Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây “Đơn đất” bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

34
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận văn nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm ba kim loại nặng trong cây xem có vượt quá tiêu chuẩn cho phép hay không và có đảm bảo an toàn cho người sử dụng không. Trên cơ sở đó, cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ công tác dược liệu, y học và các cơ quan liên quan. 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 Hoá học: Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây “Đơn đất” bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHẠM THỊ THÚY LAN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG CÂY ĐƠN ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên-2018
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC PHẠM THỊ THÚY LAN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG CÂY ĐƠN ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Hoàng Lâm Thái Nguyên-2018
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Hoàng Lâm đã trực tiếp giao cho em đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ bộ môn Hoá Phân Tích, Ban Chủ nhiệm khoa Hoá học, trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã giúp em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm kiểm soát bệnh tật tỉnh Thái Nguyên, anh chị Khoa xét nghiệm – CĐHA – TDCN đã tạo điều kiện giúp đỡ em về cơ sở vật chất, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm phần thực nghiệm của đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tác giả luận văn Phạm Thị Thúy Lan i
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN................................................................................................................... i DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... iv DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ v DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 3 1.1. Giới thiệu về cây đơn đất ........................................................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm thực vật ................................................................................................... 3 1.1.2. Nguồn gốc và phân bố ............................................................................................ 4 1.1.3. Công dụng của cây “Đơn đất” trong y học Phương Đông ...................................... 5 1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen, Cadimi và Chì ........................................................... 6 1.2.1. Asen ........................................................................................................................ 6 1.2.2. Cadimi ..................................................................................................................... 8 1.2.3. Chì ......................................................................................................................... 11 1.3. Một số phương pháp xác định Asen, Cadimi và Chì ............................................... 13 1.3.1. Các phương pháp hoá học ..................................................................................... 14 1.3.2. Phương pháp phân tích công cụ. ........................................................................... 16 1.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ........................................................... 19 1.4.1. Một số phép đo phổ thông dụng ........................................................................... 22 1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích và xác định Asen, Cadimi, Chì. ...................... 22 1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc có tính oxi hóa mạnh). ............................. 23 1.5.2. Phương pháp xử lý khô ......................................................................................... 24 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .................. 25 2.1. Thiết bị, hóa chất, dụng cụ ....................................................................................... 25 2.1.1. Thiết bị .................................................................................................................. 25 2.1.2. Dụng cụ ................................................................................................................. 25 2.1.3. Hoá chất ................................................................................................................ 25 2.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 25 2.2.1. Trang bị của phép đo ............................................................................................ 26 2.2.2. Phương pháp đường chuẩn ................................................................................... 28 2.2.3. Phương pháp thêm chuẩn ...................................................................................... 29 2.2.4. Lấy mẫu và bảo quản mẫu .................................................................................... 31 2.2.5. Xử lý mẫu ............................................................................................................. 32 2.2.6. Xác định hàm lượng kim loại Asen, Cadimi và Chì trong cây “Đơn đất”. .................. 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ....................................... 35 3.1. Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của As, Cd, Pb ...................................... 35 ii
3.2. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS .......................................... 37 3.2.1. Khảo sát khoảng tuyến tính của nồng độ các kim loại ......................................... 37 3.2.2. Xây dựng đường chuẩn của As, Cd, Pb ................................................................ 41 3.3. Đánh giá sai số, độ lặp và giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp ............................................................................................................. 44 3.3.1. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp ..................................................... 44 3.3.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo GF-AAS ................. 48 3.4. Phân tích mẫu thực tế bằng phương pháp đường chuẩn ................................................. 50 3.4.1. Kết quả xác định hàm lượng kim loại nặng theo phương pháp đường chuẩn ...... 50 3.4.2. Xác định hàm lượng kim loại bằng phương pháp thêm chuẩn ............................. 54 KẾT LUẬN .................................................................................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 58 iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tên đầy đủ 1 AAS Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử) 2 Abs Absorbance (Độ hấp thụ) 3 AES Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử) 4 F-AAS Flame- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa) 5 GF-AAS Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) 6 HCL Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng) 7 HPLC High Performance Liquid Chromatography (Sắc kí lỏng hiệu năng cao) 8 ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical EmissionSpectroscopy (Quang phổ phát xạ quy nạp plasma) 9 UV – VIS Ultra Violet – Visible 10 LOD Limit of detection (Giới hạn xác định) 11 LOQ Limit of quantitication (Giới hạn định lượng) 12 ppb Part per billion Phần tỷ 13 ppm Part per million Phần triệu iv
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hình ảnh cây “Đơn đất” (Wedelia chinensis) .............................. 3 Hình 1.2. Hình ảnh hoa “Đơn đất” ............................................................... 4 Hình 1.3. Sơ đồ khối thiết bị AAS ............................................................ 21 Hình 2.1. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS – 6300 ....... 26 Hình 2.2. Nguyên tắc cấu tạo của máy đo AAS ......................................... 27 Hình 2.3. Đồ thị của phương pháp đường chuẩn ........................................ 29 Hình 2.4. Đồ thị của phương pháp thêm chuẩn .......................................... 30 Hình 2.5. Hình ảnh lò vi sóng phá mẫu C – 9000 ....................................... 33 Hình 3.1. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Asen............................... 39 Hình 3.2. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cadimi ........................... 40 Hình 3.3. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Chì ................................. 41 Hình 3.4. Đường chuẩn của Asen ............................................................... 41 Hình 3.5. Đường chuẩn của Cd ................................................................... 42 Hình 3.6. Đường chuẩn của Chì.................................................................. 43 v
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Bảng hằng số vật lí của Asen........................................................ 7 Bảng 1.2.Bảng hằng số vật lí của Cadimi ..................................................... 9 Bảng 1.3. Bảng hằng số vật lí của Chì ........................................................ 11 Bảng 2.1. Các mẫu cây “Đơn đất” tươi lấy tại địa điểm: xã Kỳ Úc – Chấn Hưng – Tiên Lãng – Hải Phòng và Bảo tàng Dân tộc học tỉnh Thái Nguyên31 Bảng 2.2. Chương trình gia nhiệt của lò vi sóng phá mẫu đối với mẫu cây “Đơn đất” .................................................................................................... 34 Bảng 3.1. Các điều kiện đo phổ của As ...................................................... 35 Bảng 3.2. Các điều kiện đo phổ của Cd ...................................................... 36 Bảng 3.3. Các điều kiện đo phổ của Pb ...................................................... 37 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của As ................. 38 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cd ................. 39 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb.................. 40 Bảng 3.7. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo As ........ 45 Bảng 3.8. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Cd ........ 46 Bảng 3.9. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Pb ........ 47 Bảng 3.10. Kết quả xác định nồng độ As trong mẫu theo đường chuẩn .... 51 Bảng 3.11. Kết quả xác định nồng độ Cd trong mẫu theo đường chuẩn .... 51 Bảng 3.12. Kết quả xác định nồng độ Pb trong mẫu theo đường chuẩn .... 52 Bảng 3.13. Kết quả tính nồng độ As, Cd, Pb trong mẫu cây ...................... 53 Bảng 3.14. Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng trong mẫu rau, quả khô và chè.................................................................................................... 54 Bảng 3.15. Mẫu thêm chuẩn ....................................................................... 54 Bảng 3.16. Kết quả phân tích As bằng phương pháp thêm chuẩn .............. 55 Bảng 3.17. Kết quả phân tích Cd bằng phương pháp thêm chuẩn.............. 55 Bảng 3.18. Kết quả phân tích Pb bằng phương pháp thêm chuẩn .............. 55 vi
MỞ ĐẦU Cây “Đơn đất” có tên khoa học là Wedelia chinensis (W. Chinensis), thuộc họ Cúc (Asteraceae). Cây còn có các tên gọi khác nhau theo từng vùng, miền như: đơn buốt, đơn kim… Theo Đông y, cây “Đơn đất” có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc thường dùng để chữa các bệnh nhiễm trùng đường hô hấp, viêm họng, viêm ruột thừa … Nhân dân các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam thường sử dụng lá, thân và rễ cây “Đơn đất” để nấu nước tắm cho trẻ em, trẻ sơ sinh và bà mẹ sau sinh con để trị mẩn ngứa. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì ô nhiễm môi trường là vấn đề mà ta cần quan tâm, lưu ý hơn. Việc sử dụng các loại hoá chất như thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu hay chất thải công nghiệp dẫn đến ô nhiễm nguồn nước, môi trường đất và không khí. Các loại cây dùng làm thuốc, đặc biệt là những cây mọc tự nhiên bị nhiễm kim loại nặng như As, Cd, Cu, Hg, Pb, Zn …. ngày càng nghiêm trọng. “Đơn đất” là một trong số những loại cây này. Theo tôi, chúng ta không nên chỉ quan tâm nghiên cứu các hoạt chất có tác dụng sinh học tốt với sức khoẻ con người, mà cần kiểm tra khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng có trong thực phẩm, nhất là đối với những cây, cỏ được sử dụng trực tiếp làm thuốc chữa bệnh như cây “Đơn đất”. Để xác định hàm lượng kim loại nặng trong các cây thực vật, ta có thể dùng phương pháp cực phổ, phương pháp điện phân, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp sắc kí, phương pháp trắc quang … Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là một trong những phương pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phù hợp với việc xác định vi lượng các kim loại nặng trong cây rau. 1
Vì hai lí do chính đã nêu trên, tôi chọn đề tài: “ Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây “Đơn đất” bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử” để phân tích, kiểm tra hàm lượng kim loại Asen, Cadimi, Chì trong cây “Đơn đất”. Từ kết quả thu được, ta so sánh với qui chuẩn Việt Nam nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm ba kim loại nặng trong cây xem có vượt quá tiêu chuẩn cho phép hay không và có đảm bảo an toàn cho người sử dụng không. Trên cơ sở đó, cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ công tác dược liệu, y học và các cơ quan liên quan. 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY ĐƠN ĐẤT Cây “Đơn đất” có tên khoa học là Wedelia chinensis (W. Chinensis), thuộc họ Cúc (Asteraceae). Tác giả Lê Kim Biên đã viết trong cuốn “Thực vật chí Việt Nam – Họ Asteraceae”, Nxb Khoa học và Kỹ thuật năm 2007 là cây còn có các tên gọi khác nhau theo từng vùng, miền như: đơn buốt, đơn kim và cây này rất dễ bị nhầm lẫn với cây sài đất [1, 2]. Hình 1.1. Hình ảnh cây “Đơn đất” (Wedelia chinensis) 1.1.1. Đặc điểm thực vật Cũng trong cuốn “Thực vật chí Việt Nam – Họ Asteraceae”, theo ông Lê Kim Biên thì “Đơn đất” là một loại cỏ mọc hằng năm, thân cao 0,4 – 1 m. Thân màu xanh có lông trắng cứng nhỏ. Lá mọc đối, gần như không cuống, phiến lá kép gồm ba lá chét. Lá chét hình mác, phía đáy hơi tròn, mép lá có răng cưa to thô, sần sùi có lông ngắn màu trắng hoặc dài hơn. Cụm hoa hình đầu, màu vàng, mọc ở nách lá hay ở đầu cành, mọc đơn độc 3
hay từng đôi một. Quả bế hình thoi, ba cạnh, không đều, dài 1cm, trên có rãnh chạy dọc [3 - 6]. Hình 1.2. Hình ảnh hoa “Đơn đất” 1.1.2. Nguồn gốc và phân bố Trong cuốn “Compounds from Wedelia chinensis synergistically suppress androgen activity and growith in prostate cancer cells” của các tác giả Lin F. M., Chen L. R., Lin E. H., Chen H. Y., Tsai M. J có viết “Đơn đất” là một loại thực vật thân thảo được tìm thấy ở những nơi ẩm ướt như Uttar Pradesh, Assam, Arunachal Pradesh và dọc tất cả các khu vực ven biển của Bengal, Myanma, Konkan, Trung Quốc và Nhật Bản. Ngoài ra, còn thấy mọc ở Ấn Độ, Thái Lan, Philipin [1, 7]. Trong “Tạp chí Hóa học và Ứng dụng”, với bài viết “Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu cây Đơn đất”, các thầy cô Phạm Thế Chính, Phạm Thị Thắm, Dương Nghĩa Bang, Dương Thị Hoạt cho chúng ta biết rằng ở Việt Nam, cây “Đơn đất” phân bố rộng rãi khắp nơi ở miền Bắc và Miền Trung nước ta như: Hà Giang, Cao Bằng, Phú Thọ, Vĩnh 4
Phúc, Hà Nội, Hòa Bình, Hải Phòng, Gia Lai, Lâm Đồng…vv. Trừ vùng núi cao lạnh như: Sa Pa (Lào Cai), Sìn Hồ (Lai Châu), Phó Bảng (Hà Giang) không thấy có cây “Đơn đất” [1, 8]. 1.1.3. Công dụng của cây “Đơn đất” trong y học Phương Đông Năm 2005, NxbY học đã xuất bản cuốn “Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” của GS–TS. Đỗ Tất Lợi. Theo ông thì trong Đông y, cây “Đơn đất” có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, khu phong, hoạt huyết, tan máu ứ. “Đơn đất” thường dùng để chữa các bệnh sốt rét, đau nhức xương khớp, tiêu hóa kém, viêm dạ dày – ruột, viêm gan truyền nhiễm, viêm ruột thừa, viêm họng, nhiễm trùng đường hô hấp. Nó còn có mặt trong nhiều bài thuốc dân tộc được dùng ngoài chữa chấn thương sưng đau, rắn cắn, nhọt lở [4]. Nhân dân các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam thường sử dụng lá, thân và rễ cây “Đơn đất” để nấu nước tắm cho trẻ em, trẻ sơ sinh và bà mẹ sau sinh con để trị mẩn ngứa. Ngoài ra, theo kinh nghiệm của nhân dân Trung Quốc (Trung Quốc dược dụng thực vật đồ giám, 1960:146). “Đơn đất” có tác dụng chữa lỵ, yết hầu, cổ họng sưng đau, nấc. Còn có tác dụng giải độc, giải nhiệt. Dùng ngoài chữa bọ cạp, nhện, rắn cắn. Gần đây tại Trung Quốc có kinh nghiệm dùng cây “Đơn đất” để chữa viêm ruột thừa có kết quả [4]. Theo một số tài liệu nước ngoài như “Flora of Tamilnadu–canatic, Trichirapalli: St. Josephs”, College, Mathew KM (1983) và Meena A. K., Rao M. M., Meena R. P., Panda P., Renu (2011), “Pharmacological and phytochemical evidences for the plants of Wedelia Genus-A review”, Asian J. Pharm. Res., 1 (1), một số tài liệu, lá cây “Đơn đất” được sử dụng trong điều trị thận rối loạn chức năng, chữa vết thương và rong kinh [9]. Lá của nó còn được dùng để điều trị các rối loạn về da, ho, nhức đầu, rụng tóc, tăng cường hệ thống thần kinh, thiếu máu, rối loạn hệ tiêu hóa, được sử 5
dụng trong nhuộm tóc màu xám và trong việc thúc đẩy sự phát triển của tóc. Ngoài ra, lá được sử dụng để chữa các bệnh về viêm khớp, thấp khớp, gút rất tốt [10]. 1.2. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ ASEN, CADIMI VÀ CHÌ 1.2.1. Asen Có rất nhiều tài liệu viết về asen, trong đó điển hình là cuốn sách “Hoá vô cơ Tập – 2” của thầy Hoàng Nhâm do NXB Giáo dục xuất bản năm 2001 và Ashley Senn, Paul Milham (2007), "Managing cadmium in vegetables", NSW Department of Primary Industries' Plant Health Doagnostic and Analytical Services, 04/2007, ở đây asen được giới thiệu rất rõ theo từng đề mục. * Trạng thái tự nhiên của asen [11, 12] As là nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố quen thuộc trên trái đất và chiếm khoảng 10-4 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất. Asen ít tồn tại ở dạng nguyên chất trong tự nhiên mà tồn tại ở dạng hợp chất với một hay nhiều nguyên tố khác, asen ở dạng hợp chất hữu cơ ít độc hơn asen ở dạng hợp chất vô cơ. Trên vỏ trái đất, asen được phân bố với nồng độ trung bình khoảng 2mg/kg. Asen có trong đất, nước, không khí, đá và một số sinh vật. Asen có 4 trạng thái oxi hóa: -3; 0; +3;+5. Asen dễ tạo sunfua với lưu huỳnh và là nguyên tố cancofil. Asen tạo hợp chất với telua, selen và đặc biệt với bạc, đồng, niken, sắt ... Asen có khoảng 140 khoáng vật độc lập trong đó 35% là sunfua, 60% là asenat. Các khoáng vật quan trọng nhất của asen là: Rialga (AsS), Asenopirit (FeAsS), Ocpirmen (As2S3) ... Asen còn kết hợp với các nguyên tố khác hay thay thế lưu huỳnh trong Smartina (As2Co), Lơlingit (FeAs2) để tạo thành các loại hợp chất này ở nhiệt độ thấp. 6
* Tính chất vật lí [11, 12] Là một á kim có màu xám kim loại, asen hay còn được gọi là thạch tín gây ngộ độc mạnh, nó rất giòn, kết tinh dạng tinh thể. Albertus Magnus (Đức) lần đầu tiên viết về asen vào năm 1250. Asen có thù hình dạng không kim loại và dạng kim loại. Khi ngưng tụ hơi của nó asen tạo nên dạng không kim loại, nó là chất rắn màu vàng và chuyển nhanh thành bột dưới tác dụng của ánh sáng nhiệt độ thường. Asen dạng kim loại có màu xám và bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành bột, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, asen rất độc và thể hơi của nó có mùi tỏi. Bảng 1.1. Bảng hằng số vật lí của asen Bán kính nguyên tử (A0) 1,25 Cấu hình electron [Ar]3d104s24p3 Khối lượng nguyên tử (đvC) 74,92 Nhiệt độ sôi (oC) 610 Nhiệt độ nóng chảy (oC) 817 Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 10,5 * Tính chất hóa học [11, 12] Asen là nguyên tố vừa có tính phi kim vừa có tính kim loại. Asen có hóa tính giống tính chất của phi kim, có lí tính giống tính chất của kim loại. Asen tạo thành As2O3 màu trắng khi đun nóng trong không khí: 3O2 + As → As2O3 Asen ở dạng bột bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua: 3Cl2 + 2As → 2AsCl3 As tạo nên asenua khi được đun nóng với S, Br, kim loại kiềm thổ, kim loại kiềm hay một số kim loại khác: 7
3M + 2As → M3As2 (đun nóng, M = Mg, Ca, Cu) M + 2As → MAs2 (đun nóng, M = Zn, Ca, Fe) M + As → MAs (đun nóng, M = Ga, In, Al, La) Asen tan trong HNO3 đặc, kiềm, cường thủy, chất ôxi hóa điển hình nhưng không phản ứng với nước hoặc axit loãng: 3HClđ + HNO3đ + As → AsCl3 + NO↑ + H2O 5 HNO3 + 2 H2O + As → 3 H3AsO4+ 5 NO↑ 6 NaOH + As → 2NaAsO3 + 2H2 * Tác dụng sinh hoá [13, 14] Cùng với bài viết trong cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của PGS–TS. Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản năm 2003, Agency for Toxic Substances and Disease Registry – ATSDR (2000), “Toxicological profile for manganese”, Department of Health and Human Services, Public Health Service, Atlanta, GA:U.S cũng giới thiệu về tác dụng sinh hóa của asen như sau: là một á kim về mặt hoá học, còn về mặt sinh học thì As có trong danh mục các chất độc hại cần kiểm soát được xếp cùng hàng với các kim loại nặng. Asen là chất độc gây ra 19 bệnh khác nhau trong đó có ung thư phổi, da, ruột và bàng quang. Các triệu chứng khi nhiễm độc As là tác động đến hệ thần kinh ngoại biên, tăng sừng hóa, sậm màu da và ung thư, nó ảnh hưởng xấu đến sức khỏe như gây ra bệnh đái tháo đường, chứng to chướng gan, cao huyết áp, viêm cuống phổi, bệnh tim, các bệnh về đường hô hấp ... As ở dạng hữu cơ có độc tính thấp hơn nhiều so với As ở dạng vô cơ. Trong các hợp chất có chứa As thì hợp chất chứa As(V) có độc tính thấp hơn As(III), tuy nhiên trong cơ thể động vật As(V) có thể bị khử về As(III), sau đó As(III) tác động vào nhóm – SH của các enzim gây ra ức chế hoạt động của men. 1.2.2. Cadimi 8
Cũng trong cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của PGS–TS. Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản năm 2003, chúng ta hiểu rõ hơn về cadimi theo các đề mục: * Trạng thái tự nhiên của cadimi [13] Trong tự nhiên, Cd bền vững là Cd(II). Trong vỏ Trái đất trữ lượng của cadimi là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tương ứng. Cadimi có khoáng vật chính là grenokit (CdS) nó thường ở lẫn với khoáng vật của thủy ngân là xinaba hay thần sa (HgS) và của kẽm, khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng. * Tính chất vật lí [13] Cadimi là kim loại có màu trắng bạc, dễ nóng chảy, mềm. Nó dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim nếu để ở trong không khí ẩm. Bảng 1.2.Bảng hằng số vật lí của cadimi Bán kính nguyên tử (A0) 1,56 Cấu hình electron [Kr]4d105s2 Thế điện cực chuẩn (V) -0,402 Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 8,99 Khối lượng nguyên tử (đvC) 112,411 Cấu trúc tinh thể Lục giác bó chặt Nhiệt độ sôi (oC) 767 Nhiệt độ nóng chảy (oC) 321,07 * Tính chất hóa học [13] Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Cd bền ở nhiệt độ thường khi ở trong không khí ẩm nhờ màng oxit bảo vệ, nếu ở nhiệt độ cao cadimi cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm: O2 + 2Cd → 2CdO 9
Cadimi tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua và tác dụng với các nguyên tố phi kim loại khác như photpho, lưu huỳnh, selen …: Cd + S → CdS Cadimi bền với nước ở nhiệt độ thường vì có màng oxit bảo vệ, cadimi khử hơi nước biến thành oxit ở nhiệt độ cao: Cd + H2O → CdO + H2 ↑ Với axit không phải là chất oxi hoá (ví dụ HCl), cadimi tác dụng dễ dàng giải phóng khí hiđro: Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑ Trong dung dịch thì: Cd+ H2O + H3O+ → [Cd(H2O)2]]2+ + 1/2H2↑ * Tác dụng sinh hóa [13, 15, 16] Cùng với cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của PGS–TS. Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản năm 2003, thì EU (2001), Commision Regulation (ED) (No 466/2001). “Setting maximum levels for certain contaminants in food stuffs” và Goku M.Z.L, Akar M, Cevik F, Findik O. (2003), “Bioacumulation of some heavy metal (Cd, Fe, Zn, Cu) in two Bivalvia Species”, Faculy of Fisheries, Cukurova University, Adana, Turkey, 89 – 93 cho chúng ta biết thêm nhiều hơn về tác dụng sinh hóa của cadimi. Cadimi là nguyên tố rất độc, nó thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau và có thời gian bán huỷ sinh học khoảng từ 20 – 30 năm. Nhiễm độc cadimi gây nên bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, kim loại này gây ra thiếu máu, đau thận và phá huỷ tuỷ xương. Trong cơ thể con người, phần lớn cadimi thâm nhập vào được đào thải ở thận và giữ lại khoảng 1% do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein. Zn là kim loại có trong thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nhưng cadimi lại có khả năng thay thế Zn, nó gây ra rối loạn tiêu 10
hoá, rối loạn chức năng thận, tăng huyết áp, thiếu máu, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư. 1.2.3. Chì Để giới thiệu với bạn đọc về kim loại chì, thầy Hoàng Nhâm đã viết trong cuốn “Hoá vô cơ Tập – 2” do NXB Giáo dục xuất bản năm 2001 viết các tiêu mục sau: * Trạng thái tự nhiên [11] Trong vỏ Trái đất, chì chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng và tồn tại trong 170 khoáng vật khác nhau. Khoáng vật quan trọng nhất là cerussite (PbCO3), galena (PbS) và anglesite (PbSO4) với % hàm lượng chì trong đó lần lượt là 77%, 88% và 68%. * Tính chất vật lí [11] Chì là kim loại nặng, có ánh kim, màu xanh xám, mềm. Do bị oxi hóa nên bề mặt chì thường bị mờ đục. Bảng 1.3. Bảng hằng số vật lí của chì Cấu hình electron [Xe]4f145d106s26p2 Bán kính nguyên tử (A0) 1,75 Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 7,42 Thế điện cực chuẩn (V) -0,126 Nhiệt độ nóng chảy (oC) 327 Nhiệt độ sôi (oC) 1737 Khối lượng nguyên tử (đvC) 207,21 Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm diện * Tính chất hóa học [11] Chì tương đối hoạt động về mặt hoá học. Trong không khí, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh phủ bên trên mặt ngăn không cho chì 11
bị oxi hoá tiếp nữa, nếu trong nước, lớp màng oxit bao bọc bên ngoài bị tách dần, chì tiếp tục bị tác dụng: 2Pb + O2 → 2PbO Chì tác dụng với halogen và nhiều nguyên tố phi kim loại khác: Pb + X2 → PbX2 Chì tan được trong các axit do có thế điện cực âm. Thực tế thì chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit sunfuric dưới 80% và axit clohiđric loãng vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbSO4; PbCl2). Với dung dịch axit đậm đặc hơn, lớp muối khó tan của chì có thể tan được vì đã chuyển thành hợp chất tan: PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2 PbCl2 + 2HCl → H2PbCl4 Với bất kỳ nồng độ nào của axit nitric, chì tương tác như một kim loại: 8HNO3loãng + 3Pb → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chì có thể tương tác với nước khi có mặt của oxi và có thể tan trong axit axetic hay các axit hữu cơ khác: 2Pb + 2H2O + O2 → 2Pb(OH)2 2Pb + O2 + 4CH3COOH → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Chì tác dụng với dung dịch kiềm khi đun nóng, giải phóng hiđro: Pb + 2H2O + 2KOH → K2[Pb(OH)4] + H2 * Tác dụng sinh hóa [13] Để bổ sung thêm hiểu biết về tác dụng sinh hóa cho bạn đọc, PGS– TS. Trịnh Thị Thanh cũng giới thiệu cho chúng ta nhiều tác hại khi bị nhiễm chì thông qua cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2003. Trong cơ thể sinh vật, chì là nguyên tố không cần thiết. Thực phẩm, không khí, nước ... đều rất nguy hiểm khi bị ô nhiễm chì. Với con người, 12