intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Xác định hàm lượng asen trong thực phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG-AAS) và xác nhận lại bằng ICP-MS

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST
Báo xấu
33
lượt xem 5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xác định lại hàm lượng asen trên các mẫu nghiên cứu bằng phương pháp ICP-MS, phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao hơn. So sánh kết quả phân tích bằng phương pháp nghiên cứu với kết quả phân tích bằng phương pháp ICP-MS để đánh giá độ đúng của phương pháp. 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 Khoa học Hoá học: Xác định hàm lượng asen trong thực phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG-AAS) và xác nhận lại bằng ICP-MS

  1. ĐẠI ĐẠIHỌC HỌC THÁI THÁI NGUYÊN NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CAO VĂN ĐÔNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG ASEN TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG KĨ THUẬT HIDRUA HÓA (HVG-AAS) VÀ XÁC NHẬN LẠI BẰNG ICP-MS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên - 2013
  2. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CAO VĂN ĐÔNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG ASEN TRONG THỰC PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG KĨ THUẬT HIDRUA HÓA (HVG-AAS) VÀ XÁC NHẬN LẠI BẰNG ICP-MS Chuyên ngành: Hóa học phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung Thái Nguyên - 2013
  3. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung đã trực tiếp hƣớng dẫn tận tình và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô khoa Hóa – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên đã giúp đỡ và cho em những ý kiến đóng góp quý báu. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô khoa Sau Đại học đã đạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt thời gian em học tại Trƣờng. Tôi xin chân thành cảm ơn thạc sỹ Nguyễn Thị Huyền Thanh, thạc sỹ Nguyễn Chí Linh, cùng các đồng nghiệp phòng Thử nghiệm khoáng sản – Công ty SGS Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Cuối cùng cho tôi gửi lời cảm ơn các anh chị, các bạn học viên K19, gia đình, ngƣời thân đã động viên, các bạn đồng nghiệp giúp đỡ về vật chất và tinh thần để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn này. Thái Nguyên, tháng 8 năm 2013 Cao Văn Đông i
  4. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã đƣợc cám ơn và các thông tin đƣợc trích dẫn trong khóa luận này đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 8 năm 2013. Học viên Cao Văn Đông ii
  5. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn .................................................................................................................. i Lời cam đoan .............................................................................................................. ii Mục lục...................................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt ........................................................................... iv Danh mục các bảng .....................................................................................................v Danh mục các hình (hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị, …) .................................................. vi MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................2 1.1. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ SỰ PHÂN TÁN CỦA ASEN ......................2 1.1.1. Trạng thái tự nhiên ........................................................................................2 1.1.2. Sự phân tán của asen trong môi trƣờng ........................................................2 1.2. TÍNH CHẤT VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA ASEN ..................................4 1.2.1. Tính chất vật lý .............................................................................................4 1.2.2. Tính chất hóa học của asen ...........................................................................5 1.2.3. Các dạng tồn tại của asen ..............................................................................7 1.3. ỨNG DỤNG CỦA ASEN ...............................................................................8 1.4. ĐỘC TÍNH VÀ CƠ CHẾ GÂY ĐỘC CỦA ASEN ........................................9 1.5. THỰC TRẠNG Ô NHIỄM ASEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ...11 1.5.1. Thực trạng ô nhiễm asen trên thế giới ........................................................11 1.5.2. Thực trạng ô nhiễm asen tại Việt Nam .......................................................12 1.5.3 Giới hạn tối đa cho phép ..............................................................................14 1.6. CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG ASEN .........................14 1.6.1. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng và phân tích thể tích ...........................14 1.6.2. Phƣơng pháp phân tích trắc quang ..............................................................15 1.6.3. Phƣơng pháp đo hiện trƣờng với chất nhuộm thủy ngân bromua .............15 1.6.4. Phƣơng pháp Von - Ampe hòa tan..............................................................16 1.6.5. Phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng cộng hƣởng plasma (ICP-AES) ...17 1.6.6. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử................................................17 iii
  6. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 1.7. PHƢƠNG PHÁP HVG –AAS, ICP-MS, PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KẾT QUẢ ......................................................19 1.7.1. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG-AAS) .................................................................................................19 1.7.2. Phƣơng pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) ....................................21 1.7.3 Phƣơng pháp xử lý mẫu ...............................................................................23 1.7.4. Phƣơng pháp xử lý và đánh giá kết quả ......................................................24 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .............................................................................29 2.1. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............29 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................29 2.1.2. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................29 2.1.3. Phƣơng pháp xử lý kết quả .........................................................................30 2.2. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT ............................................................30 2.2.1. Thiết bị ........................................................................................................30 2.2.2. Dụng cụ .......................................................................................................30 2.2.3. Hóa chất ......................................................................................................31 2.2.4. Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn .......................................................31 2.3. LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ MẪU.......................................................................32 2.3.1. Lấy mẫu.......................................................................................................32 2.3.2. Xử lý mẫu sơ bộ ..........................................................................................33 2.4. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU VÀ QUY TRÌNH PHÂN TÍCH ASEN ....34 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ................................38 3.1. CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY ĐO- 240FS AA AGILENT ..........................38 3.1.1 Chọn vạch phổ .............................................................................................38 3.1.2 Chọn độ rộng khe đo ....................................................................................38 3.1.3 Chọn cƣờng độ dòng đèn catot rỗng (HCL) ................................................38 3.1.4 Chiều cao đèn nguyên tử hóa (chiều cao Burner) ........................................38 3.1.5 Khảo sát tốc độ khí cháy – khí axetilen .......................................................39 3.2. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TẠO HỢP CHẤT HIDRUA CỦA ASEN .40 3.2.1. Khảo sát tỷ lệ các chất tham gia tại buồng phản ứng..................................40 iv
  7. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 3.2.2. Khảo sát tốc độ khí mang – khí Argon .......................................................43 3.2.3. Khảo sát nồng độ hỗn hợp khử NaBH4 và HCl ..........................................44 3.2.4 Khảo sát điều kiện khử As(V) về As(III).....................................................46 3.2.5. Khảo sát ảnh hƣởng của các kim loại khác tới phép đo..............................48 3.3. ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.................................................52 3.3.1 Khoảng tuyến tính ........................................................................................52 3.3.2 Đƣờng chuẩn ................................................................................................53 3.3.3 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ)...........................54 3.3.4 Độ chụm của phép đo (độ lặp lại) ................................................................55 3.3.5. Độ lặp lại và độ đúng của phƣơng pháp .....................................................56 3.4. TỔNG KẾT CÁC ĐIỀU KIỆN ĐO HVG – AAS .........................................57 3.5. ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẪU THỰC TẾ ...............................58 3.6. PHÂN TÍCH MẪU BẰNG ICP-MS .............................................................62 3.7. SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ASEN BẰNG PHƢƠNG PHÁP HVG - AAS VỚI KẾT QUẢ PHÂN TÍCH BẰNG PHƢƠNG PHÁP ICP-MS .......68 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................................70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................71 PHỤ LỤC v
  8. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Abs Absorbance Độ hấp thụ Atomic Absorption Phép đo quang phổ hấp thụ AAS Spectrometry nguyên tử Association of Official Hiệp hội các nhà hóa học phân AOAC Analytical Chemists tích chính thức American Society for Testing Hiệp hội các phép thử và vật liệu ASTM and Materials Mỹ The Food and Agriculture Tổ chức nông lƣơng Liên Hiệp FAO Organization of the United Quốc Nations Cục quản lý Dƣợc phẩm và FDA Food and Drug Administration Thực phẩm Hoa Kỳ Hydride vapor generator - Phép đo quang phổ hập thụ HVG - AAS Atomic absorption nguyên tử sử dụng kĩ thuật spectrometry hidrua hóa HCL Hollow Cathode Lamp Đèn catôt rỗng Inductively Coupled Plasma – ICP-MS Phổ khối plasma cảm ứng Mass Spetrometry LOD Limit of Detection Giới hạn phát hiện LOQ Limit of Quantitation Giới hạn định lƣợng ppb Part per billion Một phần tỷ ppm Part per million Một phần triệu R Recovery Thu hồi CV Coeffiecient Of Variation Hệ số biến động (biến thiên) RSD Relative Standard deviation Độ lệch chuẩn tƣơng đối SD Standard deviation Độ lệch chuẩn TCVN Vietnamese National Standard Tiêu chuẩn Việt Nam iv
  9. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1: Các thông số vật lý của asen ............................................................. 5 Bảng 1.2: Một số dạng asen hữu cơ và vô cơ ................................................. 7 Bảng 1.3: Bảng giới hạn tối đa asen cho phép trong thực phẩm (QĐ 46/2007 của Bộ Y tế) ................................................................................ 14 Bảng 2.1: Tên mẫu và kí hiệu mẫu ............................................................... 33 Bảng 2.2: Chƣơng trình nhiệt độ vô cơ hóa mẫu trong lò vi sóng ................. 35 Bảng 3.1: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào lƣu lƣợng khí axetilen ............... 39 Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của tốc độ hút NaBH4 và HCl tới độ hấp thụ quang của As .... 41 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của tốc độ hút mẫu tới độ hấp thụ quang của As ......... 42 Bảng 3.4: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào tốc độ khí Argon ....................... 43 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của nồng độ NaBH 4 đến độ hấp thụ của As ................ 44 Bảng 3.6: Ảnh hƣởng của nồng độ chất khử HCl đến độ hấp thụ của As ...... 45 Bảng 3.7: Ảnh hƣởng của nồng độ thuốc thử KI đến quá trình khử As(V) .... 47 Bảng 3.8: Ảnh hƣởng của thời gian khử As(V) ........................................... 48 Bảng 3.9: Ảnh hƣởng của ion Se(IV) đến độ hấp thụ của As ........................ 49 Bảng 3.10: Ảnh hƣởng của ion Fe(III) đến độ hấp thụ của As ...................... 50 Bảng 3.11: Ảnh hƣởng của ion Cu(II) đến độ hấp thụ của As ....................... 50 Bảng 3.12: Ảnh hƣởng của ion Sb(III) đến độ hấp thụ của As ...................... 51 Bảng 3.13: Ảnh hƣởng của ion Bi(III) đến độ hấp thụ của As....................... 51 Bảng 3.14: Ảnh hƣởng của ion Hg(II) đến độ hấp thụ của As ....................... 52 Bảng 3.15: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ .................................. 52 Bảng 3.16: Giới hạn phát hiện của asen trên nền mẫu sữa tiệt trùng ............. 55 Bảng 3.17: Kết quả khảo sát độ lặp lại của phép đo ...................................... 55 Bảng 3.18: Kết quả phân tích độ lặp lại và độ đúng của phƣơng pháp trên nền mẫu cà chua ................................................................................ 56 Bảng 3.19: Tổng kết các điều kiện đo HVG- AAS ....................................... 57 Bảng 3.20: Kết quả phân tích mẫu thực tế bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn .. 58 Bảng 3.21: Kết quả xác định hiệu xuất thu hồi trên các mẫu thêm chuẩn ...... 60 Bảng 3.22: Điều kiện chạy máy ICP-MS (Nexion 300Q) .............................. 63 Bảng 3.23: Sự phụ thuộc của nồng độ vào tỷ số cƣờng độ tín hiệu của chất nội chuẩn và cƣờng độ tín hiệu của asen ...................................... 64 Bảng 3.24: Kết quả phân As trong các mẫu nghiên cứu bằng ICP-MS .......... 66 Bảng 3.25: Kết quả phân tích As bằng phƣơng pháp HVG-AAS và ICP-MS 68 v
  10. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Vòng tuần hoàn của asen trong môi trƣờng ................................................4 Hình 1.2: Quá trình chuyển hóa của các dạng asen trong môi trƣờng ........................4 Hình 1.3: Một số hình ảnh về nạn nhân nhiễm độc asen ..........................................10 Hình 1.4: Bản đồ ô nhiễm asen trên thế giới.............................................................12 Hình 1.5: Biểu đồ ô nhiễm asen tại các tỉnh phía Bắc ở Việt Nam ..........................13 Hình 1.6: Mối quan hệ giữa cƣờng độ vạch phổ Aλ và nồng độ chất phân tích CX..21 Hình 2.1: Sơ đồ quy trình xử lý mẫu phân tích asen bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa ........................................36 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình xử lý mẫu phân tích asen bằng ICP-MS .........................37 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của As theo lƣu lƣợng khí axetilen .....................................................................................39 Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của As theo tốc độ hút NaBH4 và HCl ..........................................................................................41 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của As theo tốc độ dẫn mẫu ....................................................................................................42 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của As theo tốc độ khí mang ...................................................................................................43 Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của As theo nồng NaBH4 44 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của As theo nồng độ axit HCl 46 Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của As(V) theo nồng độ KI ................................................................................................47 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của As(V) theo thời gian khử ....................................................................................................48 Hình 3.9: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của đƣờng chuẩn ................................53 Hình 3.10: Đƣờng chuẩn xác định Asen ...................................................................53 Hình 3.11: Đƣờng chuẩn xác định Asen bằng ICP-MS ............................................65 vi
  11. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội và khoa học công nghệ thì chất lƣợng cuộc sống của con ngƣời ngày càng đƣợc chú trọng và nâng cao. Trong đó vấn đề đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm đƣợc xã hội đặc biệt quan tâm. Hiện nay các chất độc tồn tại trong môi trƣờng tự nhiên nhƣ: đất, nƣớc, không khí và đi vào thực phẩm, nƣớc uống, từ đó qua con đƣờng ăn uống gây ngộ độc cho con ngƣời. Asen là chất có độc tính cao, có thể gây chết ngƣời khi bị nhiễm độc cấp tính (liều lƣợng 0,15g/ngƣời) và khi bị nhiễm độc mãn tính có thể gây ra rất nhiều bệnh khác nhau, trong đó có các bệnh nan y nhƣ ung thƣ da, phổi… Bệnh nhiễm độc mãn tính asen là một tai họa đối với sức khỏe con ngƣời. Asen là nguyên tố vi lƣợng, nó đứng thứ 20 và chiếm khoảng 1.10-4 % tổng nguyên tố trong vỏ trái đất. Hàm lƣợng trung bình của asen trong vỏ trái đất là 1,5- 2mg/kg. Asen tồn tại phổ biến trong nƣớc, không khí, thức ăn và đất. Asen có mặt trong rất nhiều loại thực phẩm nhƣ: nƣớc uống, hải sản, các loại gia vị,… Việc phân tích đánh giá hàm lƣợng asen trong nguồn nƣớc và đặc biệt là trong thực phẩm, là việc làm cấp bách và là vấn đề quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học. Có rất nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xác định asen nhƣ: phƣơng pháp phân tích thể tích, khối lƣợng, quang phổ hấp thụ nguyên tử, sắc ký, huỳnh quang Rơnghen, phân tích trắc quang, … Trong đó phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa là ƣu việt hơn cả bởi nó có độ nhạy cao, kết quả phân tích ổn định, phù hợp cho việc phân tích nhiều mẫu. Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Xác định hàm lượng asen trong thực phẩm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG-AAS) và xác nhận lại bằng ICP-MS”. Mục tiêu và yêu cầu đạt đƣợc của đề tài là: Khảo sát và tìm ra các điều kiện tối ƣu cho phƣơng pháp, đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp, ứng dụng phƣơng pháp vào phân tích một số mẫu thực phẩm cụ thể (rau, thủy sản, sữa). Xác định lại hàm lƣợng asen trên các mẫu nghiên cứu bằng phƣơng pháp ICP-MS, phƣơng pháp có độ nhạy và độ chính xác cao hơn. So sánh kết quả phân tích bằng phƣơng pháp nghiên cứu với kết quả phân tích bằng phƣơng pháp ICP-MS để đánh giá độ đúng của phƣơng pháp. 1
  12. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN VÀ SỰ PHÂN TÁN CỦA ASEN 1.1.1. Trạng thái tự nhiên Asen là thành phần tự nhiên của vỏ trái đất với hàm lƣợng trung bình khoảng 1,5-2 mg/kg. Một số quặng chứa nhiều asen nhƣ là pyrit, manhezit,… Trong các quặng này, asen tồn tại ở dạng hợp chất với lƣu huỳnh rất khó tan trong nƣớc [11]. Trong tự nhiên asen có nhiều trong các loại khoáng vật nhƣ Realgar As4S4, Orpoment As2S3, Arsenolite As2O3, Arsenopyrite FeAsS… Trong nƣớc asen thƣờng ở dạng arsenic hoặc arsenate (AsO33-, AsO43-). Các hợp chất asen methyl có trong môi trƣờng do chuyển hóa sinh học [2]. Asen còn có mặt trong thực phẩm, không khí, cơ thể động vật và con ngƣời với nồng độ rất nhỏ. Ở mức độ bình thƣờng, nƣớc tiểu chứa 0,005-0,04 mg/L, tóc chứa 0,08-0,25 mg/kg, móng tay móng chân chứa 0,43-1,08 mg/kg [23]. Hai môi trƣờng có khả năng tích tụ nồng độ asen cao là: tại khu vực có khí hậu khô hạn đến bán khô hạn và tại những tầng nƣớc ngầm có tính khử mạnh, thƣờng gặp ở vùng chứa nhiều lắng cặn phù sa với nồng độ sulphate thấp. Các tầng nƣớc ngầm có nồng độ asen cao thƣờng ở độ sâu từ 20-120m [2]. 1.1.2. Sự phân tán của asen trong môi trƣờng Asen là một nguyên tố tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên ở cả hai dạng vô cơ và hữu cơ. Asen là nguyên tố dễ tạo sunfua với lƣu huỳnh, tạo hợp chất với selen, telua và đặc biệt là với đồng, sắt, niken, bạc. Asen thƣờng di chuyển trong đất, trong trầm tích, trong thực động vật và trong các vùng có hoạt động sinh học trong đại dƣơng [2]. Trong địa quyển: Asen tích lũy trong một số thành tạo địa chất nhƣ khoáng vật và quặng phong hóa ở lƣợng lớn nhƣng khá phân tán. Asen đƣợc bổ sung vào đất qua tích lũy từ nƣớc, xâm nhập từ không khí và rác thải công nghiệp. Lƣợng asen trong đất di chuyển do các quá trình địa chất, địa hóa và sinh địa hóa khác nhau. Trong đất, các dạng asen vô cơ tham gia quá trình oxi hóa và metyl hóa nhờ các vi sinh vật [2], [25]. 2
  13. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Trong thủy quyển: Sự phân tán và di chuyển của asen trong môi trƣờng nƣớc đặc biệt quan trọng vì phần lớn các quá trình ô nhiễm đều do ô nhiễm nƣớc. Asen từ đất đƣợc giải phóng vào môi trƣờng nƣớc do quá trình oxi hóa các khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu asen hay quá trình rửa trôi và khuếch tán tự nhiên. Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng - trong đó có asen - vào nƣớc ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhƣng vẫn chƣa thống nhất. Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện địa chất thủy văn mà asen có thể xâm nhập vào môi trƣờng nƣớc. Hàm lƣợng asen trong nƣớc ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trƣờng địa hóa. Nƣớc ngầm trong những vùng trầm tích núi lửa, khu vực quặng hóa, mỏ dầu khí, mỏ than, ... thƣờng giàu asen. Ngoài quá trình di chuyển từ đất vào nƣớc, ô nhiễm asen trong nƣớc còn do quá trình đào thải công nghiệp. Lƣợng lớn asen trong công nghiệp và khai thác mỏ đƣợc đƣa nhanh vào nguồn nƣớc do thải trực tiếp hoặc quá trình rửa trôi gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trƣờng nƣớc trên diện rộng do khả năng hòa tan cao của các hợp chất asen [1], [25]. Trong khí quyển: Lƣợng asen đi vào không khí chủ yếu do hai nguồn là khí thải công nghiệp hay khí núi lửa và do vi sinh vật chuyển vào. Trong sinh vật quyển: Asen đi vào cơ thể thực vật qua nƣớc hoặc đất là chủ yếu, sau đó chuyển vào cơ thể động vật và bị hấp thụ, chuyển hóa và tích lũy một phần. Asen xâm nhập vào cơ thể sinh vật, đặc biệt là cơ thể ngƣời theo nhiều con đƣờng, trong đó phổ biến là qua đƣờng tiếp xúc và qua tiêu hóa. Phần lớn lƣợng asen đi vào cơ thể động vật bị chuyển hóa nhanh chóng và đào thải ra môi trƣờng, tiếp tục chu trình vận chuyển của nó trong tự nhiên [1], [25]. 3
  14. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Hình 1.1: Vòng tuần hoàn của asen trong môi trường Hình 1.2: Quá trình chuyển hóa của các dạng asen trong môi trường 1.2. TÍNH CHẤT VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA ASEN 1.2.1. Tính chất vật lý Asen hay còn gọi là thạch tín, là nguyên tố hóa học có ký hiệu là As. Asen lần đầu tiên đƣợc Albertus Magnus (Đức) viết về nó năm 1250. Nó là một á kim và mang nhiều độc tính tƣơng tự một số kim loại nặng nhƣ chì và thủy ngân. Trong tự 4
  15. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ nhiên asen tồn tại dƣới ba dạng thù hình là: anpha- màu vàng, beta- màu đen, gama- màu xám. Dạng vô cơ của asen độc hơn so với dạng hữu cơ. Sau đây là một số thông số vật lý của asen [11]. Bảng 1: Các thông số vật lý của asen Tỷ trọng 5,7g/cm3 Số hiệu nguyên tử 33 Khối lƣợng nguyên tử 74,9216 g/mol Độ dẫn điện 30µΩ.cm Bán kính nguyên tử 1,21A0 Năng lƣợng ion hóa thứ nhất 10,5eV Năng lƣợng ion hóa thứ hai 20,1 eV Năng lƣợng ion hóa thứ ba 28,0 eV Nhiệt độ nóng chảy 8170C Nhiệt độ bay hơi 6150C Asen là nguyên tố trong dãy chuyển tiếp, có tính chất gần giống với nguyên tố đứng trên nó là photpho, có tính chất gần với kim loại hơn tính á kim. Asen có 75 78 hai đồng vị là As (đồng vị bền) và As (đồng vị phóng xạ với chu kỳ bán rã là T1/2 = 26,8 giờ). Trong không khí, asen dễ bị oxi hóa thành As2O5 dạng bột màu trắng, có mùi tỏi, rất độc đối với cơ thể. Asen là một chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột, ở trong nƣớc không màu, không mùi, không vị, khó phân hủy. Ngƣời ta có thể tạo hợp chất bán dẫn của asen nhƣ GaAs, có tính bán dẫn nhƣ silic và gecmani. 1.2.2. Tính chất hóa học của asen Asen có tính chất hóa học rất giống với nguyên tố đứng trên nó là photpho (P). Tƣơng tự nhƣ photpho, nó tạo thành các oxit kết tinh, không màu, không mùi nhƣ As2O3 và As2O5 là những chất hút ẩm và dễ dàng hòa tan trong nƣớc để tạo thành các dung dịch có tính axit. Asen tạo thành hidrua dạng khí và không ổn định, đó là asin (AsH3). Sự tƣơng tự lớn đến mức asen sẽ thay thế phần nào cho photpho trong các phản ứng hóa sinh học vì thế nó gây ra ngộ độc. Tuy nhiên, ở các liều 5
  16. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ thấp hơn mức gây ngộ độc (50mg/L) thì các hợp chất asen hòa tan lại đóng vai trò của các chất kích thích và đã từng phổ biến với các liều lƣợng nhỏ nhƣ là các loại thuốc chữa bệnh cho con ngƣời vào giữa thế kỷ XVIII [5]. Cấu hình lớp vỏ điện tử hóa trị của asen là 4s24p3, trong cấu hình điện tử của asen có sự tham gia của obital d vì vậy có khả năng mở rộng vỏ hóa trị. Trong các hợp chất của asen có ba giá trị oxi hóa phổ biến là: -3, +3, +5, trong đó số oxi hóa - 3 rất đặc trƣng cho asen [11]. Asen bền trong không khí khô, nhƣng bề mặt bị oxi hóa dần thành lớp xỉn màu đồng cuối cùng thành lớp vỏ màu đen bao quanh nguyên tố. Khi đun nóng trong không khí, asen bắt cháy tạo thành asen trioxit- thực tế là tetraasen hexanoxit As4O6, đun nóng trong oxi tạo thành asen pentoxit- thực tế là tetraasen đecanoxit As4O10 và As4O6. Asen không phản ứng với nƣớc trong điều kiện thiếu không khí hoặc các điều kiện thƣờng. Ở dạng bột nhỏ, asen bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua. 2As + 3Cl2 → 2AsCl3 Khi đun nóng, asen cũng tƣơng tác với brom, iot, lƣu huỳnh. Về tính chất điện thế, asen đứng giữa hidro và đồng nên nó không tác dụng với các axit không có tính oxi hóa, nhƣng dễ dàng phản ứng với các axit HNO3, H2SO4 đặc… 3As + 5HNO3 + 2H2O → 3H3AsO4 + 5NO Asen tham gia phản ứng với oxi: 4As + 3O2 → 2As2O3 As2O3 + O2 → As2O5 Các halogennua đƣợc tạo ra khi asen tham gia phản ứng với các halogen trong môi trƣờng axit. Các hợp chất này dễ bị thủy phân tạo axit tƣơng ứng trong môi trƣờng nƣớc. 2As + 5Cl2 + 8H2O→ 2H3AsO4 + 10HCl Trong điều kiện ẩm ƣớt các hợp chất asen sulfua dễ bị hòa tan, rửa trôi xâm nhập vào đất, nƣớc, không khí. 6
  17. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ 1.2.3. Các dạng tồn tại của asen Có rất nhiều dạng khác nhau của asen vô cơ và asen hữu cơ. Các dạng quan trọng nhất có liên quan đến sức khỏe con ngƣời đƣợc đƣa ra trong bảng sau [1] Bảng 1.2: Một số dạng asen hữu cơ và vô cơ Tên Công thức Asen trioxit As2O3 hoặc As2O6 Axit asenơ H3AsO3 Asen (III) vô cơ Asen triclorua AsCl3 Asen (III) sunfua As2S3 Asen pentoxit As2O5 Asen (V) vô cơ Axit asenic H3AsO4 Axit monometylasonic CH3AsO(OH)2 Axit dimetylasenic (CH3)2AsO(OH) Trimetylasin oxit (CH3)3AsO Metylasin CH3AsH2 Dimetylasin (CH3)2AsH Asen (III) Trimetylasin (CH3)3As hữu cơ Axit asinilic (axit p- amino benzen H2N-C6H4-AsO(OH)2 asonic) Cacbazan (axit 4- (OH)2OAs-C6H4- [aminocacbonylamino]- NH(CO)NH2 phenylasonic  Một số phản ứng đặc trƣng của As+3 Các hợp chất của As+3 rất phổ biến nhƣ: As2S3, H3AsO3, As2O3, AsCl3... chúng đều tan tốt trong axit HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S, và (NH4)2CO3. As2S3 + 8HNO3 + 4H2O → 2H3AsO4 + 3H2SO4 + 8NO As2S3 + 3(NH4)2S → 2(NH4)3AsS3 Cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tƣơi là As2S3. AsCl3 là hợp chất quan trọng của asen, nó dễ bay hơi, dễ bị thủy phân trong môi trƣờng nƣớc. AsCl3 + 3H2O → H3AsO3 +3HCl Khi khử H3AsO3 ta thu đƣợc khí asin, có mùi tỏi rất độc. 7
  18. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ H3AsO3 + 3Zn + 6HCl → 3ZnCl2 + AsH3 + 3H2O H3AsO3 + CuSO4 → CuHAsO3 + H2SO4 CuHAsO3 có kết tủa màu vàng lục, trong môi trƣờng kiềm nó tan trong dung dịch cho màu xanh. CuHAsO3 + NaOH → CuNaAsO3 + H2O  Một số phản ứng đặc trƣng của As+5 Một số hợp chất quan trọng của As+5 nhƣ: As2S5, H3AsO4, Ag3AsO4... Trong đó As2S5 không tan trong nƣớc và axit HCl, chỉ tan trong NaOH, HNO3, NH4OH vì vậy dựa vào tính chất này có thể xác định asen bằng phƣơng pháp khối lƣợng. As2S5 + 3(NH4)2S → 2(NH4)3AsS4 Khi cho axit asenic tác dụng với molidat amoni (NH4)2MoO4 trong môi trƣờng axit HNO3 cho kết tủa màu vàng, muối này dùng để định tính và định lƣợng asen. H3AsO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 → (NH4)3H4[As(Mo2O7)6] + 21NH4NO3 + 10H2O Trong hợp chất này As+5 có vai trò ion trung tâm điển hình tạo phức dị đa axit và phức dị đa axit này cũng có thể bị khử về phức dị đa màu xanh.  Một số phản ứng đặc trƣng của AsH3 Trong hợp chất AsH3, asen thể hiện số oxi hóa -3, liên kết trong asin là liên kết cộng hóa trị. Asin là một khí độc không màu, dễ bị phân hủy thành asen nguyên tố trong môi trƣờng không khí. Asin có nhiệt độ nóng chảy là -1170C, nhiệt độ sôi là -620C. Asin có tính khử mạnh tác dụng với H2SO4 loãng, I2... 2AsH3 + 6H2SO4 → 6SO2 + As2O3 + 9H2O AsH3 + 4I2 + 4H2O → H3AsO4 + 8HI 1.3. ỨNG DỤNG CỦA ASEN Asen đƣợc biết đến và sử dụng rộng rãi tại Irăc và một vài nơi khác từ thời cổ đại. Trong thời kỳ đồ đồng, asen thƣờng đƣợc đƣa vào đồng thiếc để làm cho hợp kim trở nên cứng hơn (gọi là đồng thiếc asen). Albertus Magnus (1193-1280) là ngƣời đầu tiên tách đƣợc nguyên tố asen vào năm 1250. Năm 1649, Johann Schroder công bố hai cách điều chế asen. Chì asenat đã từng đƣợc sử dụng nhiều trong thế kỷ XX làm thuốc trừ sâu cho các loại cây ăn quả. 8
  19. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Ứng dụng có nhiều e ngại nhất đối với cộng đồng là xử lý chống mối mọt và bào mòn cho gỗ bằng asenat đồng cromat, còn gọi là CCA hay tanalith. Gỗ xẻ xử lý bằng CCA vẫn còn phổ biến ở nhiều quốc gia, nó đƣợc sử dụng nhiều trong nửa cuối thế kỷ XX, mặc dù gỗ xẻ xử lý bằng CCA đã bị cấm ở nhiều khu vực. Việc hấp thụ trực tiếp hay gián tiếp do việc đốt cháy gỗ xử lý bằng CCA có thể gây tử vong ở động vật cũng nhƣ gây ngộ độc nghiêm trọng ở ngƣời, liều gây tử vong ở ngƣời là khoảng 20mg tro [5]. Trong các thế kỷ XVIII, XIX, XX một lƣợng lớn các hợp chất của asen đã đƣợc sử dụng làm thuốc chữa bệnh. Arsphenamin và neosalvarsan là những hợp chất của asen hữu cơ đƣợc chỉ định trong điều trị giang mai, nhƣng đã bị loại bỏ bởi các loại thuốc kháng sinh hiện đại [10]. Asen (III) oxit đã đƣợc sử dụng với nhiều mục đích khác nhau trong hơn 200 năm qua, nhƣng phần lớn là điều trị ung thƣ. Cục quản lý thực phẩm và dƣợc phẩm Hoa Kỳ (FDA) vào năm 2000 đã cho phép dùng hợp chất này trong điều trị các bệnh nhân bị bạch cầu cấp tính [10]. Đồng axeto asenic (Cu(C2H3O2)2.3Cu(AsO2)2) đƣợc sử dụng làm thuốc nhuộm màu xanh lục dƣới nhiều tên gọi khác nhau, nhƣ “lục pais” hay “lục ngọc bảo”. Nó gây ra nhiều ngộ độc asen. Gali asenua là một vật liệu bán dẫn quan trọng, sử dụng trong công nghệ chế tạo mạch tích hợp (IC), các mạch này có nhiều ƣu điểm hơn so với các mạch dùng silic. Asenat hidro chì đã từng đƣợc sử dụng nhiều trong thế kỷ 20, làm thuốc trừ sâu cho các loại cây ăn quả. Việc sử dụng nó đôi khi tạo ra các tổn thƣơng não đối với những ngƣời phun thuốc này. 1.4. ĐỘC TÍNH VÀ CƠ CHẾ GÂY ĐỘC CỦA ASEN Về đặc điểm sinh học, asen có vai trò quan trọng đối với sinh vật, ở hàm lƣợng nhỏ asen có khả năng kích thích sự phát triển của sinh vật. Nhƣng ở nồng độ cao, asen gây độc cho ngƣời, động thực vật. Nếu bị nhiễm độc cấp tính, asen có thể gây tử vong trong vòng vài giờ đến một ngày. Trong môi trƣờng tiếp xúc thƣờng xuyên với asen ở nồng độ vƣợt quá độ an toàn nhƣng chƣa thể gây độc cấp tính, asen sẽ gây độc mãn tính và thƣờng biểu hiện ở các triệu chứng lâm sàng nhƣ: mệt 9
  20. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc.tnu.edu.vn/ mỏi, chán ăn, giảm trọng lƣợng cơ thể, xuất hiện các bệnh về dạ dày, ngoài da (hội chứng đen da, ung thƣ da), rối loạn chức năng gan... [7]. Hình 1.3: Một số hình ảnh về nạn nhân nhiễm độc asen Asen đi vào cơ thể bằng tất cả các con đƣờng nhƣ: hít thở, ăn uống và thẩm thấu qua da. Khi vào cơ thể, đặc biệt là các As (III) tấn công ngay lập tức vào các enzyme có chứa nhóm –SH và cản trở hoạt động của chúng. Phản ứng xảy ra nhƣ sau: As (III) ở nồng độ cao còn làm đông tụ protein, tạo phức với coenzyme và phá hủy quá trình hoạt động photphat hóa để tạo ra ATP, có lẽ do As (III) tấn công vào các liên kết có nhóm sunfua. Tuy nhiên, phần lớn As (III) hấp thụ vào cơ thể đều nhanh chóng bị triệt tiêu qua đƣờng tiết niệu đào thải asen chƣa metyl hóa và thông qua hoạt động khử độc của gan bằng cách metyl hóa thành MeAsO3H2 (metylasonic acid ) hoặc Me2AsO2H (dimetylasenic acid) [22]. Asenat cũng giống nhƣ photphat, dễ tủa với các kim loại và ít độc hơn so với asenit, vào cơ thể asenat sẽ thế chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo adenozintriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không đƣợc tạo thành. Các dạng asen hữu cơ có tính độc thấp hơn rất nhiều, một số hợp chất As (V) vô cơ thậm chí không độc. 10
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
835 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
37=>1