Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hoá học: Xác định hàm lượng Crom và Đồng trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định Đồng bằng phép đo F-AAS và Crom bằng phép đo GF – AAS trong các mẫu chè xanh. Xác định hàm lượng Đồng và Crom trong các mẫu chè xanh ở một số vùng của Thái Nguyên. 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 Crom và Đồng trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LÊ THỊ VÂN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CROM VÀ ĐỒNG TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên - Năm 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM LÊ THỊ VÂN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CROM VÀ ĐỒNG TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC Thái Nguyên - Năm 2012 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Đức 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 giáo Khoa Hoá học, Khoa Sau đại học – ĐHSPTN, các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm Khoa Hoá học – ĐHKH – ĐHTN, ban lãnh đạo, các cô chú anh (chị) khoa Xét nghiệm Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành bản luận văn này. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của gia đình, bạn bè và tập thể lớp Cao học Hóa K18 đã cổ vũ động viên tôi hoàn thành tốt luận văn của mình. Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05 năm 2012 Học viên Lê Thị Vân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT AAS : Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử) Abs : Absorbance (Độ hấp thụ) AES : Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử) F-AAS : Flame Atomic Absorption Spectrophotometry (Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa) GF-AAS : Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) HCL : Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng) ICP-AES : Inductively Coupled Plasma Mass- Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử dùng năng lượng plasma cao tần cảm ứng) ICP-MS : Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (Phổ khối lượng dùng năng lượng Plasma cao tần cảm ứng) LOD : Limit of detection (Giới hạn phát hiện) LOQ : Limit of quantitation (Giới hạn định lượng) ppb : Part per billion ppm : Part per million Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
i MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục các từ viết tắt Mục lục ........................................................................................................................ i Danh mục các bảng .................................................................................................. iv Danh mục các hình ................................................................................................... vi MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN .......................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về cây chè ............................................................................ 3 1.1.1. Đặc điểm và thành phần ........................................................................... 3 1.1.2. Công dụng của cây chè ............................................................................. 3 1.1.3. Vài nét về chè Thái Nguyên ..................................................................... 4 1.2. Giới thiệu về nguyên tố Đồng và Crom ........................................................... 5 1.2.1. Vai trò sinh học của Đồng và Crom ......................................................... 5 1.2.2. Độc tính của các kim loại nặng ................................................................ 6 1.3. Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết kim loại nặng ................ 10 1.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử .................................................. 11 1.4.1. Kỹ thuật F – AAS ................................................................................... 12 1.4.2. Kỹ thuật GF – AAS ................................................................................ 13 1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Đồng, Crom ............................. 15 1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh) ........................... 16 1.5.2. Phương pháp xử lý khô .......................................................................... 16 1.6. Tiêu chuẩn của các kim loại nặng trong thực phẩm rau quả ......................... 17 Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 18 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ................................................................ 18 2.1.1. Đối tượng và mục tiêu ............................................................................ 18 2.1.2. Các nội dung nghiên cứu ........................................................................ 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ii 2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ....................................... 19 2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS ........................................................ 19 2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS ................................................................. 20 2.3. Phương pháp định lượng................................................................................ 22 2.4. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu ..................................................... 23 2.4.1. Nguyên tắc và bản chất .......................................................................... 23 2.4.2. Cơ chế phân huỷ ..................................................................................... 23 2.5. Hóa chất và dụng cụ....................................................................................... 24 2.5.1. Hóa chất .................................................................................................. 24 2.5.2. Dụng cụ .................................................................................................. 25 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 26 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ F-AAS của Đồng .......................................... 26 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo ............................................................................ 26 3.1.2. Khảo sát chọn khe đo ............................................................................. 27 3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng ................................................. 27 3.1.4. Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu ........................................... 28 3.1.5. Khảo sát lưu lượng khí axetilen ............................................................. 29 3.1.6. Tốc độ dẫn mẫu ...................................................................................... 30 3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F – AAS .................................. 30 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit ................................. 30 3.2.2. Khảo sát thành phần nền của mẫu .......................................................... 32 3.2.3. Khảo sát sơ bộ thành phần mẫu .............................................................. 34 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation ........................................................ 34 3.3. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo F – AAS xác định Đồng .......... 37 3.3.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính ..................................................... 37 3.3.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ......................................................................................................... 38 3.3.3. Tóm tắt các điều kiện đo phổ F – AAS của Đồng ..................................... 41 3.4. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF – AAS của Crom .................................... 41 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iii 3.4.1. Chọn vạch đo .......................................................................................... 41 3.4.2. Chọn khe đo ............................................................................................ 42 3.4.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng ................................................. 42 3.5. Các điều kiện nguyên tử hoá mẫu .................................................................. 42 3.5.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu ............................................................................. 43 3.5.2. Nhiệt độ tro hoá luyện mẫu .................................................................... 43 3.5.3. Nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu .................................................................. 44 3.5.4. Các điều kiện khác ................................................................................ 45 3.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF - AAS ................................ 45 3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit ................................. 45 3.6.2 Ảnh hưởng của chất cải biến nền (chất cải biến hóa học) ....................... 47 3.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation ........................................................ 48 3.7. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS ............................... 49 3.7.1. Khảo sát khoảng tuyến tính .................................................................... 49 3.7.2. Xây dựng đường chuẩn .......................................................................... 50 3.7.3. Đánh giá sai số, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và độ lặp lại của phép đo .................................................................................................. 51 3.7.4. Tóm tắt các điều kiện đo phổ của Crom ................................................. 53 3.8. Xác định Đồng và Crom trong chè xanh ....................................................... 54 3.8.1. Địa điểm thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu ........................................... 54 3.8.2. Khảo sát lượng axit sử dụng cho quá trình xử lý mẫu ........................... 55 3.8.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh ...................................................... 56 3.8.4. Kiểm tra quá trình xử lý mẫu ................................................................. 59 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 63 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
iv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại .............11 Bảng 1.2. Tiêu chuẩn kim loại nặng cho phép trong thực phẩm (Quyết định 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007) ......................................................17 Bảng 3.1. Khảo sát vạch đo của Đồng ......................................................................26 Bảng 3.2. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn với Đồng .............28 Bảng 3.3. Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử vào chiều cao đầu đốt ....................29 Bảng 3.4. Khảo sát tốc độ khí axetilen đến độ hấp thụ đối với Đồng ......................29 Bảng 3.5. Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Đồng ..............................................31 Bảng 3.6. Độ hấp thụ của Đồng trong các axit có nồng độ tối ưu ............................31 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của thành phần nền đối với Đồng..........................................33 Bảng 3.8. Khảo sát nồng độ LaCl3 ............................................................................33 Bảng 3.9. Kết quả khảo sát thành phần mẫu .............................................................34 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Đồng .....................35 Bảng 3.11. Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Đồng .....................35 Bảng 3.12. Ảnh hưởng kim loại hoá trị III đến phổ hấp thụ của Đồng ...................35 Bảng 3.13. Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng hóa trị II đến phổ hấp thụ của Đồng ..36 Bảng 3.14. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Đồng .....................................37 Bảng 3.15. Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Đồng ......................................40 Bảng 3.16. Tóm tắt các điều kiện đo phổ F – AAS của Đồng..................................41 Bảng 3.17. Vạch đo đặc trưng của Crom ..................................................................41 Bảng 3.18. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn với Crom ...........42 Bảng 3.19. Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Crom ............................................45 Bảng 3.20. Độ hấp thụ của Crom trong các axit có nồng độ tối ưu ........................46 Bảng 3.21. Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Crom.....................48 Bảng 3.22. Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Crom .....................48 Bảng 3.23. Ảnh hưởng kim loại hóa trị III đến phổ hấp thụ của Crom ..................49 Bảng 3.24. Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng hóa trị II đến phổ hấp thụ của Crom....49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
v Bảng 3.25. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Crom .....................................50 Bảng 3.26. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Crom ......................................52 Bảng 3.27. Tóm tắt các điều kiện đo phổ GF-AAS của Crom .................................53 Bảng 3.28. Địa điểm, thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu ..........................................54 Bảng 3.29. Kết quả khảo sát lượng axit HNO3 .........................................................55 Bảng 3.30. Kết quả đo phổ hấp thụ nguyên tử của Đồng trong 20 mẫu...................57 Bảng 3.31. Kết quả đo phổ hấp thụ nguyên tử của Crom trong 20 mẫu .................58 Bảng 3.32. Kết quả đo mẫu chè an toàn ...................................................................59 Bảng 3.33. Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp với Đồng ...................................60 Bảng 3.34. Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp với Crom ...................................61 Bảng 3.35. Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Đồng ..............................................62 Bảng 3.36. Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Crom ..............................................62 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vi DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Trang Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ................................... 21 Hình 2.2. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300 ............................ 22 Hình 2.3. Đồ thị chuẩn của phương pháp đường chuẩn……………………………22 Hình 3.1. Độ hấp thụ của Đồng trong các axit có nồng độ tối ưu ............................ 31 Hình 3.2 . Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Đồng ............................. 38 Hình 3.3. Đồ thị đường chuẩn của Đồng .................................................................. 38 Hình 3.4. Độ hấp thụ của Crom trong các axit có nồng độ tối ưu ........................... 46 Hình 3.5. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Crom .............................. 50 Hình 3.6. Đồ thị và phương trình đường chuẩn của Crom ....................................... 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU Trà là một loại đồ uống được nhiều quốc gia trên thế giới ưa chuộng và sử dụng, trong đó có Việt Nam. Trà được sản xuất từ búp và lá non của cây chè. Tục uống trà đã trở thành nét văn hóa lâu đời của mỗi dân tộc, mỗi quốc gia trên mọi miền lãnh thổ. Ước tính mỗi ngày chúng ta uống khoảng 18 đến 20 tỷ cốc trà. Không chỉ dùng để tạo ra đồ uống, chè còn được các chuyên gia y tế chứng nhận là một vị thuốc quý có thể giúp chúng ta phòng và chữa được nhiều loại bệnh trong cuộc sống. Như vậy, chè là một loại cây công nghiệp dài ngày, có giá trị kinh tế cao, được trồng ở nhiều nơi. Trong lá chè có rất nhiều khoáng chất cần thiết cho sức khỏe con người như kẽm, mangan, sắt, magiê, đồng, titan, nhôm, brom, natri, kali, niken, crom và phốt pho. Các nhà khoa học đã bỏ nhiều công sức để nghiên cứu vai trò của các nguyên tố vi lượng có trong trà và chỉ ra rằng chúng có một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể con người. Tình trạng thiếu hoặc dư thừa các nguyên tố vi lượng này đều có thể gây bệnh [24]. Hiện nay, một số nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá chất lượng trà bằng cách phân tích một số thành phần hóa học có trong trà để tìm ra sự ảnh hưởng của nó đến sắc tố da và các đặc tính hương liệu. Tuy nhiên, công việc này đã gặp phải rất nhiều khó khăn bởi các thành phần kim loại có trong trà thường không giống nhau, chúng thường phụ thuộc vào các loại trà (xanh hoặc đen) và các nguồn địa chất [24]. Thái Nguyên là vùng có diện tích cây chè lớn thứ hai cả nước sau Lâm Đồng nhưng chè Thái Nguyên luôn được tôn danh là “Đệ nhất danh trà” của cả nước. Nhiều vùng sản xuất chè nổi tiếng ở đây được mọi người biết đến như Tân Cương, Trại Cài, Minh Lập, La Bằng (Đồng Hỷ), Khe Cốc, Tức Tranh (Phú Lương),...Hiện nay, ở Thái Nguyên xuất hiện rất nhiều các khu công nghiệp, các mỏ khoáng sản đang khai thác gần các nương chè. Rất có thể chè sẽ bị nhiễm một số kim loại nặng từ đất, nước, và không khí. Vì thế, chúng ta cần phải quan tâm hơn nữa đến việc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 nghiên cứu và kiểm tra để khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người [16]. Vì những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Xác định hàm lƣợng Crom và Đồng trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử”. Với mục tiêu như sau: 1. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định Đồng bằng phép đo F-AAS và Crom bằng phép đo GF – AAS trong các mẫu chè xanh. 2. Xác định hàm lượng Đồng và Crom trong các mẫu chè xanh ở một số vùng của Thái Nguyên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về cây chè 1.1.1. Đặc điểm và thành phần Cây chè cao 1 – 6 m có tên khoa học là Camellia Sinensis. Lá chè có màu xanh, mọc so le, hình trái xoan, dài 4 – 10 cm, rộng 2 - 2,5 cm, có mũi ở đỉnh, phiến lá lúc non có lông mịn, khi già thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa chè thường có từ 5 - 6 cánh, màu trắng, mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhụy. Quả chè thường có ba van, chứa một hạt gần tròn, đôi khi nhăn nheo [17]. Cây chè có nguồn gốc từ Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc. Sau đó diện tích chè được mở rộng sang các quốc gia khác như Mianma, Thái Lan, Việt Nam,…Ở Việt Nam, chè được coi là cây công nghiệp dài ngày có giá trị kinh tế cao. Vì thế, chè được trồng ở khắp mọi nơi nhưng tập chung chủ yếu nhất vẫn là vùng trung du miền núi phía Bắc và Tây Nguyên. So với các vùng lãnh thổ khác trong nước thì hai vùng trên có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi, rất thích hợp cho sự phát triển của cây chè. Thành phần hoá học của cây chè: lá chè có chứa dầu, các dẫn xuất polyphenolic (flavonoid, catechol, tanin), các alcaloid cafein, theophyllin, theobromin, xanthin, vitamin C, B1, B2, B3 và các men [17]. Lá chè vừa hái trên cây, dùng để nấu nước uống thì được gọi là chè tươi. Còn chè được sản xuất bằng cách sấy khô búp và lá non rồi sao thành chè khô để pha với nước đun sôi thì được gọi là chè xanh. Quá trình làm chè đen hay chè mạn thì phức tạp hơn nhiều bởi chúng đều phải trải qua quá trình lên men sau đó mới đến công đoạn phơi và sấy khô. 1.1.2. Công dụng của cây chè Khoảng 2000 năm trước Công nguyên, người ta đã biết đến công dụng của cây chè bởi trong chè có chứa chất cafein và theophyllin. Đây là chất kích thích não, tim, hô hấp, lợi tiểu, dễ tiêu hoá. Nó giúp chúng ta tăng cường sức lao động trí óc, tăng hô hấp, điều hòa nhịp đập của tim. Tuy vậy, nếu chúng ta lạm dụng chè quá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 mức thì chè sẽ phản tác dụng. Chè có thể gây nhiễm độc mãn tính, mất ngủ, gầy yếu, mất cảm giác ngon miệng, rối loạn thần kinh…[17]. Tác dụng của cây chè: cây chè có một số tác dụng như thanh nhiệt, giải khát, lợi tiểu, làm cho đầu óc được thư thái, da mát mẻ, khỏi chóng mặt, bớt mụn nhọt, và cầm tả lị. Trong một số trường hợp như tinh thần mệt mỏi, ngủ nhiều, đau đầu, mắt mờ, sốt khát nước, tiểu tiện không lợi, ngộ độc rượu, rửa vết bỏng, vết lở loét,…[17] thì người ta thường dùng đến chè. 1.1.3. Vài nét về chè Thái Nguyên Chè là cây công nghiệp chủ lực có giá trị kinh tế cao ở Thái Nguyên. Người Thái Nguyên có nhiều kinh nghiệm trồng, chế biến chè và đã biết tận dụng lợi thế về đất đai, khí hậu tạo nên hương vị đặc trưng cho chè Thái Nguyên. Hiện nay, toàn tỉnh có khoảng 17000 ha chè, trong đó diện tích cho sản phẩm có 14122 ha, năng suất bình quân 66,75 tạ/ha, sản lượng chè búp tươi gần 95000 tấn. Xét về diện tích, tỉnh Thái Nguyên đứng thứ hai trong cả nước sau tỉnh Lâm Đồng [14]. Căn cứ vào điều kiện đất đai và khí hậu của tỉnh, vùng chè nguyên liệu được chia làm hai vùng. Vùng nguyên liệu để chiến biến chè xanh bao gồm: thành phố Thái Nguyên, các huyện Đại từ, Phú Lương, Đồng Hỷ, Phổ Yên, Sông Cầu, Võ Nhai, với diện tích 12400 ha, chiếm 73% diện tích chè của cả tỉnh. Trong đó, chè xanh đặc sản có gần 4000 ha, với các địa danh nổi tiếng như Tân Cương, Phúc Xuân, Phúc Trìu (thành phố Thái Nguyên), La Bằng, Khuôn Gà - Hùng Sơn (Đại Từ), Trại Cài - Minh Lập, Sông Công (Đồng Hỷ) và Phúc Thuận (Phổ Yên). Vùng chè nguyên liệu để chế biến chè đen bao gồm phần lớn chè của Định Hóa, Phú lương với diện tích 4000 ha, chiếm 27% diện tích chè toàn tỉnh [14]. Sự thành công của Liên hoan trà quốc tế lần thứ nhất năm 2011 tại Thái Nguyên đã giúp cho vùng này có điều kiện để trưng bày, quảng bá các sản phẩm chè của mình với du khách trong và ngoài nước. Thông qua liên hoan, nhiều người đã biết đến Thái Nguyên “Đệ nhất danh trà”. Chè Thái Nguyên đã được áp dụng quy trình thực hành sản xuất nông nghiệp tốt GAP (Good Agricultural Practice), từ khâu sản xuất đến khâu chế biến thành phẩm. 100% sản phẩm chè ở Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 trước khi bán ra thị trường đều đạt tiêu chuẩn chè sạch, chè xanh cao cấp. Vì vậy, chè Thái Nguyên thường được chứng nhận bởi các tổ chức trong nước và quốc tế như: VietGAP, GlobalGAP, Uzt Certified… Hiện tại, thị trường tiêu thụ chè Thái Nguyên rất rộng rãi bao gồm cả thị trường trong nước và ngoài nước. Trong đó thị trường nội địa chiếm 70% với sản phẩm chủ yếu là chè xanh đặc sản. Như vậy, nghề trồng và chế biến chè đã đem lại hiệu quả lớn về kinh tế, xã hội cho các hộ dân trên địa bàn toàn tỉnh. Chè thực sự là cây xóa đói, giảm nghèo và làm giàu của nông dân Thái Nguyên…[14]. 1.2. Giới thiệu về nguyên tố Đồng và Crom 1.2.1. Vai trò sinh học của Đồng và Crom 1.2.1.1. Đồng Tuy chiếm một hàm lượng rất nhỏ, khoảng 10-4 % trong cơ thể người và sinh vật nói chung nhưng Đồng đóng một vai trò vô cùng quan trọng đối với sự sống bởi nó là một trong những kim loại thiết yếu, rất cần thiết cho sự sống. Cho đến nay người ta đã xác định được 25 protein và enzim chứa Đồng. Chúng có mặt trong các dạng khác nhau và đóng vai trò rất khác nhau đối với sự sống. Giống như sắt, kẽm và các kim loại chuyển tiếp khác, Đồng thường nằm ở các trung tâm hoạt động của các phân tử sinh học, trong đó Đồng có thể ở các mức oxi hóa +1 hay +2 [4]. Nhóm enzim xúc tác cho các phản ứng oxi hóa – khử có Xitocromoxiđara. Enzim này xúc tác trong giai đoạn cuối của quá trình hô hấp. Trong quá trình này Đồng luân phiên tồn tại ở 2 trạng thái oxi hóa +1 và +2. Cu2+ oxi hóa chất nền và chuyển thành Cu+. Ion này bị oxi hóa bởi oxi, nghĩa là chuyển electron cho oxi để trở lại thành Cu2+ và cứ thế quá trình lặp đi lặp lại [4]. Đồng cũng tạo thành một nhóm các protein có khả năng hấp thụ thuận nghịch oxi giống như hemoglobin và mioglobin mà đại diện là hemoxianin. Hemoxianin được tìm thấy ở một số nhuyễn thể. Nó có khối lượng phân tử khoảng 4.000.000. Dạng chưa hấp thụ oxi của hemoxianin không màu, chứng tỏ Đồng ở Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 trạng thái oxi hóa +1 (4s03d10), còn dạng đã hấp thụ oxi có màu xanh chàm, chứng tỏ rằng Đồng ở mức oxi hóa +2 (4s03d9) [4]. Khoa học đã chứng minh rằng sự thiếu Đồng trong cơ thể sẽ dẫn đến việc phá vỡ sự trao đổi sắt giữa huyết tương và hồng cầu, do đó bệnh thiếu máu sẽ xuất hiện. Đồng thời thiếu một lượng Đồng trong cơ thể cũng dẫn đến chứng bạc tóc. Ngoài ra, đồng còn có vai trò trong sự tạo thành myelin, loại vật liệu làm nên vỏ các dây thần kinh [4]. Nhu cầu về Đồng của cơ thể người khoảng 2 - 3 mg/ ngày. Những khẩu phần ăn thông thường sẽ đáp ứng đủ nhu cầu này. Tuy nhiên, trong những trường hợp thiếu Đồng, chúng ta cần ăn thêm những loại lương thực và thực phẩm chứa nhiều Đồng như gan, lòng đỏ trứng, sữa chua, quả hồ đào, bánh mì đen [4]. 1.2.1.2. Crom Thông thường, hàm lượng Crom trong cơ thể động vật và thực vật vào khoảng 10-3 ÷ 10-4 %, còn trong cơ thể người là khoảng 10-3 ÷ 10-6 %. Nhu cầu Crom hàng ngày của cơ thể con người là khoảng 50 ÷ 200µg. Crom có ích cho cơ thể người lớn là đồng hóa cácbonhiđrat và lipit kém. Sự thiếu Crom trong cơ thể dẫn đến sự tăng đường huyết. Y học khuyến cáo phụ nữ đang mang thai và mẹ trong thời kỳ cho con bú, bệnh nhân tiểu đường và người trên 45 tuổi nên sử dụng những thực phẩm chứa nhiều Crom như thức uống lên men, gan động vật, khoai tây, rau quả tươi [4]. Không có dấu hiệu về tác động độc hại của Crom (III) tuy nhiên Crom (VI) rất độc vì nó có hoạt tính làm biến đổi gen và gây ung thư. Cơ chế của tác động này còn chưa rõ ràng. Có thể là CrO42- xâm nhập vào tế bào sẽ bị khử thành các phần tử trung gian CrV và CrIV trước khi trở thành CrIII. Các phần tử trung gian này tương tác với các nhóm chức SH của các peptit hoặc các nhóm phophat của AND v.v… Bằng cách đó chúng ảnh hưởng đến các chức năng của những phân tử quan trọng này [4]. 1.2.2. Độc tính của các kim loại nặng Kim loại nặng 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 nước sông hồ, nước biển, sa lắng trong trầm tích. Trong vòng hai thế kỷ qua, các kim loại nặng 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 kim loại nặng trong môi trường tăng lên đáng kể [18]. Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con người. Chúng là các nguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các này có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người. Sắt giúp ngừa bệnh thiếu máu, kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 loại Enzyme. Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin, thuốc bổ xung khoáng chất thường có Cr, Cu, Fe, Zn, Mn, Mg, K, chúng có hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết. Lượng nhỏ các kim loại này có trong khẩu phần ăn của con người vì chúng là thành phần quan trọng trong các phân tử sinh học như hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác. Nhưng nếu cơ thể hấp thụ một lượng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn quá trình sinh lí, gây độc cho cơ thể hoặc làm mất tính năng của các kim loại khác [18]. Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng ít nhất lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nước. Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào quá trình sinh hóa trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể người). Nhưng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật, chúng sẽ gây độc tính [29]. Các kim loại nặng có độc tính bao gồm Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, As, Cd, Al, Pt, Mn … Khi vào cơ thể người, kim loại nặng sẽ xâm nhập qua đường hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô theo thời gian và sẽ đạt tới hàm lượng gây độc. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể gây rối loạn hành vi của con người do tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và thần kinh, gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh hoặc gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể. Vì vậy, nó sẽ làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Ngoài ra, các kim loại nặng trên còn làm tăng độ axit trong máu. Việc rút canxi từ xương để duy trì pH thích hợp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 trong máu sẽ dẫn đến bệnh loãng xương. Các nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng một hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại cho sức khỏe con người . Tuy nhiên, ở mỗi người khác nhau sẽ có hậu quả khác nhau [18]. Sự nhiễm độc kim loại nặng không phải là hiện tượng chỉ có trong thời hiện đại. Các nhà sử học đã nói đến trường hợp ô nhiễm rượu vang và nước nho do dùng trong bình chứa và dụng cụ đun nấu thức ăn làm bằng chì. Đây là một nguyên nhân dẫn đến sự suy yếu và sụp đổ đế quốc La Mã. Bệnh điên dại Alice ở Wonderland hồi thế kỷ XIX ở những người làm mũ là do họ đã dùng thủy ngân như một loại nguyên liệu. Họ thường bị rối loạn ý thức do nhiễm độc thủy ngân [18]. Sự nhiễm độc kim loại nặng đã tăng lên nhanh chóng từ những năm 50 của thế kỷ trước do hậu quả của việc sử dụng ngày càng nhiều các kim loại nặng trong các ngành sản xuất công nghiệp. Ngày nay sự nhiễm độc mãn tính có thể xuất phát từ việc dùng chì trong sơn, nước máy, các hóa chất trong quá trình chế biến thực phẩm, các sản phẩm “chăm sóc con người” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh răng, xà phòng…). Trong xã hội ngày nay, con người không thể tránh được sự nhiễm các hóa chất độc và các kim loại. Độc tính của các kim loại nặng chủ yếu do chúng có thể sinh các gốc tự do, đó là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp đôi chúng chiếm điện tử từ các phân tử khác để lặp lại sự cân bằng của chúng. Các gốc tự do tồn tại tự nhiên khi các phân tử của tế bào phản ứng với O2 (bị ôxi hóa ) . Nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình oxi hóa, sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được. Các gốc tự do này phá hủy các mô trong toàn cơ thể gây nhiều bệnh tật [6]. Trong phạm vi luận của văn, chúng tôi chỉ đề cập đến độc tính của hai kim loại Đồng và Crom. Đây là hai kim loại thuộc chương trình nghiên cứu đánh giá môi trường của EU (2001) cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới. 1.2.2.1. Độc tính của Đồng Hợp chất của Đồng không độc bằng hợp chất của chì, thủy ngân. Nhưng muối Đồng rất độc đối với nấm và rêu tảo. Người ta thường dùng CuSO4 để chống mốc cho gỗ, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9 và dùng nước boóc đô (CuSO4 và vôi sữa) để trừ sâu bọ cho một số cây. Với động vật thân mềm vỏ cứng sống trong nước, sự nhiễm bẩn CuSO4 ở hàm lượng 10-8  10-7 g/l sẽ làm giảm hoạt động đóng mở của chúng từ 10 %  15%, nếu là 10-3 g/l thì chúng có thể bị tê liệt hoặc chết [13]. Với thực vật nhiễm độc Đồng có thể bị bệnh xoăn lá, cằn cỗi hay giảm sự sinh trưởng. Nước thải chứa Đồng luôn tồn ở dạng hợp chất khó tan, có thể bị tích tụ lắng xuống bùn hoặc tham gia vào chuỗi thức ăn hoặc có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua rong tảo, cỏ, rau, tôm, cua, cá... và gây độc ở các mức độ khác nhau [19]. 1.2.2.2. Độc tính của Crom Với đặc tính lý hoá của Crom (bền ở nhịêt độ cao, khó oxi hoá, cứng và tạo màu tốt…) nên nó ngày càng được sử dụng rộng rãi. Tác hại của nó gây ra càng nhiều. Crom được xếp vào nhóm có khả năng gây ung thư. Crom thường tồn tại dưới hai dạng là Cr (VI) và Cr (III). Trong đó các hợp chất Cr (VI) rất độc, độc hơn nhiều so với Cr (III). Tuy nhiên, con người lại hấp thụ Cr (VI) nhiều hơn Cr (III). Kết quả nghiên cứu cho thấy dù chỉ một lượng nhỏ Cr (VI) xuất hiện trong cơ thể người cũng là nguyên nhân chính gây tác hại nghề nghiệp. Tuy vậy, Crom kim loại thì không độc [15]. Crom xâm nhập vào cơ thể người bằng ba con đường là qua da, qua tiêu hóa và hô hấp. Dù xâm nhập bằng con đường nào thì Crom cũng được hoà tan vào trong máu ở nồng độ 0,001mg/l. Sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hoà tan nhanh trong hồng cầu 10 ÷ 20 lần. Từ hồng cầu, Crom chuyển vào các tổ chức phủ tạng rồi được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu. Ở các cơ quan phủ tạng, Crom hoà tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm [15]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn