đoan Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Quang Trung cùng với PGS.TS Nguyễn Tiến Đạt. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Học viên cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm về mọi vấn đề liên quan đến nội dung của đề tài này. Tác giả luận văn Đỗ Văn Chí
Lời cảm ơn Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Quang Trung và PGS.TS Nguyễn Tiến Đạt – người thầy tâm huyết hướng dẫn khoa học, truyền cho em tri thức cũng như chỉ bảo, động viên, giúp đỡ, khích lệ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị, các bạn trong phòng thí nghiệm, đã động viên giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu. Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2020 Học viên Đỗ Văn Chí
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ATVSTP : An toàn vệ sinh thực phẩm AOAC : Hiệp hội các nhà hóa học phân tích chính thống BVTV : Bảo vệ thực vật BCF : Hệ số tích lũy sinh học BYT : Bộ y tế CGFR : Lưu lượng khí mang Dw : Trọng lượng khô ĐĐK : Đạt điều kiện Fw : Fresh weight (Trọng lượng tươi) FAO : Tổ chức lương thực và nông nghiệp GA3 : Gibberellic acid ICP-MS : Inductively coupled plasma mass spectrometry – khối phổ phản ứng plasma KLN : Kim loại nặng PTNT : Phát Triển Nông Thôn RAL : Rau ăn lá RFP : Công suất cao tần TSS : Total suspended solids (Tổng chất rắn lơ lửng) WHO : World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới)
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Thành phần trong lá rau húng quế tính trên 100g .......................................... 8 Bảng 2: Tóm tắt các nguyên tố kim loại cần phân tích ............................................. 10 Bảng 3. Nồng độ của các KLN trong các chế phẩm nông nghiệp ............................. 15 Bảng 4. Hàm lượng KLN trong các sản phẩm dùng trong nông nghiệp.................... 15 Bảng 5. Khả năng linh động của một số nguyên tố KLN trong đất .......................... 16 Bảng 6: Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau (theo AOAC) ................... 37 Bảng 7. Các tham số chính của máy để thiết lập đường chuẩn .................................. 42 Bảng 8. Phương trình đường chuẩn; hệ số tương quan ............................................. 43 Bảng 9. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị ............................... 44 Bảng 10. Điều kiện phá mẫu rau bằng lò vi sóng ..................................................... 48 Bảng 11. Kết quả thẩm định phương pháp trên nền mẫu húng quế .......................... 49 Bảng 12. Điều kiện tối ưu phá mẫu đất bằng lò vi sóng ........................................... 51 Bảng 13. Kết quả thẩm định phương pháp trên nền mẫu đất .................................... 52 Bảng 14. Bảng điều kiện tối ưu phá mẫu nước bằng lò vi sóng ............................... 54 Bảng 15. Kết quả thẩm định phương pháp trên nền mẫu nước tưới tiêu .................. 55 Bảng 16.Kết quả phân tích các mẫu rau húng quế tại xã Hồng Thái ........................ 57 Bảng 17. Kết quả phân tích các mẫu rau húng quế tại xã Tân Dân ......................... 57 Bảng 18. Kết quả phân tích các mẫu rau húng quế tại xã Quang Lãng ................... 57 Bảng 19. Kết quả phân tích mẫu đất tại xã Hồng Thái ............................................. 58 Bảng 20. Kết quả phân tích các mẫu đất tại xã Tân Dân .......................................... 58 Bảng 21. Kết quả phân tích các mẫu đất quế tại xã Quang Lãng ............................ 58 Bảng 22. Kết quả phân tích mẫu nước tưới tiêu tại xã Hồng Thái ........................... 60 Bảng 23. Kết quả phân tích các mẫu nước tại xã Tân Dân ....................................... 60 Bảng 24. Kết quả phân tích các mẫu nước tại xã Quang Lãng ................................. 61
DANH MỤC HÌNH Hình 1: Hạt É và cây húng quế ......................................................................... 7 Hình 2. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học ............................................... 9 Hình 3. Chuỗi dây chuyền KLN theo phân bón tồn tại, đi vào trong đất và xâm nhập vào cơ thể ........................................................................................ 14 Hình 4. Mô hình trạng thái các KLN trong môi trường đất ............................ 17 Hình 5. Phân bố hàm lượng KLN trong các bộ phận của cây ......................... 19 Hình 6. Nguyên lý cấu tạo của máy ICP-MS.................................................. 24 Hình 7: Thiết bị phân tích ICP-MS 7900 Agilent ........................................... 27 Hình 8: Thiết bị phá mẫu lò vi sóng ................................................................ 29 Hình 9. Bản đồ và vị trí lấy mẫu ..................................................................... 30 Hình 10. Sơ đồ lấy mẫu ................................................................................... 31 Hình 11: Sự phụ thuộc của cường độ tín hiệu vào RFP ................................ 39 Hình 12. Độ sâu bơm mẫu SDe ..................................................................... 40 Hình 13: Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu vào SDe ........................................ 41 Hình 14: Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu vào CGFR ..................................... 42 Hình 15: Ảnh hưởng của nồng độ axit tới phép đo các nguyên tố .................. 45 Hình 16: Kết quả khảo sát thể tích axit HNO3 ................................................ 46 Hình 17. Kết quả khảo sát hỗn hợp thể tích HNO3 : H2O2 ............................. 47 Hình 18. Quy trình phân tích mẫu rau húng quế............................................. 48 Hình 19.Kết quả khảo sát thể tích HNO3 trong mẫu đất ................................ 50 Hình 20. Kết quả khảo sát hỗn hợp thể tích HNO3: H2O2 .............................. 50 Hình 21. Quy trình phân tích mẫu đất ............................................................. 51 Hình 22. Kết quả khảo sát thể tích HNO3 ....................................................... 53 Hình 23. Kết quả khảo sát hỗn hợp thể tích HNO3 :H2O2 .............................. 54 Hình 24. Quy trình phân tích mẫu nước ......................................................... 54 Hình 25: Ruộng rau húng quế ......................................................................... 56 Hình 26: Hệ thống mương dẫn nước vào ruộng rau ............................................ 60 Hình 27. Hệ số tích lũy sinh học KLN của cây húng quế tại xã Hồng Thái .. 62 Hình 28. Hệ số tích lũy sinh học KLN của cây húng quế tại xã Tân Dân ..... 63 Hình 29. Hệ số tích lũy sinh học KLN của cây húng quế xã Quang Lãng .... 63
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 4 A. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.................................................................... 4 B. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .............................................................................. 5 C. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 5 D. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................................ 5 E. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI............................. 5 Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 5 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................... 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................... 6 1.1. TỔNG QUAN VỀ RAU XANH ..................................................................... 6 1.1.1. Giới thiệu chung về rau xanh ..................................................................... 6 1.1.2. Đặc tính sinh học rau húng quế................................................................... 7 1.1.3. Giá trị dinh dưỡng rau húng quế ................................................................ 8 1.2. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG .......................................................... 9 1.2.1. Khái niệm kim loại nặng ............................................................................ 9 1.2.2. Ảnh hưởng của KLN đối với con người .................................................. 10 1.2.3. Vai trò của kim loại đối với cây trồng ..................................................... 13 1.2.4. Nguồn gốc và nguyên nhân ô nhiễm KLN trong rau húng quế ................ 14 1.2.5. Khả năng lan truyền ô nhiễm của kim loại ............................................... 16 1.2.6. Cơ chế hấp thụ KLN vào thực vật ............................................................. 17 1.2.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tích lũy và lan truyền KLN ........................ 19 1.3. HIỆN TRẠNG RAU HÚNG QUẾ TẠI KHU VỰC PHÚ XUYÊN .......... 20 1.3.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 20 1.3.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong rau húng quế khu vực Phú Xuyên ......... 21 1.4. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI ..... 22 1.4.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) .............................................. 22 1.4.2. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (F- AAS) ........................................ 22 1.4.3. Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS)........................ 23 1.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU RAU VÀ TRẦM TÍCH .......................... 25 1.5.1. Phương pháp vô cơ hóa khô ...................................................................... 25 1.5.2. Phương pháp vô cơ hóa ướt ...................................................................... 26 1
1.5.3. Phương pháp vô cơ hóa khô - ướt kết hợp ................................................ 26 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ....................................................................................... 27 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 27 2.1.1. Thiết bị phân tích ICP-MS ........................................................................... 27 2.1.2. Thiết bị phá mẫu lò vi sóng....................................................................... 27 2.2. THU THẬP MẪU .......................................................................................... 29 2.2.1. Thời gian và địa điểm lấy mẫu.................................................................. 29 2.2.2. Lấy mẫu, bảo quản mẫu ............................................................................ 31 2.3. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT .......................................................... 32 2.3.1. Thiết bị, dụng cụ ....................................................................................... 32 2.3.2. Hóa chất, chất chuẩn ................................................................................. 33 2.4. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN ................................................................. 34 2.5. ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP...................................................................... 34 2.6. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ............................................................ 35 2.6.1. Xác định hàm lượng kim loại trong mẫu .................................................. 35 2.6.2. Giới hạn phát hiện ..................................................................................... 35 2.6.3. Giới hạn định lượng .................................................................................. 36 2.6.4. Hiệu suất thu hồi ....................................................................................... 36 2.6.5. Độ lặp lại ................................................................................................... 37 2.6.6. Phương pháp đánh giá tích tụ sinh học .................................................... 37 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................... 39 3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN THIẾT BỊ ICP-MS ....... 39 3.1.1. Chuẩn hóa số khối (Tunning) .................................................................... 39 3.1.2. Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP) .................................. 39 3.1.3. Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe) ........................................................... 40 3.1.4. Lưu lượng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) .............................. 41 3.2. KẾT QUẢ LỰA CHỌN THAM SỐ TỐI ƯU THIẾT BỊ ICP-MS .......... 42 3.3. KẾT QUẢ ĐƯỜNG CHUẨN VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ ICP-MS ........ 43 3.3.1. Kết quả đường chuẩn ................................................................................ 43 3.3.2. Kết quả thẩm định phương pháp trên thiết bị ICP-MS ............................. 44 3.4. KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN PHÁ MẪU ..................... 45 3.4.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 ............................... 45 3.4.2. Khảo sát thể tích dung dịch phá mẫu rau húng quế .................................. 46 2
3.4.3. Khảo sát thể tích dung dịch phá mẫu đất .................................................. 49 3.4.4. Khảo sát thể tích dung dịch phá mẫu nước ............................................... 53 3.5. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MẪU THỰC ....................................................... 56 3.5.1. Kết quả phân tích mẫu rau húng quế ........................................................ 56 3.5.2. Kết quả phân tích mẫu đất ........................................................................ 58 3.5.3. Kết quả phân tích mẫu nước ..................................................................... 60 3.6. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ HỆ SỐ TÍCH LŨY SINH HỌC TRONG CÂY . 61 3.6.1. Kết quả hệ số tích lũy sinh học tại xã Hồng Thái- Phú Xuyên ................. 62 3.6.2. Kết quả hệ số tích lũy sinh học tại xã Tân Dân - Phú Xuyên ................... 62 3.6.3. Kết quả hệ số tích lũy sinh học tại xã Quang Lãng - Phú Xuyên ............ 63 KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 66 PHỤ LỤC BỔ SUNG ........................................................................................................... i 3
MỞ ĐẦU A. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay, thế giới đã xác định được nhiều nguyên tố kim loại có vai trò cực kỳ quan trọng đối với sinh vật và con người. Tuy nhiên nếu hàm lượng lớn hơn mức giới hạn cho phép chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. Sự thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim loại vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh... là những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dưỡng và có thể gây tử vong. Kim loại nặng (KLN) có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua đường tiêu hóa và hô hấp. Các nguồn thải KLN từ các khu công nghiệp vào không khí, nước, đất, thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thể con người qua đường ăn uống, hít thở dẫn đến sự nhiễm độc. Do đó, việc nghiên cứu và phân tích các KLN trong môi trường sống, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được toàn xã hội quan tâm. Hiện nay trên địa bàn khu vực Phú Xuyên có diện tích đất trồng rau an toàn là 241ha, trong đó diện tích trồng rau húng quế tập trung là hơn 10ha. Đây là nguồn cung cấp thực phẩm chủ yếu tới người dân trong khu vực cũng như thành phố Hà Nội. Với mức độ tiêu thụ rau và cách quản lý về mặt an toàn vệ sinh thực phẩm như hiện nay thì tồn tại nhiều nguy cơ đối với sức khỏe người dân. Trong những năm gần đây một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các loại rau xanh có thể tích tụ một số chất ô nhiễm [1, 2, 3, 4, 5, 6] đặc biệt là một số KLN phổ biến, đặc trưng cho tính chất độc hại của kim loại như As, Cd, Pb, Fe, Cu và Zn tích luỹ trong quá trình sinh trưởng. Để góp phần đánh giá, xác định sự tích tụ sinh học KLN và những rủi ro về sức khỏe khi tiêu thụ rau húng quế, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tích lũy kim loại nặng trong rau húng quế tại khu vực Phú Xuyên, Hà Nội ” để đưa ra những khuyến cáo đối với người dân. 4
B. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Xác định hàm lượng kim loại nặng (As, Pb, Cd, Fe, Cu và Zn) tích lũy trong rau húng quế tại khu vực Phú Xuyên, Hà Nội. - Xác định hàm lượng kim loại nặng (As, Pb, Cd, Fe, Cu và Zn) có trong môi trường đất trồng và nước tưới tiêu. C. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Cây rau húng quế trồng trên khu vực Phú Xuyên, Hà Nội. Thành phần Kim loại nặng (As, Pb, Cd, Fe, Cu và Zn) có trong cây rau húng quế. D. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đề tài thực hiện trong phạm vi lấy mẫu tại khu vực xã Hồng Thái; Tân Dân; Quang Lãng thuộc huyện Phú Xuyên, Hà Nội đối với 6 kim loại As, Pb, Cd, Fe, Cu, Zn với 3 loại mẫu là đất, nước và rau húng quế. E. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học Xác định hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong rau húng quế làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp giảm thiểu hàm lượng kim loại còn tồn dư trong rau húng quế và trong môi trường đất và nước. Ý nghĩa thực tiễn Từ việc xác định hàm lượng kim loại nặng tích lũy trong rau húng quế và các giải pháp giảm thiểu. Nghiên cứu cũng góp phần vào công tác an toàn thực phẩm và bảo vệ môi trường, phát triển rộng rãi, quy mô hiện đại trong ngành sản xuất rau húng quế nói riêng và các thực phẩm rau, củ quả sạch khác nói chung trong khu vực Phú Xuyên. 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ RAU XANH 1.1.1. Giới thiệu chung về rau xanh Rau xanh là cây trồng ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng và hiệu quả kinh tế cao nên đã được trồng và sử dụng từ lâu đời. Rau có ý nghĩa quan trọng trong dinh dưỡng của con người, chứa nhiều sinh tố, chất khoáng và chất sơ cần thiết cho cơ thể. Rau là nguồn khoáng chất và vitamin phong phú, một số loại rau cung cấp chất khoáng không thể thiếu đối với sức khoẻ. Cải bắp là loại rau có nguồn gốc ôn đới, có rất nhiều tác dụng. Dùng đắp ngoài để tẩy uế làm liền sẹo, mụn nhọt. Nó là loại thuốc mạnh để chống kích thích thần kinh và chứng mất ngủ, dùng cho những người hay lo âu, những người bị suy nhược thần kinh [1]. Rau muống là loại rau rất phổ biến, dễ trồng, có thể trồng trên cạn hoặc dưới nước. Khi bị chảy máu mũi dùng rau muống tươi nghiền nát với đường đỏ uống sẽ giúp cầm máu. Nếu có mụn nhọt, dùng rau muống tươi đánh nhuyễn với mật ong đắp vào chỗ đau cũng rất tốt. Cải xoong giúp ta ăn ngon miệng, tẩy độc, lợi tiểu, cung cấp nhiều chất xơ có tác dụng tốt đối với dạ dày. Canh cải xoong ngon, bổ, mát lại có tác dụng giải nhiệt. Rau húng là cây ăn lá quen thuộc được sử dụng làm rau gia vị. Nó có mùi thơm, hơi cay, lá nhỏ, nhọn, thân tím và hoa màu hồng tím. Có giá trị dinh dưỡng và kinh tế, được trồng phổ biến ở các nước Nam và Đông Nam Á. Rau húng bao gồm nhiều loại như húng quế, húng chanh, húng bạc hà, húng láng… Đặc biệt trong số đó, rau húng quế là loại rau có giá trị kinh tế cao. Nó thường được sử dụng để sản xuất tinh dầu, có tác dụng trị ho, cảm cúm, nhức đầu, chữa đau nhức mỏi… Mặt khác húng quế cũng là nguồn cung cấp nhiều vitamin và khoáng chất cho cơ thể. Trong thời gian gần đây, sản xuất và tiêu thụ rau đang đối mặt với vấn đề hết sức nghiêm trọng, đó là sự mất an toàn trong các sản phẩm rau xanh. Số vụ ngộ độc thực phẩm từ rau có xu hướng ngày càng gia tăng. Hiện tượng rau không an toàn, chứa nhiều KLN và hóa chất bảo vệ thực vật tồn dư vượt quá mức cho phép đang là vấn đề nóng và là mối quan tâm đặc biệt của cộng đồng cũng như 6
các cơ quan quản lý. Trong luận văn này chúng tôi lựa chọn rau húng quế để nghiên cứu và đánh giá mức độ an toàn thực phẩm. 1.1.2. Đặc tính sinh học rau húng quế ◾ Cây Húng quế (Ocimum basilicum L.) Ngành Ngọc Lan (Magnoliophyta) » Lớp Ngọc Lan (Magnoliopsida) » Phân Lớp Hoa Môi (Lamiidae) » Bộ Hoa môi (Lamiales) » Họ Bạc hà (Lamiaceae) » Chi Ocimum. Húng quế có tên khoa học là Ocimum basilicum L. Tên đồng nghĩa là: O. Citriodorum Blanco; O. Americanum auct. non L. Tên nước ngoài là: Sweet basil, common basil, basilic (Anh); grand basilic, basilic cultivé, basilic des cuisinières, basilic aux sauces (Pháp). Húng quế( cả miền Nam và miền Bắc đều gọi như vậy) còn có nhiều tên gọi như là Húng chó, é quế, rau é hoặc Húng dổi. Hạt của cây Húng quế được gọi là hạt É. Hình 1: Hạt É và cây húng quế Húng quế là loại cây thân cỏ mọc hằng năm, thường cao từ 0,5 m đến 1,2 m phân nhánh, toàn cây có mùi thơm. Thân có mấu, thân non màu xanh có phớt tía hoặc màu tía. Lá đơn mọc đối chéo hình chữ thập. Phiến lá hình trứng nhọn ở đầu và đáy phiến hình nêm men dần xuống cuống, kích thước là 3-8×2-5 cm, màu xanh lục, mặt trên đậm hơn mặt dưới, bìa có răng cưa cạn ở 2/3 phía trên, nhiều đốm tuyến. Gân lá hình lông chim nổi rõ ở mặt dưới, có 6-8 cặp gân phụ hơi cong lên ở mép lá. Cuống lá màu xanh nhạt hình trụ hơi phẳng ở mặt trên dài 2-5cm. Cụm hoa ở ngọn cành kiểu chùm xim bó hoặc chùm xim biến dạng hình tháp. Kiểu chùm xim bó: 2 xim có 6 hoa mọc đối tạo thành vòng giả, khoảng cách giữa hai vòng giả 0,5-2 cm, các vòng giả tạo thành chùm dài 10- 30 cm. Dạng lá nhỏ, kích thước thay đổi nhỏ dần khi càng về phía ngọn của phát hoa, khoảng 0,5-1,8 x 0,3-1 cm, có lông, cuống ngắn. Hoa nhỏ màu trắng 7
hay hơi tím, không đều lưỡng tính, mọc thành chùm đơn hay phân nhánh. Cuống hoa màu xanh hoặc màu tía, hình trụ nhỏ, dài 0,2-0,5 cm, có lông, thường dựng đứng áp vào trục hoa. Rễ mọc nông, ăn lan trên mặt đất. 1.1.3. Giá trị dinh dưỡng rau húng quế Thành phần trong lá rau húng quế được tìm thấy trên cơ sở trọng lượng. [7] Bảng 1. Thành phần trong lá rau húng quế tính trên 100g Thành phần Giá trị (/100 g) Năng lượng 22 kilocalo Chất xơ 1,6 gram Protein 3,15 gram Vitamin A 264 microgram Vitamin B6 0,155 microgram Carbohydrate 2,65 gram Nước 92,06 gram Vitamin C 18 miligram Vitamin K 414,8 microgam Từ kết quả bảng 1 ta thấy thành phần dinh dưỡng trong rau húng quế chứa nhiều Vitamin A và Vitamin K. Lớn hơn gấp 3 lần trong cà chua và rau cải bắp. Ngoài ra hàm lượng năng lượng và nước cũng tương đối cao, cung cấp chất dinh dưỡng cho cơ thể. 8
1.2. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNG 1.2.1. Khái niệm kim loại nặng Có rất nhiều cách định nghĩa khác nhau về kim loại nặng (KLN), trong đó hai cách định nghĩa sau được xem là khá phổ biến. Định nghĩa theo phương diện hóa lý thì KLN được định nghĩa là những kim loại có khối lượng riêng từ 5g/cm3 trở lên. Còn về khía cạnh độc học thì, thuật ngữ “Kim loại nặng” chủ yếu được dùng để chỉ các kim loại có nguy cơ gây ra các tác động tiêu cực đối với môi trường [5,6,7]. Hình 1.1 bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Hình 2. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học KLN phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất. Chúng được phong hóa từ các dạng đất đá tự nhiên, tồn tại trong môi trường dưới dạng bụi hay hòa tan trong nước sông hồ, nước biển, sa lắng trong trầm tích. Trong vòng hai thế kỷ qua, các KLN được thải ra từ hoạt động của con người như: hoạt động sản xuất công nghiệp (khai khoáng, giao thông, chế biến quặng kim loại,..), nước thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nông nghiệp (hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ )… đã khiến cho hàm lượng KLN trong môi trường tăng lên đáng kể. Một số KLN rất cần thiết cho cơ thể sống và con người. Chúng là các nguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người. Sắt giúp ngừa bệnh thiếu máu, kẽm là tác nhân 9
quan trọng trong hơn 100 loại Enzyme. KLN có độc tính là các kim loại có tỷ trọng ít nhất lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nước [10]. Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào quá trình ion hóa trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể người). Các kim loại này bao gồm: Ni, Pb, As, Cd, Cu, Pt, Mn. Các KLN khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật gây độc tính. Nghiên cứu này tập trung vào 6 KLN đặc trưng cho tính chất độc hại của KLN, cũng như mức độ phổ biến và phân bố ô nhiễm của chúng hiện nạy. Đó là Asen (As), Chì (Pb), Cadimium (Cd), Sắt (Fe), Đồng (Cu) và Kẽm (Zn). Trong danh sách các chất độc hại thì Chì (Pb), Asen (As), và Cadimium (Cd) đứng hàng thứ nhất, ba và thứ sáu theo xếp loại hoạt tính của Mỹ. Trong phạm vi luận văn, tôi chỉ đề cập đến độc tính của sáu kim loại As, Cd, Pb, Fe, Cu và Zn. Bảng 2: Tóm tắt các nguyên tố kim loại cần phân tích Nhiệt độ Nhiệt Khối Số hiệu Nguyên tử lượng STT nguyên khối trung nóng độ sôi Độ âm Cấu hình electron riêng tử bình chảy(0C) (0C) điện (g/cm3) As Z=33 74,9 [Ar]4s23d104p3 615,4 817,2 5,7 2,18 Pb Z=82 207,2 [Xe]4f145d106s26p2 327,4 1737 11,3 2,33 Cd Z=48 112,4 [Kr]4d105s2 321,0 767,3 8,6 1,69 Zn Z= 30 65,3 [Ar]3d104s2 419,5 907,1 7,1 1,65 Cu Z= 29 63,5 [Ar]3d104s1 1084,6 2562 8,9 1,9 Fe Z= 26 55,8 [Ar] 3d6 4s2 1538 2862 6,98 1,8 1.2.2. Ảnh hưởng của KLN đối với con người ◾ Độc tính của As Lượng hấp thụ Asen vô cơ trung bình hàng ngày từ nước tương đương với lượng từ thực phẩm, hấp thụ từ không khí không đáng kể. Bình quân lượng tiếp nhận asen ở mỗi người từ 3 nguồn trên hàng ngày bao gồm xấp xỉ 40µg từ thực phẩm (trong đó 10µg As vô cơ), xấp xỉ 10µg từ nước ăn uống, và < 1µg từ không khí. Từ lâu asen vô cơ được xem là chất gây ung thư 10
cho người và đã được IARC xếp vào nhóm 1. Tỷ lệ mắc ung thư da tương đối cao và có thể các ung thư khác gia tăng theo liều lượng asen và tuổi đời đã được ghi nhận ở những cụm dân cư uống nước có nồng độ asen cao. Asen không thể hiện đặc tính gây ung thư trong những thử nghiệm sinh học hạn định ở các loài động vật có sẵn, nhưng nó cho kết quả dương tính trong những nghiên cứu được nhằm đánh giá tăng trưởng khối u. Asen cũng không biểu hiện là chất gây đột biến gen ở vi khuẩn và động vật có vú, mặc dù nó có làm rối loạn nhiễm sắc thể trong một số tế bào được nuôi cấy, bao gồm cả các tế bào con người. Các hợp chất As (V) và Asen hữu cơ vào cơ thể được nhanh chóng được đào thải qua thận. Asen vô cơ được tích tụ ở da, xương và cơ. Thời gian bán thải sinh học của Asen là từ 2 đến 40 ngày. Asen (III) được thải ra khỏi cơ thể qua nước tiểu dưới dạng Asen (III) và Asen (V) không metyl hóa và đồng thời bởi cơ chế giải độc của gan : biến chúng thành monometyl asinic axit và dimethyl asinic axit. ◾Độc tính của Chì (Pb) Chì là một kim loại nặng được biết đến từ lâu. Nó được sử dụng rộng rãi và dễ xâm nhập vào cơ thể con người qua chuỗi thức ăn (65%), nước (20%) và không khí (15%). Thức ăn thường có nguy cơ chứa một lượng chì bao gồm trái cây, rau củ, thịt, ngũ cốc, thức ăn biển, nước uống nhẹ và rượu. Chì xâm nhập vào nước uống do sự ăn mòn của đường ống đối với những nguồn nước có tính axit nhẹ. Nó có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể. Có thể gây ra một vài ảnh hưởng không mong muốn như: - Giảm khả năng tổng hợp huyết sắc tố và bệnh thiếu máu - Huyết áp cao - Tổn thương thận, não và suy giảm hệ thần kinh trung ương - Giảm khả năng sinh sản của đàn ông - Giảm khả năng học tập của trẻ em. - Chì có thể xâm nhập vào bào thai, nó phá hủy hệ thần kinh trung ương và não trẻ còn trong bào thai. - Ảnh hưởng của chì đến môi trường 11
Chì xuất hiện tự nhiên trong môi trường. Tuy nhiên, hầu hết nồng độ chì được tìm thấy trong môi trường là do hoạt động của con người. Vì ứng dụng của chì trong xăng dầu do đó muối chì thải vào môi trường qua khói xe, những hạt lớn sẽ rơi xuống đất ngay lập tức gây ô nhiễm đất và nước bề mặt. ◾Độc tính của Cadimi (Cd) Cd xâm nhập vào cơ thể nguời qua con đường ăn uống. Một số thực phẩm như gan, nấm, sò hến, bột cacao và rong biển khô chứa một lượng Cd khi vào cơ thể người sẽ làm tăng nồng độ Cd do tích tụ theo thời gian. Cd dễ dàng xâm nhập vào cơ thể của những người làm việc gần nguồn thải nguy hại hoặc những nhà máy có thải Cd vào môi trường không khí. Khi hít phải Cd sẽ ảnh hưởng đến phổi, thậm chí có thể gây tử vong. Đầu tiên Cd sẽ vận chuyển tới gan theo máu, tại đây kết hợp với protein tạo thành dạng phức sau đó vận chuyển vào thận. Theo một số nghiên cứu đã thông báo thì thông thường con người hấp phụ Cd khoảng 25÷200mg trong một ngày chủ yếu qua thực phẩm nhưng 40÷50mg/ngày thì hầu như là an toàn. ◾Độc tính của Kẽm (Zn) Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn chặn sự hấp thu đồng và sắt. Ion kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao đối với thực vật, động vật không xương sống, và thậm chí là cả động vật có xương sống. Axít dịch vị chứa axít clohydric, mà hàm lượng kẽm kim loại trong đó dễ hòa tan trong đó gây ăn mòn kẽm clorua. Có bằng chứng về sự thiếu hụt đồng khi uống ở mức thấp một lượng kẽm 100–300 mg/ngày; một thử nghiệm gần đây cho thấy số người nhập viện cao hơn liên quan đến các biến chứng tiết niệu so với "thuốc trấn an" trong số đàn ông lớn tuổi uống 80 mg/ngày. USDA RDA khuyến khích uống 11 và 8 mg Zn/ngày theo thứ tự đối với đàn ông và phụ nữ. Thậm chí ở các mức thấp hơn, gần với tiêu chuẩn RDA, có thể can thiệp với việc uống đồng và sắt, chống lại ảnh hưởng của cholesterol. Hàm lượng kẽm vượt quá 500 ppm trong đất gây ra khả năng hấp thụ các kim loại cần thiết khác của thực vật, như sắt và mangan. Có những tình huống gọi là sự run kẽm hay ớn lạnh kẽm sinh ra do hít phải các dạng bột ôxít kẽm nguyên chất. 12
◾Độc tính của đồng (Cu) Đồng được biết đến là một nguyên tố thiết yếu cho một số loài động vật. Nhưng nếu ở hàm lượng cao đồng sẽ gây độc. Đồng hợp chất rất độc hại cho cây trồng, động vật và con người. Đồng ảnh hưởng đến các hormon, các màng tế bào và các enzyme. Chất thải chứa đồng gây kích ứng đường hô hấp và có thể gây viêm phổi, khi tiếp xúc với đồng và các hợp chất của nó có thể dẫn đến sự phát triển của bệnh viêm da. Đồng cacbonyl Cu(CO)4: là một khí độc hại vô cùng và tiếp xúc không được vượt quá 0,007 mg/m3. Ảnh hưởng của sự hấp thụ số lượng quá lớn đồng sẽ dẫn đến những hậu quả sau đây cho con người: Bệnh ung thư phổi, ung thư thanh quản và ung thư tuyến tiền liệt. Chóng mặt và khó chịu sau khi tiếp xúc với khí Đồng. ◾Độc tính của Sắt (Fe) Sắt là một thành phần quan trọng, sắt có tác dụng trong tổng hợp hemoglobin (chất vận chuyển oxy cho các tế bào trong cơ thể) và myoglobin (chất dự trữ oxy cho cơ thể). Ngoài ra sắt còn tham gia vào thành phần một số enzyme oxy hoá khử như catalase, peroxydase và các cytochrome ( những chất xúc tác sinh học quan trọng trong cơ thể). Nó đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra năng lượng oxy hoá, vận chuyển oxy, hô hấp của ty lạp thể và bất hoạt các gốc oxy có hại. Đặc biệt đối với những phụ nữ mang thai, sắt giúp tạo nên một thai kỳ khỏe mạnh và an toàn. Để đảm bảo đủ nhu cầu sắt trong thời kỳ mang thai, cơ thể người phụ nữ phải có lượng sắt dự trữ, ít nhất là 300 mg trước khi mang thai. Môi trường sống ở Việt Nam hiện rất ô nhiễm, khói bụi có hàm lượng chì rất cao. Do đó những đứa trẻ thiếu sắt thì nguy cơ ngộ độc chì rất cao, dễ tổn thương cho hệ thống tái tạo máu và hệ thần kinh trung ương. Đối tượng chính hay bị thiếu sắt thường gặp nhất ở phụ nữ, đặc biệt là ở phụ nữ có thai và trẻ em. 1.2.3. Vai trò của kim loại đối với cây trồng Nhiều nguyên tố kim loại có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của sinh vật, trung bình hàm lượng kim loại trong sinh khối khô của sinh vật khoảng từ 1 đến 100ppm. Ở hàm lượng cao hơn thường gây độc hại cho sinh vật. Khoảng cách từ đủ đến dư thừa là rất hẹp. Một vài kim loại như: Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Zn là những nguyên tố cần thiết trong thực 13