Xác định hàm lượng kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây

Chia sẻ: Nguyen Van Dung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

253
lượt xem 66
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay, người ta khẳng định được rằng nhiều nguyên tố kim loại có vai trò cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sông và con người như baba, trai, ốc, nghêu….Hồ Tây có sự đa dạng sinh học cao và điển hình ở vùng đồng bằng sông Hồng.[1] Những năm gần đây mặt nước của Hồ Tây bị thu hẹp dần và bị ảnh hưởng lớn bởi tốc độ đô thị hóa. Nhiều tổ chức, cá nhân thuộc các thành phần kinh tế đã đầu tư và phát triển dịch vụ, du lịch như Câu lạc bộ Hà Nội,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xác định hàm lượng kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây

  Xác định hàm lượng kim loại Đề Tài: nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây 1
Mục lục Mục lục ..................................................................................................................1 MỞ ĐẦU ...............................................................................................................1 Chương 1. TỔNG QUAN .....................................................................................2 1.1.Vài nét về Hồ Tây và vấn đề ô nhiễm ở Hồ Tây ......................................2 1.2.Vài nét về động vật nhuyễn thể..................................................................4 1.3.Độc tính của các kim loại nặng ..................................................................4 1.4.Giới thiệu chung về Asen, Cadimi và Chì ...............................................9 1.4.1. Tính chất lý, hóa của cadimi và chì ................................................10 1.4.2. Các hợp chất chính của As, Pb và Cd .............................................13 1.5. Các phương pháp xác định asen, cadimi và chì .....................................17 1.5.1. Các phương pháp hoá học ...............................................................18 1.5.2.Phương pháp phân tích công cụ. ......................................................20 1.6. Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại ..........24 1.6.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết ........................................................24 1.6.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng ........................................................25 1.6.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá ...............................26 1.6.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) ..................................................26 1.7. Một số phương pháp xử lý mẫu động vật nhuyễn thể ...........................27 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ..........................................29 NGHIÊN CỨU ....................................................................................................29 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu .........................................................29 2.1.1. Đối tượng và mục tiêu ......................................................................29 2.1.2. Phương pháp ứng dụng để nghiên cứu ...........................................29 2.1.3. Các nội dung nghiên cứu .................................................................30 2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ...............................30 2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS. .................................................30 1
2.2.2. Hệ trang thiết bị của phép đo AAS không ngọn lửa .......................32 2.3. Lấy mẫu, xử lý và bảo quản mẫu ............................................................34 2.3.1. Lấy mẫu .............................................................................................34 2.3.2. Xử lý sơ bộ và bảo quản mẫu ..........................................................35 2.4. Giới thiệu về phương pháp xử lý mẫu ....................................................36 2.5. Hóa chất và dụng cụ ................................................................................37 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ......................38 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF – AAS của Cd và Pb ......................38 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo .....................................................................38 3.1.2. Chọn khe đo ......................................................................................39 3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) .............................40 3.2. Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu ..................................................41 3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu .......................................................................42 3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hóa luyện mẫu ..............................................42 3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu.............................................44 3.2.4. Các điều kiện khác ...........................................................................45 3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF – AAS .......................45 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit ........................46 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền.....................................47 3.3.3. Khảo sát sơ bộ thành phần mẫu ......................................................49 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion có trong mẫu. ........50 Từ kết quả khảo sát ta thấy, ở trong nền đã chọn các ion có nồng độ đã chọn để khảo sát không gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của các nguyên tố phân tích. ............................................................................................55 3.4. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS........................55 3.4.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính ..............................................55 2
3.4.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng. ..................................................................................................58 3.4.3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo......................................62 3.5. Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của As,Cd, Pb ....................65 3.6. Lựa chọn và đánh giá quy trình xử lý mẫu động vật nhuyễn thể. ........66 3.6.1. Lựa chọn quy trình xử lý mẫu. .........................................................66 3.6.2. Đánh giá hiệu suất thu hồi của quá trình xử lý mẫu ......................66 3.6.3. Đánh giá độ lặp lại của quy trình xử lý mẫu. .................................69 3.7. Kết quả phân tích 14 mẫu động vật nhuyễn thể .....................................70 KẾT LUẬN .........................................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................74 3
MỞ ĐẦU Ngày nay , người ta đã khẳng định được rằng nhiều nguyên tố kim loại có vai trò cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sống và con người.Tuy nhiên nếu hàm lượng lớn chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. Sự thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim loại vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh, ... là những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dưỡng và có thể gây tử vong. Thậm chí, đối với một số kim loại người ta mới chỉ biết đến tác động độc hại của chúng đến cơ thể. Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua đường tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp và sự đô thị hoá, hiện nay môi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng. Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu công nghiệp vào không khí, vào nước, vào đất, vào thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thể con người qua đường ăn uống, hít thở dẫn đến sự nhiễm độc. Do đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại nặng trong môi trường sống, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người nhằm đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết. Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được toàn xã hội quan tâm. Các loài động vật nhuyễn thể như: trai, ốc, nghêu, sò…cũng là một trong những nguồn thực phẩm thiết yếu và được ưa chuộng ở nước ta. Tuy nhiên trong những năm gần đây một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các loài động vật này có thể tích tụ một số chất ô nhiễm, đặc biệt là các kim loại nặng trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều lần so với hàm lượng ở môi trường bên ngoài. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài : “Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong động vật nhuyễn thể ở khu vực Hồ Tây” 1
Chương 1. TỔNG QUAN 1.1.Vài nét về Hồ Tây và vấn đề ô nhiễm ở Hồ Tây Hồ tây là hồ lớn nhất của Hà Nội, nằm ở phía tây bắc thành phố, có vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế, văn hóa, xã hội của thủ đô. Cùng với tốc độ đô thị hóa, sự can thiệp của con người đã và đang làm cho Hồ Tây bị biến dạng, theo đó là ô nhiễm môi trường, mất đi nhiều loài thủy sản, đặc sản có giá trị. Theo kết quả khảo sát của Công ty Khai thác Hồ Tây năm 1997, diện tích Hồ Tây là 526,16 ha, chu vi 18.967m, độ sâu trung bình 1,5 – 2,0 m, nơi sâu nhất là 3,0 m, lượng nước trung bình khoảng 10 triệu mét khối. Hồ Tây có 36 loài cá thuộc 12 họ, 106 loài thực vật phù du thuộc 6 ngành tảo và vi khuẩn lam, 58 loài chim thuộc 17 họ, 214 loài cây bóng mát, hoa và cây cảnh thuộc 79 chi của 50 họ, nằm trong 4 ngành thực vật…Ngoài ra còn nhiều loài thủy đặc sản như baba, trai, ốc, nghêu….Hồ Tây có sự đa dạng sinh học cao và điển hình ở vùng đồng bằng sông Hồng.[1] Những năm gần đây mặt nước của Hồ Tây bị thu hẹp dần và bị ảnh hưởng lớn bởi tốc độ đô thị hóa. Nhiều tổ chức, cá nhân thuộc các thành phần kinh tế đã đầu tư và phát triển dịch vụ, du lịch như Câu lạc bộ Hà Nội, Công viên nước, Du thuyền Hồ Tây,…Một số diện tích ven bờ hồ đã được kè với mục đích tránh sạt lở và lấn chiếm nhưng hồ vẫn được coi là nơi chứa các chất xả thải. Theo chủ trương của Ban Quản lý Dự án Hạ tầng kỹ thuật xung quanh Hồ Tây, Trung tân Môi trường Biển cùng với Viện Hóa học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia đã có đợt nghiên cứu, khảo sát chất lượng nước hồ vào tháng 6 năm 2001 và đã kết luận: Nước Hồ Tây đang bị ô nhiễm nặng. Các thông số của đợt khảo sát gồm các thông số thủy hóa thông dụng ( nhiệt độ, độ dẫn điện, độ muối, PH, oxy hòa tan, độ đục); các 2
thông số hóa học, vi sinh (coli tổng, fecal coli); các chất hữu cơ (COD,BOD5); các chất dinh dưỡng và các kim loại nặng (Cu, Zn, Cd, As, Hg, và Pb);hàm lượng dầu và hàm lượng thuốc trừ sâu clo và cơ phốt pho. Chất lượng nước của vùng hồ có hàm lượng BOD từ 15 – 20 mg/l, hàm lượng DO>6mg/l. Vùng ven bờ đặc biệt là khu vực gần cổng từ hồ Trúc Bạch sang, hàm lượng BOD có thời điểm đạt tới 25 – 28 mg/l. Về mùa khô, nấm sợi và vi khuẩn cao gấp 1000 lần so với mùa mưa.[2] Nguyên nhân chính gây ô nhiễm là do hàng năm có hàng triệu mét khối nước thải của thành phố độ trực tiếp vào hồ qua cống “ Cây Si” ở đường Thanh Niên, cống “ Tàu Bay ” gần vườn hoa Lý Tự Trọng và “Cống Đõ” phường Thụy Khuê,… cộng với nước thải và một phần rác thải của các nhà hàng, khách sạn quanh hồ, trên hồ và cư dân xung quanh. Từ năm 2002, người ta đã phát hiện ốc ở Hồ Tây bị mất vẩy, số lượng ốc còn sống sót rất ít, còn con nào sống chỉ bé bằng 2/3 những con ốc cùng loại ở nơi khác. Phòng Sinh thái Môi trường nước thuộc Viện Sinh thái và tài nguyên Sinh vật cho biết trước đó họ chưa từng ghi nhận trường hợp ốc mất vẩy nào như thế. Giả thiết đưa ra là ốc mất vẩy do bị nhiễm độc.[15] Hồ Tây đang đứng trước nguy cơ bị mất cân bằng sinh thái một cách nghiêm trọng. Theo thống kê, mỗi ngày hồ Tây nhận khoảng trên 10.000m3 nước thải sinh hoạt từ các hộ dân sống xung quanh hồ, và một lượng lớn nước thải từ hàng chục nhà hàng, khách sạn kinh doanh trên mặt hồ và xung quanh hồ. Vấn đề ô nhiễm môi trường ở Hồ Tây đã được nhắc đến từ lâu. Những năm gần đây đã có rất nhiều các công trình, đề tài nghiên cứu đánh giá tình trạng ô nhiễm ở khu vực Hồ Tây để xúc tiến nhanh chóng việc giữ gìn và bảo vệ hồ. Các dự án “ Thay nước Hồ Tây”, “ Trồng cây thủy sinh 3
để làm sạch nước” đã gây nhiều tranh cái trong giới nghiên cứu, đã bị hoãn vô thời hạn và dường như đã bị lãng quên. 1.2.Vài nét về động vật nhuyễn thể Y học cổ truyền đã khảng định các loài nhuyễn thể có vị ngọt, mặn, tính lạnh. Các món ăn chế biến từ nhuyễn thể có tính thanh nhiệt, trừ thấp, giải độc. tính chất này dùng để giải độc rược. Người bị tiểu đường cũng nên ăn nghêu sò ốc hến. Ăn nhuyễn thể còn giúp bổ gân, bổ thận,… Theo dược sĩ Bùi Kim Tùng ăn nhuyễn thể còn là giải pháp bổ sung kẽm và iod. Các loài nhuyễn thể có nhiều iod gấp 200 lần so với trứng và thịt, thịt nhuyễn thể có thể dùng làm thực phẩm hỗ trợ cho các bệnh tim mạch, bướu cổ, làm loãng đờm giãi, tăng tính miễn nhiễm, tăng chuyển hóa chất dinh dưỡng và tăng nội tiết tố. Tuy nhiên thịt nhuyễn thể có thể làm cho các bà mẹ đang nuôi con bú bị tắc sữa. Như vậy, nhuyễn thể là một loài thực phẩm thuốc quý nhưng cho đến nay những nghiên cứu cơ bản về loài nhuyễn thể còn quá ít ỏi. Theo một số tác giả thì loài nhuyễn thể có hai vỏ cứng nh ư trai, trùng trục hay ốc là các loài thích hợp dùng làm chỉ thị sinh học đối với lượng vết các kiim loại. Chúng có khả năng tích tụ các kim loại lượng vết như Pb, Cd, Hg… với hàm lượng lớn. Trai, ốc có thể tích tụ Cd trong mô của chúng ở mức hàm lượng cao hơn gấp 100.000 lần mức hàm lượng tìm thấy trong môi trường xung quanh.[16] 1.3.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 nước sông hồ, nước biển, sa lắng trong trầm tích.Trong vòng hai thế 4
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 quạng 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. 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 thu 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.[16] 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 inh hóa trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể người). Các kim loại này bao gồm: Hg, Ni, Pb, As, Cd, Al, Pt, Cu, Cr, Mn….Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật gây độc tính.[22] Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô theo thời gian sẽ đạt tới hàm lượng gây độc. Các 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 5
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 gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Các kim loại nặng còn làm tăng độ axit trong máu, cơ thể sẽ rút canxi từ xương để duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãng xương. Các nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại cho sức khỏe con người nhưng chúng gây hậu quả khác nhau trên những con người cụ thể khác nhau. 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 bình chứa và dụng cụ đun nấu thức ăn làm bằng chì như là một nguyên nhân làm suy yếu và sụp đổ đế quốc La Mã. Bệnh điên dại Alice ở Wonderland hồi thế kỷ 19 ở những người làm mũ do họ đã dùng thủy ngân như một loại nguyên liệu. Họ thường bị rối loạn ý thức do nhiễm độc thủy ngân.[16] 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. 6
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 ôxi 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.[3] Trong phạm vi bản luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến độc tính của ba kim loại As, Cd và Pb ba trong số các kim loại thuộc chương trình nghiên cứu đánh giá môi trường của EU(2001) cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới.  Độc tính của Asen Asen được quy định là chất độc hại bảng A, tổ chức nghiên cứu ung thư thế giới IARC đã xếp Asen vào nhóm các chất gây ung thư cho con người. Nhiễ m độc Asen gây ung thư da, làm tổn thương gan, gây bệnh dạ dầy, bệnh ngoài da, bệnh tim mạch…. Asen xâm nhập vào cơ thể qua 2 con đường: Đường tiêu hóa: Nhận được chủ yếu thông qua thực phẩ m mà nhiề u nhất là trong đồ ăn biển, động vật nhuyễn thể, đặc biệt là động vật nhuyễn thể. Hoặc do tiếp xúc với thuốc bảo vệ thực vật, hóa chất, thuốc, nước uống có hàm lượng As cao… Đường hô hấp: As lắng đọng trong không khí gây tác hại trực tiếp cho con người qua đường hô hấp. Ngoài ra, Asen còn xâm nhập vào cơ thể người qua tiếp xúc với da. Asen ở các trạng thái tồn tại khác nhau thì cũng khác nhau về độc tính đối với sức khỏe con người. Hàm lượng Asen 0.01mg/kg có thể gây chết người. Các hợp chất As(III) có độc tính mạnh nhất ( thường gọi là thạch tín). Khi xâm nhập vào cơ thể As(III) sẽ kết hợp với các nhóm – SH của Enzim trong người làm mất hoạt tính của chúng.[21]  Độc tính của Chì 7
Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, nhưng đối với cơ thể thì chưa chứng minh được Pb có vai trò tích cực gì. Song độc tính của Pb và các hợp chất của nó đối với cơ thể người và động vật thì quá rõ. Không khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất nguy hiểm cho mọi người, nhất là trẻ em đang phát triển và động vật. Chì có tác dụng âm tính lên sự phát triển của bộ não trẻ em, Pb ức chế mọi hoạt động của các enzym, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phá hủy hồng cầu. Khi hàm lượng Pb trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi. Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng ( >0,5 – 0,8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não. Xương là nơi tàng trữ, tích tụ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính của nó.[22] Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có Pb ở bất kì dạng nào, đồng thời trong dinh dưỡng chú ý dùng loại thực phẩm có hàm lượng Pb dưới quy định cho phép và có đủ Ca và Mg để hạn chế tác động của Pb. Vì dù chúng ta không muốn thì cũng luôn có một lượng Pb rất nhỏ nhất định vẫn thâm nhập vào cơ thể của chúng ta qua đường ăn uống và hít thở. Vì thế nên uống sữa, ăn nhiều rau xanh, các loại thực phẩm và đồ uống giàu vitamin B1 và vitamin C thì có lợi cho việc chống lại và hạn chế ảnh hưởng của Pb đối với cơ thể. Các chất được dùng để giải độc chì là EDTA, 2,3- dimercaptopropanol, penicillamin…., do đó chúng tạo với Pb các phức chelat bền và được đào thải ra ngoài qua nước tiểu.  Độc tính của Cadimi Cadmi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của cadmi:[25] 8
Trong nước : 0,01 mg/l (hay 10ppb), : 0,001 mg/m3, Trong không khí Trong thực phẩm : 0,001- 0,5 mg/kg. Trong tự nhiên cadmi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm. Nhiễm độc cadmi gây nên chứng bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, cadmi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương. Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadmi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng cadmi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư.[27] 1.4.Giới thiệu chung về Asen, Cadimi và Chì Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố Asen nằm ở ô số 33, thuộc nhóm VA, chu kì 4. Cấu hình electron của As (Z = 48) là: [Ar]3d104s24p3 ,với cấu hình có sự tham gia của các obitan d nên trong các hợp chất As có thể có số ôxi hóa +3, +5 và – 3.[11] Nguyên tố Cadimi (Cd) nằm ở ô số 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ V. Nguyên tử Cd có các obitan d đã điền đủ 10 electron.Cấu hình electron của Cadimi (Z = 48 ): [Kr]4d105S2. Nguyên tố chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IV A, chu kỳ VI. Cấu hình electron của Pb ( Z = 82 ): [Xe]4f145d106S26P2. As chiếm khoảng 10-4% tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất là các nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố khác, nhưng ít tồn tại ở dạng nguyên 9
chất trong tự nhiên. Người ta tìm thấy As tồn tại ở dạng hợp chất với một hay một số nguyên tố khác. Thường thì các các dạng hợp chất hữu cơ của Asen ít độc hơn hợp chất asen vô cơ. Trong thiên nhiên, Cd tồn tại ở dạng bền vững là Cd (II). Trữ lượng của Cadimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tương ứng. Khoáng vật chính của Cadimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm và thủy ngân là xinaba hay thần sa ( HgS).[12] Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite ( PbSO4 ) và cerussite ( PbCO3), hàm lượng Chì trong các khoáng lần lượt là 88 %, 68% và 77%. [19] 1.4.1. Tính chất lý, hóa của cadimi và chì 1.4.1.1. Tính chất vật lí.[19] Asen có một vài dạng thù hình, dạng kim loại và dạng không kim loại. Ở dạng không kim loại asen được tạo nên khi ngưng tụ hơi của nó. Đó là chất rắn mầu vàng, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh thành bột. Ở dạng kim loại: Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành bột, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, hơi asen có mùi tỏi rất độc. Cadimi và chì đều là các kim loại nặng , có ánh kim. Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, ở trong không khí ấm bị nó dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim. Còn chì kim loại có màu xanh xám, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa. 10
Bảng1: Một số hằng số vật lý quan trọng của Asen, cadimi và chì Hằng số vật lý Asen Cadimi Chì Khối lượng nguyên tử ( đvC) 74,92 112,411 207,21 Nhiệt độ nóng chảy ( 0C ) 817 321,07 327,4 Nhiệt độ sôi ( 0C ) 610 767 1740 Tỉ khối ( 25 0C ) (g/cm3) 5,727 8,642 11,350 Năng lượng ion hóa thứ nhất (ev) 5,84 8,99 7,42 Bán kính nguyên tử (A0) 1,15 1,56 1,75 Cấu trúc tinh thể Hộp mặt thoi Lập phương Lục giác tâm diện bó chặt 1.4.1.2. Tính chất hóa học. [11,12] Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lí tính nó có tính chất giống kim loại nhưng hóa tính lại giống các phi kim. Khi đun nóng trong không khí nó cháy tạo thành As2O3 màu trắng As + 3 O2 = As2O3 Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua As + 3Cl2 = AsCl3 Khi đun nóng As tương tác với Br, S, kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác tạo nên asenua. 2As + 3M = M3As2 ( đun nóng, M = Mg, Ca, Cu) 2As + M = MAs2 (đun nóng, M = Zn, Ca, Fe) 11
As + M = MAs ( đun nóng, M = Al, Ga, In, La) Asen không phản ứng với nước, axit loãng nhưn tan trong HNO3 đặc, cường thủy, kiềm, chất ôxi hóa điển hình. As + 3HClđ + HNO3đ = AsCl3 + NO↑ + H2O As + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3AsO4 + 5 NO↑ As + 6 NaOH = 2NaAsO3 + 2H2 Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, Cd bền ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao nó cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm: 2Cd + O2 = 2CdO Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen… Cd + S = CdS Ở nhiệt độ thường cadmi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ cao cadmi khử hơi nước biến thành oxit Cd + H2O = CdO + H2↑ Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro. Ví dụ: HCl Cd + 2HCl = CdCl2 + H2↑ Trong dung dịch thì: 1 Cd + H3O+ + H2O = [Cd(H2O)2]]2+ + H2↑ 2 Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa: 2Pb + O2 = 2PbO 12
Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng. Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác: Pb + X2 = PbX2 Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan: PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại: 3Pb + 8HNO3,loãng = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước: 2Pb + 2H2O + O2 = 2Pb(OH)2 có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác: 2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô: Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2 1.4.2. Các hợp chất chính của As, Pb và Cd  Các hợp chất của As Asin (AsH3) là chất khí không màu, có mùi tỏi rất độc, liều lượng chết người là 250ppm, Asin là chất khử mạnh, có thể bốc cháy trong không khí và khử được muối của các kim loại Cu2+, Ag2+ đến kim loại. AsH3 + 6 AgNO3 + 3 H2O = 6 Ag + 6 HNO3 + H3AsO3 13
Trong môi trường pH =8, I2 có thể oxi hóa asin thành asenat AsH3 + 4 I2 = H3AsO4 + 8 HI Asin tác dụng với HgCl2 tẩm trên giâys lọc tạo thành hợp chất có màu biến đổi từ vàng đến nâu. Asin phân hủy ở nhiệt độ cao (15000C) tạo nên trên thành bình kết tủa đen lấp lánh như gương. As2O3 ở trạng thái rắn có màu trắng, rất độc, liều lượng gây chết người là 0.1g, ít tan trong nước cho dung dịch có tính axit yếu gọi là axit asenơ. Asen (V) oxit là chất rắn ở dạng khối vô định hình giống như thủy tinh, cấu trúc của nó chưa được biết rõ và người ta gắn cho nó công thức kinh nghiệm là As2O5.As2O5 dễ tan trong nước tạo thành axit asenic. AsX3 là những hợp chất cộng hóa trị, dễ tan trong nước, trong dung môi hữu cơ và thủy phân mạnh. AsCl3 + 3H2O = As(OH)3 + 3 HCl Asen halogenua dễ dàng kết hợp với halogenua kim loại (MX) tạo nên các phức có công thức chung là M(AsX4), M2(AsX5). Muối của As(V) tác dụng với H2S trong môi trường H+ khi đun nóng sẽ tạo kết tủa As(V) sunfua. AsCl5 + 5H2S = 10 HCl Tương tự photphat, As(V) tác dụng với hỗn hợp dung dịch MgCl2, NH3, cho kết tủa NH4MgAsO4 màu trắng. H3AsO4 + MgCl3 + 3NH4OH = NH4MgAsO4↓ + 2NH4Cl + 3H2O Khi tác dụng với amoniphotphat trong môi trường HNO3, As(V) tạo kết tủa tinh thể màu vàng tương tự PO43 -. Còn khi tác dụng với với AgNO3, As(V) tạo kết tủa màu đỏ nâu Ag3AsO4, trong môi trường axit dựa trên phản ứng tạo 14
với I- ra I2 chuẩn độ theo phương pháp iot – thiosunfat có thể định lượng As(V). AsO33- + I2 + H2O = AsO33- + 2I- + 2H+  Các hợp chất của Cd CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi độc. CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy: CdO + 2KOH(nóng chảy) = K2CdO2 + H2O (Kali cadmiat) CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat: 2Cd + O2 = 2CdO Cd(OH)2 = CdO + H2O Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng. Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy. Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức Cd(OH)2 + 4NH3 = [Cd(NH3)4](OH)2 Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân: Cd2+ + 2 H2O ↔ Cd(OH)2 + 2 H+ Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14 15
Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao. Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ ít tan. Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,… Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.  Các Hợp chất của Pb Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (hay 2PbO.PbO2). Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO có màu đỏ và PbO có mqàu vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh. Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit, trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn: 290 - 320oC 390 - 420oC 530 - 550oC PbO2 Pb2O3 Pb3O4 PbO (nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng) Lợi dụng khả năng oxi hoá mạnh của PbO2 người ta chế ra acquy chì. Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có các số oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản 16