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

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích hàm lượng và đánh giá sự phân bố một số kim loại nặng trong nước biển và trầm tích ở vùng biển miền Trung, Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST
Báo xấu
30
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nghiên cứu phương pháp phân tích một số kim loại nặng (Mn, Cu, Zn, Cd, Hg, Pb) trong nước biển và trầm tích biển. Đồng thời đánh giá mức độ ô nhiễm theo không gian tại các khu vực biển miền Trung. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích hàm lượng và đánh giá sự phân bố một số kim loại nặng trong nước biển và trầm tích ở vùng biển miền Trung, Việt Nam

  1. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- BÙI PHƢƠNG THÚY PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG VÀ ĐÁNH GIÁ SỰ PHÂN BỐ MỘT SỐ KIM LOẠI TRONG NƢỚC BIỂN VÀ TRẦM TÍCH TẠI CÁC KHU VỰC BIỂN MIỀN TRUNG, VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 1 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  2. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- BÙI PHƢƠNG THÚY PHÂN TÍCH HÀM LƢỢNG VÀ ĐÁNH GIÁ SỰ PHÂN BỐ MỘT SỐ KIM LOẠI TRONG NƢỚC BIỂN VÀ TRẦM TÍCH TẠI CÁC KHU VỰC BIỂN MIỀN TRUNG, VIỆT NAM Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Từ Bình Minh Hà Nội - 2014 2 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  3. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn PGS.TS Từ Bình Minh, người đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Em xin gửi tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đặc biệt là các thầy cô trong khoa Hóa Học lòng tri ân sâu sắc. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới anh Nguyễn Mạnh Hà cùng các anh chị và các bạn trong bộ môn Hóa phân tích, Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, từ sâu thẳm trái tim mình, con cảm ơn bố mẹ và gia đình đã luôn ở bên quan tâm, ủng hộ, động viên để con có được ngày hôm nay. Hà Nội ngày 14/10/2013 Học viên Bùi Phƣơng Thúy 3 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  4. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................. 3 1.1. Giới thiệu về các kim loại nặng................................................................. 3 1.1.1. Mangan ………………………………………………………………… 3 1.1.2. Đồng …………………………………………………………………… 5 1.1.3. Kẽm ……………………………………………………………………. 6 1.1.4. Cadimi …………………………………………………………………. 7 1.1.5. Thủy ngân ……………………………………………………………… 8 1.1.6. Chì ……………………………………………………………………... 10 1.2. Các phƣơng pháp phân tích kim loại nặng.............................................. 13 1.2.1. Các phương pháp hóa học......................................................................... 13 1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng......................................................... 13 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích.............................................................. 13 1.2.2. Các phương pháp trắc quang (phổ hấp thụ phân tử UV-VIS)................... 13 1.2.3. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES................................................. 13 1.2.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS................................................ 14 1.2.5. Phương pháp khối phổ cảm ứng cộng hưởng plasma (ICP-MS).............. 16 1.3.Tóm tắt một số nghiên cứu về kim loại nặng …………………………... 19 1.3.1. Kim loại nặng trong mẫu nước …………………………………………. 19 1.3.2. Kim loại nặng trong mẫu trầm tích ……………………………………... 21 1.4. Tiêu chuẩn về hàm lƣợng kim loại nặng ……………………………… 23 1.4.1. Trong nước biển ………………………………………………………... 23 1.4.2. Trong trầm tích …………………………………………………………. 23 4 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  5. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............. 24 2.1. Địa điểm và đối tƣợng nghiên cứu............................................................ 24 2.1.1. Địa điểm nghiên cứu................................................................................. 25 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu................................................................................ 25 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 26 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu.................................................... 26 2.2.1.1. Lấy mẫu nước biển................................................................................. 26 2.2.1.2. Lấy mẫu trầm tích................................................................................... 26 2.2.2. Phương pháp vô cơ hóa mẫu trầm tích...................................................... 26 2.3. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích 27 2.3.1. Khoảng tuyến tính………………………………………………………. 27 2.3.2. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 28 phân tích……………………………………………………………………………. 28 2.3.3. Độ chụm (độ lặp lại) của phương pháp……………………………………... CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM........................................................................ 30 3.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị......................................................................... 30 3.1.1. Hóa chất..................................................................................................... 30 3.1.2. Dụng cụ..................................................................................................... 30 3.1.3. Thiết bị....................................................................................................... 30 3.2. Thực nghiệm............................................................................................... 31 3.2.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu.................................................... 31 3.2.1.1. Lấy mẫu nước biển................................................................................. 31 3.2.1.2. Lấy mẫu trầm tích................................................................................... 31 3.2.2. Phương pháp xử lý mẫu............................................................................. 32 3.2.2.1. Mẫu nước biển........................................................................................ 32 3.2.2.2. Mẫu trầm tích......................................................................................... 32 3.2.3. Phân tích các kim loại................................................................................ 34 3.2.4. Phương pháp xử lý số liệu......................................................................... 35 5 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  6. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................... 36 4.1. Đánh giá phƣơng pháp phân tích ............................................................. 36 4.1.1. Khoảng tuyến tính ……………………………………………………… 36 4.1.2 Đường chuẩn phân tích ………………………………………………….. 37 4.1.2.1. Đường chuẩn phân tích Mangan ……………………………………... 37 4.1.2.2. Đường chuẩn phân tích Đồng ………………………………………… 37 4.1.2.3. Đường chuẩn phân tích Kẽm …………………………………………. 38 4.1.2.4. Đường chuẩn phân tích Cadimi ………………………………………. 38 4.1.2.5. Đường chuẩn phân tích Thủy Ngân …………………………………... 39 4.1.2.6. Đường chuẩn phân tích Chì …………………………………………... 39 4.1.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng…............................................ 41 4.1.4. Độ đúng của phương pháp ……………………………………………... 43 4.1.4.1. Độ lặp lại ……………………………………………………………... 43 4.1.4.2. Hiệu suất thu hồi ……………………………………………………… 44 4.2. Kết quả phân tích mẫu thực tế …………………………………………. 45 4.2.1. Kết quả phân tích mẫu nước biển ………………………………………. 45 4.2.2. Kết quả phân tích mẫu trầm tích mặt …………………………………… 46 4.2.3. Kết quả phân tích mẫu trầm tích lõi ……………………………………. 47 4.3. Thảo luận về kết quả phân tích 47 4.3.1. Sự phân bố của kim loại nặng trong nước biển và trầm tích 47 4.3.1.1. Sự phân bố của các kim loại nặng trong nước biển ở ba tầng nước 48 biển ……………………………………………………………………………. 4.3.1.2 Sự phân bố của các kim loại nặng trong mẫu trầm tích ………………. 51 4.3.2. So sánh sự phân bố của các kim loại trong mẫu trầm tích và nước biển 52 tại một vị trí lấy mẫu ………………………………………………………….. 4.3.3. Mối tương quan giữa nồng độ các kim loại nặng trong nước và trầm 56 tích …………………………………………………………………………….. 4.3.4. Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng .................................................. 59 6 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  7. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích 4.3.4.1. Trong nước biển ………………………………………………………. 59 4.3.4.2. Trong trầm tích ……………………………………………………….. 62 KẾT LUẬN........................................................................................................ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 70 7 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  8. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT * AAS : Quang phổ hấp thụ nguyên tử * AES : Quang phổ phát xạ nguyên tử *ICP-MS : Phổ khối plasma cao tần cảm ứng (Mass spectrometry). * LogKow : Hệ số phân bố octanol-nước (Log of octanol/water partition coefficient). * LOQ : Giới hạn định lượng (Limit of Quantity). * MDL : Giới hạn phát hiện của phương pháp (Method Detection Limit). *Nd : Nhỏ hơn giới hạn phát hiện của phương pháp (not detected). * P.P : polypropylen * QCVN : Quy chuẩn Việt Nam *SD : Độ lệch chuẩn (Standard Deviation). *PTN : Phòng thí nghiệm 8 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  9. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích DANH MỤC HÌNH Hình số Nội dung Trang Hình 1.1 Sơ đồ hệ máy AAS cơ bản 15 Hình 1.2 Sơ đồ hệ máy AAS đầy đủ 15 Hình 1.3 Các bộ phận chính của máy ICP-MS 17 Hình 2.1 Bản đồ khu vực lấy mẫu 25 Hình 3.1 Máy đo ICP - MS ELAN 9000 – Perkin Elmer 33 Hình 3.2 Quy trình phân tích kim loại trong mẫu nước biển 34 Hình 3.3 Quy trình phân tích kim loại trong mẫu trầm tích 35 Hình 4.1 Đường chuẩn Mn 37 Hình 4.2 Đường chuẩn Cu 37 Hình 4.3 Đường chuẩn Zn 38 Hình 4.4 Đường chuẩn Cd 38 Hình 4.5 Đường chuẩn Hg 39 Hình 4.6 Đường chuẩn Pb 39 Hình 4.7 Sự phân bố của Mn trong nước biển ở 3 tầng 48 Hình 4.8 Sự phân bố của Cu trong nước biển ở 3 tầng 48 Hình 4.9 Sự phân bố của Zn trong nước biển ở 3 tầng 49 Hình 4.10 Sự phân bố của Cd trong nước biển ở 3 tầng 49 Hình 4.11 Sự phân bố của Hg trong nước biển ở 3 tầng 50 Hình 4.12 Sự phân bố của Pb trong nước biển ở 3 tầng 50 Bảng 4.13 Sự phân bố của Mn và Zn trong mẫu trầm tích 51 Bảng 4.14 Sự phân bố của Cu và Pb trong mẫu trầm tích 51 9 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  10. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích Bảng 4.15 Sự phân bố của Cd và Hg trong mẫu trầm tích 52 Sự phân bố của Cu trong mẫu trầm tích và nước biển tại một Hình 4.16 54 vị trí lấy mẫu Sự phân bố của Zn trong mẫu trầm tích và nước biển tại một Hình 4.17 54 vị trí lấy mẫu Sự phân bố của Cd trong mẫu trầm tích và nước biển tại một Hình 4.18 55 vị trí lấy mẫu Sự phân bố của Hg trong mẫu trầm tích và nước biển tại một Hình 4.19 55 vị trí lấy mẫu Sự phân bố của Pb trong mẫu trầm tích và nước biển tại một Hình 4.20 56 vị trí lấy mẫu Hình 4.21 So sánh hàm lượng kim loại ở vùng biển miền Trung Việt Nam 60 với QCVN và Tiêu chuẩn Canada Hàm lượng Pb trong trầm tích sông Châu Giang từ năm 1977 63 Hình 4.22 đến năm 1997 Hình 4.23 Nồng độ kim loại trong trầm tích theo độ sâu vị trí BD-236 65 Hình 4.24 Nồng độ kim loại trong trầm tích theo độ sâu vị trí BD-400 65 So sánh hàm lượng kim loại trong trầm tích ở vùng biển miền 67 Hình 4.25 Trung Việt Nam với các vùng biển khác trên thế giới 10 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  11. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích DANH MỤC BẢNG Bảng số Nội dung Trang Bảng 1.1 Một số thông số lý - hóa quan trọng của mangan 3 Bảng 1.2 Một số thông số lý - hóa quan trọng của đồng 5 Bảng 1.3 Một số thông số lý - hóa quan trọng của kẽm 6 Bảng 1.4 Một số thông số lý - hóa quan trọng của cadimi 7 Bảng 1.5 Một số thông số lý - hóa quan trọng của thủy ngân 8 Bảng 1.6 Một số thông số lý - hóa quan trọng của chì 11 Bảng 1.7 Tóm tắt các kim loại phân tích 12 Bảng 1.8 Một số phương pháp phân tích kim loại trong mẫu nước 18 Bảng 1.9 Một số phương pháp phân tích kim loại trong mẫu trầm tích 19 Bảng 1.10 Tổng hàm lượng kim loại nặng (µg/l) trong nước sông Tô Lịch 20 Bảng 1.11 Tổng hàm lượng kim loại nặng (µg/l) trong nước sông Nhuệ 20 Tổng hàm lượng kim loại nặng (µg/l) trong trầm tích sông Nhà Bè và Bảng 1.12 21 sông Sài Gòn so với Tiêu chuẩn Tham chiếu độc của Hoa Kỳ Hàm lượng kim loại nặng trong trầm tích bề mặt ở phía tây Vịnh Bắc Bảng 1.13 22 Bộ, biển Nam Trung Quốc Hàm lượng kim loại (mg/kg) trong trầm tích biển ở phía tây Vịnh Bắc Bảng 1.14 22 Bộ, biển Nam Trung Quốc so với những biển khác trên thế giới Bảng 1.15 Giá trị giới hạn của các thông số trong nước biển 23 Bảng 1.16 Giá trị giới hạn của các thông số trong trầm tích 23 Bảng 3.1 Các thông số máy đo ICP-MS 33 Bảng 4.1. Phương trình hồi quy, hệ số tương quan của các đường chuẩn phân tích 40 11 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  12. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích Bảng 4.2 Giá trị LOD và LOQ của 1 số nguyên tố dùng phép đo ICP-MS 42 Bảng 4.3 Nồng độ các ion kim loại trong dung dịch chuẩn kiểm tra 44 Bảng 4.4 Hiệu suất thu hồi của quy trình phân tích trên mẫu thêm chuẩn 45 Bảng 4.5 Nồng độ kim loại trong nước biển 46 Bảng 4.6. Nồng độ kim loại trong trầm tích mặt 46 Bảng 4.7 Nồng độ kim loại trong trầm tích lõi 47 Sự phân bố của các kim loại trong mẫu trầm tích và nước biển tại một Bảng 4.8 53 vị trí lấy mẫu Bảng 4.9 Hệ số tương quan giữa các kim loại Mn, Cu, Zn, Cd, Hg trong mẫu 57 trầm tích Bảng 4.10 Hệ số tương quan giữa các kim loại Mn, Cu, Zn, Cd, Hg trong mẫu 57 nước tầng mặt Bảng 4.11 Hệ số tương quan giữa các kim loại Mn, Cu, Zn, Cd, Hg trong mẫu 58 nước tầng giữa Bảng 4.12 Hệ số tương quan giữa các kim loại Mn, Cu, Zn, Cd, Hg trong mẫu 58 nước tầng đáy Hàm lượng trung bình của các nguyên tố trong nước biển và giới hạn Bảng 4.13 59 cho phép của chúng so với QCVN 43: 2012 Bảng 4.14 Quy mô dân số dải ven biển miền Trung năm 2009 61 Hàm lượng trung bình của các nguyên tố trong trầm tích và giới hạn Bảng 4.15 62 cho phép của chúng so với QCVN 43: 2012 và Tiêu chuẩn Canada Bảng 4.16 Nồng độ kim loại trong mẫu trầm tích lõi ở sông Châu Giang, Trung 63 Quốc Bảng 4.17 Nồng độ kim loại trong mẫu trầm tích lõi ở cửa biển Hồng Kông, Trung 63 Quốc Bảng 4.18 Tốc độ sa lắng và tuổi ước tính của từng lớp trầm tích 64 So sánh hàm lượng một số kim loại nặng trong trầm tích tại một số khu Bảng 4.19 66 vực trên thế giới 12 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  13. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích MỞ ĐẦU Những năm gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu và nguyên nhân chủ quan từ ý thức con người đã khiến môi trường sinh thái biển Việt Nam đứng trước nguy cơ ô nhiễm cao trong tương lai. Việt Nam là một quốc gia được ưu ái nhiều lợi thế về phát triển du lịch và kinh tế biển với đường bờ biển dài hơn 3.000 km bao bọc lãnh thổ ở 3 hướng Đông, Nam, Tây Nam cùng 90 cảng biển lớn nhỏ, 215 bãi biển có cảnh quan đẹp, nhiều vịnh nổi tiếng tầm cỡ thế giới như vịnh Hạ Long, Nha Trang, Cam Ranh, Vân Phong… Bên cạnh đó còn có rất nhiều tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, gồm tài nguyên sinh vật, tài nguyên không sinh vật, tài nguyên trong khối nước, trên đáy và trong lòng đất dưới đáy biển. Đặc biệt là khu vực các tỉnh duyên hải miền trung Việt Nam từ Thanh Hóa đến Ninh Thuận. Tuy nhiên, một thực trạng hiện nay là tài nguyên biển đang bị khai thác bừa bãi, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp khiến cho môi trường sinh thái biển đang đứng trước nguy cơ ô nhiễm trầm trọng. Những tác động đó đã khiến môi trường sinh thái biển Việt Nam tiếp tục suy giảm, tính đa dạng sinh học, nhất là vùng ven bờ ngày càng bị đe dọa như rừng ngập mặn, rạn san hô. Cho tới nay, có khoảng 85 loài trong tình trạng nguy cấp ở nhiều mức độ khác nhau, trên 70 loài đã được đưa vào sách đỏ Việt Nam. Đặc biệt là các tỉnh miền Trung Việt Nam, trong những năm 2002, 2003 ở Bình Thuận, Ninh Thuận, Khánh Hòa đã xảy ra hiện tượng thủy triều đỏ gây thiệt hại lớn cho ngành nuôi trồng thủy sản. Trong vòng chưa đầy 6 tháng cuối năm 2006 đến đầu 2007 đã có khoảng 21.600 đến 51.800 tấn dầu trôi nổi gây ô nhiễm biển từ Bắc đến Nam. Trong đó chỉ có 20 tỉnh, thành ven biển vớt và xử lý được hơn 1.700 tấn, số còn lại đã khuyếch tán, lan rộng gây ảnh hưởng xấu cho sinh vật, thực vật biển [14]. Một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường biển là ô nhiễm kim loại nặng. Kim loại nặng có Hg, Cd, Pb, As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn, v.v... thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích 1 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  14. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích lũy trong cơ thể chúng. Vì vậy, chúng là các nguyên tố độc hại với sinh vật và môi trường. Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước thải công nghiệp và nước thải độc hại không xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác động tiêu cực tới môi trường sống của sinh vật và con người. Kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn thâm nhập và cơ thể người. Nước từ các ao, hồ, sông, kênh, mương… bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ đổ ra biển gây ra ô nhiễm nước biển gần bờ và xa bờ. Ô nhiễm kim loại nặng biểu hiện ở nồng độ cao của các kim loại nặng trong nước. Trong một số trường hợp, xuất hiện hiện tượng cá và thuỷ sinh vật chết hàng loạt. Do đó việc xác định hàm lượng và sự phân bố của các kim loại trong nước biển và trầm tích biển giúp ta có thể đánh giá được mức độ ô nhiễm kim loại nặng và tìm ra nguyên nhân gây ô nhiễm và cách bảo vệ môi trường biển. Vì thế tôi chọn đề tài "Phân tích hàm lƣợng và đánh giá sự phân bố một số kim loại nặng trong nƣớc biển và trầm tích ở vùng biển miền Trung, Việt Nam " với các mục tiêu cụ thể sau: 1. Nghiên cứu phương pháp phân tích một số kim loại nặng (Mn, Cu, Zn, Cd, Hg, Pb) trong nước biển và trầm tích biển. 2. Đánh giá mức độ ô nhiễm theo không gian tại các khu vực biển miền Trung. 3. Đánh giá sự phân bố theo độ sâu và lịch sử ô nhiễm. 2 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  15. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về các kim loại nặng 1.1.1. Mangan Mangan (Mn) là nguyên tố thuộc nhóm VB, chu kì 4, ô thứ 25 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Mangan là một kim loại màu trắng bạc, có một số dạng thù hình khác nhau về mạng lưới tinh thể và tỉ khối, bền nhất ở nhiệt độ thường là dạng α với mạng lưới lập phương tâm khối [4]. Bảng 1.1. Một số thông số lý - hóa quan trọng của mangan Số hiệu nguyên tử 25 Khối lượng nguyên tử 54,938 Cấu hình electron [Ar] 3d5 4s2 Nhiệt độ nóng chảy 1246 oC Nhiệt độ sôi 2061 oC Trạng thái oxi hóa +7, +6, +5, +4, +3, +2, +1, -1,-2, -3 Độ âm điện 1,55 (thang Pauling) Năng lượng ion hóa thứ nhất 717,3 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ hai 1509 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ ba 3248 kJ·mol−1 Mangan rất cứng và rất dễ vỡ nhưng dễ bị oxi hóa. Các trạng thái oxi hóa phổ biến nhất của Mangan là +2, +3, +4, +6 và +7. Trong đó, trạng thái ổn định nhất là Mn +2 [4]. Mangan là kim loại tương đối hoạt động. Nó dễ bị oxi hóa trong không khí bởi các chất oxi hóa mạnh như O2, F2, Cl2 tạo nên các hợp chất Mn2O3, Mn3O4, MnF4, MnCl2. Mangan tác dụng mạnh với dung dịch các axit loãng như HCl, H2SO4 giải phóng hidro, nhưng lại thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc, nguội. Nó chỉ tan trong dung dịch HNO3 đặc, nóng theo phản ứng 3Mn +8HNO3 → 3Mn(NO3)2 +2NO + 4H2O Mangan cũng phản ứng với các nguyên tố không kim lọai như lưu huỳnh, nitơ, 3 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  16. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích photpho, cacbon và silic ở nhiệt độ cao. Nhờ tính chất này nên mangan có vai trò của chất loại oxi trong luyện kim [4]. Ứng dụng lớn nhất của mangan là trong công nghiệp sản xuất sắt, gang, hợp kim thép, nhất là trong việc chế tạo thép không gỉ [26]. Mangan có khả năng loại oxi, loại lưu huỳnh trong thép, gang và có khả năng tạo hợp kim với sắt tạo thành thép đặc biệt nên truyền cho thép những tính chất tốt như khó gỉ, cứng và chịu mài mòn. Khoảng 85 - 90% lượng mangan được sản xuất để phục vụ cho việc sản xuất gang, thép trong ngành luyện kim [4]. Mangan được tìm thấy trong nhiều loại thức ăn khác nhau, bao gồm: các loại quả, hạt, trái cây, các cây họ đậu, trà, các loại rau nhiều lá, sữa bột sơ sinh, một vài loại thịt và cá [27]. Đây là một nguyên tố cần thiết cho tất cả các loài. Cơ thể người trung bình chứa khoảng 12 mg mangan, được lưu trữ chủ yếu ở trong xương, gan, thận và tuyến tụy [20]. Con người chỉ có thể hấp thụ mangan ở dạng hòa tan của nó đó là Mn+2 [20], [21]. Mangan là một thành phần của enzym superoxit dimutat (SOD), loại enzym chống oxy hóa chủ yếu có trong ti thể, giúp chống lại các gốc tự do. Các gốc tự do xuất hiện một cách tự nhiên trong cơ thể nhưng lại có thể làm hỏng màng tế bào và DNA, gây nên sự lão hóa, bệnh tim và ung thư. Sự có mặt của SOD giúp trung hòa các gốc tự do này, làm giảm thậm chí ngăn ngừa một số tác hại mà các gốc tự do gây ra [20]. Nhiễm độc mangan mãn tính có thể do hít phải bụi và hơi mangan trong một thời gian dài, cũng có thể do sử dụng nguồn nước ăn uống bị ô nhiễm mangan. Các triệu chứng nhiễm độc thường xuất hiện từ từ. Ban đầu thường là nhức đầu, ngủ kém, rối loạn thăng bằng, dáng đi vụng về. Trong hình thức tồi tệ nhất có thể dẫn đến rối loạn thần kinh lâu dài với các triệu chứng tương tự như bệnh Parkinson bao gồm run chân tay, đi lại khó khăn, co thắt cơ mặt, tâm thần phân liệt và thậm chí ảo giác. Nhiễm độc mangan còn có thể xảy ra ở những người bị bệnh gan mãn tính vì gan đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ mangan ra khỏi cơ thể. Cá nhân nào có hệ bài tiết suy yếu sẽ càng nhạy cảm với độc tính của mangan. Nhóm này bao gồm người già và người rất trẻ - những người có các cơ quan còn yếu và chưa phát 4 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  17. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích triển một cách đầy đủ. Khả năng gây đột biến và gây ung thư do phơi nhiễm mangan chưa được biết đến ở người. Nhiễm độc mangan làm giảm khả năng sinh sản đồng thời làm tăng khả năng xuất hiện các bất thường ở thai nhi [25]. Như vậy, những ảnh hưởng sức khỏe mà mangan gây ra phụ thuộc vào con đường phơi nhiễm, dạng hóa học, thời gian phơi nhiễm và trạng thái sức khỏe của từng cá nhân [26]. 1.1.2. Đồng Đồng (Cu) là nguyên tố thuộc nhóm IB, chu kỳ 4, ô thứ 29 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Bảng 1.2. Một số thông số lý-hóa quan trọng của đồng Số hiệu nguyên tử 29 Khối lượng nguyên tử 63,546 Cấu hình electron [Ar] 3d10 4s1 Nhiệt độ nóng chảy 1084,62 oC Nhiệt độ sôi 2562 oC Trạng thái oxi hóa +1, +2, +3, +4 Độ âm điện 1,90 (thang Pauling) Năng lượng ion hóa thứ nhất 745,5 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ hai 1957,9 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ ba 3555 kJ·mol−1 Đồng là kim loại dẻo có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng nguyên chất mềm và dễ uốn; bề mặt đồng tươi có màu cam đỏ. Nó được sử dụng làm chất dẫn nhiệt và điện, vật liệu xây dựng, và thành phần của các hợp kim của nhiều kim loại khác nhau [20]. Đồng tạo nhiều hợp chất khác nhau với các trạng thái ôxy hóa +1 và +2. Nó không phản ứng với nước, nhưng phản ứng chậm với ôxy trong không khí tạo thành một lớp oxit đồng màu nâu đen. Ngược lại với sự ôxy hóa của sắt trong không khí ẩm, lớp oxit này sau đó sẽ ngăn cản sự ăn mòn. Hydrogen sulfua và sulfua phản ứng với đồng tạo ra các hợp chất đồng sulfua khác nhau trên bề mặt. Trong trường hợp phản ứng với sulfua, ăn mòn đồng diễn ra khi đồng tiếp xúc với không khí có 5 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  18. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích chứa các hợp chất sulfua. Các dung dịch amoni chứa oxy có thể tạo ra một phức chất hòa tan trong nước với đồng, khi phản ứng với oxy và axit clohydric để tạo thành đồng clorua và hydro peroxide bị axit hóa để tạo thành các muối đồng (II). Đồng (II) clorua và đồng phản ứng với nhau tạo thành đồng (I) clorua [18]. Đồng là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, vì vậy nó được sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm: Dây điện, que hàn đồng, tay nắm và các đồ vật khác trong xây dựng nhà cửa, đúc tượng, cuộn từ của nam châm điện, động cơ, đặc biệt là các động cơ điện. Mọi hợp chất của đồng là những chất độc. Đồng kim loại ở dạng bột là một chất dễ cháy, 30g sulfat đồng có khả năng gây chết người. Đồng trong nước với nồng độ lớn hơn 1 mg/lít có thể tạo vết bẩn trên quần áo hay các đồ vật được giật giũ trong nước đó. Nồng độ an toàn của đồng trong nước uống đối với con người dao động theo từng nguồn, nhưng có xu hướng nằm trong khoảng 1,5 – 2 mg/lít [18]. 1.1.3. Kẽm Kẽm (Zn) là nguyên tố thuộc nhóm IIB, chu kỳ 4, ô thứ 30, trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Bảng 1.3. Một số thông số lý-hóa quan trọng của kẽm Số hiệu nguyên tử 30 Khối lượng nguyên tử 65,37 Cấu hình electron [Ar] 3d10 4s2 Bán kính nguyên tử 0,139 nm Khối lượng riêng 7,13 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 419,53 oC Nhiệt độ sôi 907 °C Năng lượng ion hóa thứ nhất 906,4 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ hai 1733,3 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ ba: 3833 kJ·mol−1 6 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  19. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích Kẽm là một kim loại màu trắng xanh nhạt ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo dài. Trong không khí nó bị phủ bởi một lớp oxit nên mất tính ánh kim [20] Kẽm là một kim loại hoạt động trung bình, có thể kết hợp với oxi và các á kim khác, có phản ứng với axit loãng để giải phóng hiđro. Trạng thái oxi hóa phổ biến của kẽm là +2. Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ Trái đất. Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn đinh: 64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn với đồng vị 64Zn là phổ biến nhất chiếm 48,6% trong tự nhiên. Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến thứ tư sau sắt, nhôm, đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm. Kẽm được sử dụng để mạ kim loại như mạ thép để chống han gỉ, sử dụng trong các hợp kim như: đồng thanh, niken trắng, các loại que hàn, bạc Đức, sử dụng trong dập khuôn, đặc biệt là trong công nghiệp ôtô. Oxit kẽm được sử dụng như chất liệu có màu trắng trong màu nước và sơn cũng như chất hoạt hóa trong công nghiệp ôtô. Trong thực đơn hàng ngày, kẽm có trong thành phần của các loại khoáng chất và vitamin. Người ta cho rằng kẽm có thuộc tính chống oxi hóa do vậy nó được sử dụng như nguyên tố vi lượng để chống sự chết yểu của da và cơ trong cơ thể (lão hóa). Trong các biệt dược có chứa một lượng lớn kẽm nên người ta cho rằng nó có tác dụng làm nhanh lành vết thương [20]. 1.1.4. Cadimi Bảng 1.4. Một số thông số lý-hóa quan trọng của Cadimi Số hiệu nguyên tử 48 Nguyên tử khối 112,41 Cấu hình lớp vỏ nguyên tử [Kr] 4d10 5s2 Khối lượng riêng 8,65 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 321,07 °C Nhiệt độ sôi 767 °C Năng lượng ion hóa thứ nhất 867,8 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ hai 1631,4 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ ba 3616 kJ·mol−1 7 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
  20. Bùi Phương Thúy Lớp K22 - Hóa phân tích Cadimi (Cd) là nguyên tố hóa học thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Do năng lượng ion hóa thứ ba rất cao làm cho năng lượng sonvat hóa hay năng lượng tạo thành mạng lưới tinh thể không đủ để làm bền được cho trạng thái oxi hóa +3, trạng thái oxi hóa cao nhất của Cd chỉ là +2. Cadimi là kim loại nặng, mềm, màu trắng xanh, dễ nóng chảy. Trong không khí ẩm chúng dần dần bị bao phủ bởi lớp oxi hóa nên mất tính ánh kim và không bị gỉ. Khi đun nóng Cd tác dụng được với oxi và nước tạo thành oxit, dễ tan trong axit HNO3. Là một nguyên tố hiếm chiếm khoảng 7,6. 10-6 % tổng số nguyên tử tương ứng trong vỏ trái đất. Trong thiên nhiên, Cd thường tồn tại trong hợp kim cùng với Zn, Cu. Cd là một kim loại độc hiện đại, nó chỉ mới được phát hiện như một nguyên tố vào năm 1817 và được sử dụng trong công nghiệp từ khoảng 50 năm trước, hiện nay Cd là một kim loại rất quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt Cd được sử dụng chủ yếu trong mạ điện vì nó có đặc tính không ăn mòn. Ngoài ra Cd còn được sử dụng làm chất màu cho công nghệ sơn và công nghệ chất dẻo và là catot cho nguồn pin Ni-Cd; sản phẩm phụ của công nghệ luyện chì và kẽm [20]. 1.1.5. Thủy ngân Bảng 1.5. Một số thông số lý-hóa quan trọng của thủy ngân Số hiệu nguyên tử 80 Khối lượng nguyên tử 200,59 Cấu hính electron [Xe] 4f14 5d10 6s2 Nhiệt độ nóng chảy -38,83 oC Nhiệt độ sôi 356,73 oC Trạng thái oxi hóa +4, +2, +1 Độ âm điện 2,00 (thang Pauling) Năng lượng ion hóa thứ nhất 1007,1 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ hai 1810 kJ·mol−1 Năng lượng ion hóa thứ ba 3300 kJ·mol−1 8 Luận văn Thạc sĩ khoa học ĐHKHTN - ĐHQGHN
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 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
3=>0