Đồ án Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của kim loại Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) của cây rau muống (Ipomoea aquatica) và tích luỹ Pb trong phần thương phẩm của rau muống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HOA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Hà vân MSSV: 07116069 Ngành: Công nghệ Thực Phẩm Lớp: 071160 1. Tên đồ án: Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của kim loại Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) của cây rau muống (Ipomoea aquatica) và tích luỹ Pb trong phần thương phẩm của rau muống 2.Nhiệm vụ đồ án: - Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kĩ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa F-AAS - Xây dựng đường chuẩn Cu, Pb, Zn, xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của kim loại không cần thiết (Pb) đến sự hấp thụ kim loại cần thiết (Cu, Zn) trong rau muống - Đánh giá khả năng hấp thụ Pb trong cây rau muống - So sánh hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam (TCVN) - Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn trung bình hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày. 3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 4. Ngày hoàn thành đồ án: 5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn: Nội dung và yêu cầu ĐATN đã được thông qua. Ngày….. tháng……năm 2011 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH i Lời cảm ơn Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu nhà trường cùng các thầy cô trong khoa Công nghệ hóa học & thực phẩm, bộ môn Công nghệ thực phẩm trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện học tập, nghiên cứu, hết lòng giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian em học tập ở trường. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tiến sĩ Nguyễn Thị Kim Phượng, người đã tận tân hướng dẫn, chỉ bảo cho em, cô luôn theo sát và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án, đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn đến phòng hóa lý phân tích của viện công nghệ hóa học số 1 Mạc Đỉnh Chi đã tạo điều kiện để em thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Cuối cùng, em rất cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và nghiên cứu trong suốt thời gian qua. Em xin kính chúc Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, quý thầy cô, đặc biệt là thầy cô trong khoa CNHH & TP, Bộ môn Công nghệ thực phẩm lời chúc sức khỏe và thành công trong công tác đào tạo. Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, tháng 7 năm 2011 Phạm Thị Hà Vân ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN  Tên đồ án: “Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của kim loại Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) của cây rau muống (Ipomoea aquatica) và tích luỹ Pb trong phần thương phẩm của rau muống”. 1) Giới thiệu khái quát về đồ án Nội dung của đồ án gồm 3 phần chính:  Phần 1: Giới thiệu sơ lược về Cu, Pb, Zn, tác hại của chúng đối với sức khỏe của con người và đối với thực vật, cơ chế hấp thụ kim loại nặng ở thực vật, giới thiệu chung về cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu. Tổng quan về tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong rau tại Việt Nam  Phần 2: Trình bày về đối tượng và phương pháp nghiên cứu, các hóa chất, thiết bị và các dụng cụ sử dụng trong quá trình nghiên cứu. Phương pháp thực hiện đồ án : Thực hiện trồng rau muống tưới nước được bổ sung kim loại cần thiết (Cu2+, Zn2+) trong giới hạn cho phép (1ppm Cu, 2ppm Zn) và bổ sung kim loại không cần thiết Pb2+ cao hơn giới hạn cho phép (ĐC, 1ppm, 3ppm, 5ppm). Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong thương phẩm của rau bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS – kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí F - AAS để xác định ảnh hưởng của kim loại không cần thiết đến sự hấp thụ kim loại cần thiết của thực vật, đánh giá khả năng phát triển của rau muống và tích lũy của Pb lên cây rau.  Phần 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận  Xây dựng đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn bằng phương pháp AAS, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ), kết quả thu được như sau: - Xác định được khoảng tuyến tính của Cu trên máy từ 0,0mg/l đến 2mg/l; với phương trình đường chuẩn của Zn là: y = 0,056x – 0,001; hệ số tương quan R2= 0,996; LOD = 0,36ppm; LOQ = 1,21ppm - Xác định được khoảng tuyến tính của Pb trên máy từ 0,0mg/l đến 4mg/l; với phương trình đường chuẩn của Pb là: y = 0,027x + 0,000; hệ số tương quan R2= 0,999; LOD = 0,14ppm; LOQ = 0,47ppm. - Xác định được khoảng tuyến tính của Zn trên máy từ 0,0mg/l đến 1,5mg/l; với phương trình đường chuẩn của Zn là: y = 0,2498x + 0,0044; hệ số tương quan R2= 0,999; LOD = 0,055ppm; LOQ = 0,18ppm. iii  Khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến sự hấp thụ kim loại cần thiết Cu, Zn của cây rau muống, kết quả phân tích cho thấy: - Sự hiện diện của Pb trong nước tưới đã ảnh hưởng khá rõ đến sự hấp thụ Cu của rau muống. Có nghĩa là sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thụ kim loại cần thiết (Cu). - Sự hiện diện của Pb trong nước tưới đã ảnh hưởng khá rõ đến sự hấp thụ Zn của rau muống. Có nghĩa là sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thụ kim loại cần thiết (Zn).  Nghiên cứu khả năng tích lũy Pb trong rau muống khi tưới nước ô nhiễm Pb ở các nồng độ (ĐC, 1ppm, 3ppm, 5ppm), ta kết luận được rằng: ở nồng độ ô nhiễm càng cao, thời gian tưới càng lâu thì hàm lượng Pb trong rau càng lớn và khả năng tích lũy của Pb trong rau muống là rất cao khi nguồn nước tưới bị ô nhiễm.  So sánh hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam (TCVN), kết quả thu được: - Hàm lượng Cu tích lũy trong rau ở các lô thí nghiệm trong 2 lần thu hoạch (30 và 40 ngày) đều thấp hơn giới hạn tối đa (30 mgCu/kg rau tươi) rất nhiều. - Hàm lượng kẽm tích lũy trong mẫu rau ở các lô thí nghiệm sau 30 ngày ở tất cả các lô thí nghiệm đều nằm dưới giới hạn cho phép tối đa lượng Zn trong rau tươi. Sau 40 ngày thì hàm lượng Zn trong rau muống ở tất cả lô thí nghiệm kể cả lô đối chứng đều vượt qua giới hạn tối đa cho phép 40 mgZn /kg rau tươi (TCVN 5487:1991). Điều này cho thấy rau muống có khả năng hấp thụ và tích lũy lượng lớn Zn kể cả khi trồng trong môi trường đất và nước tưới không bị ô nhiễm Zn nếu kéo dài thời gian thu hoạch rau sau 30 ngày. - Hàm lượng chì tích lũy trong mẫu rau ở 3 nồng độ ô nhiễm ở các lô thí nghiệm trong cả hai lần thu hoạch đều lớn hơn rất nhiều so với giới hạn tối đa cho phép 0,3 mgPb/kg rau tươi (TCVN 7602 : 2007)  Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn trung bình hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày - Ước lượng được hàm lượng Cu, Zn hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày đều trong giới hạn chấp nhận đó là mỗi khẩu phần ăn hàng ngày cung cấp từ 0,17 đến 0,25 mgZn/kg thể trọng; 0,5 mgCu/ kg thể trọng - Ước lượng được hàm lượng Pb hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày trong các mẫu ô nhiễm đều cao hơn giới hạn chấp nhận được trong khẩu phần ăn hàng ngày là 0,0033 đến 0,005 mgPb/kg thể trọng. iv MỤC LỤC Chương 1. GIỚI THIỆU ......................................................................................................... 1 Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................................... 3 2.1 Tình hình nhiễm kim loại nặng trong rau hiện nay ......................................................... 3 2.2 Tổng quan về kim loại đồng (Cu) .................................................................................... 4 2.3 Tổng quan về kim loại kẽm (Zn) ..................................................................................... 5 2.4 Tổng quan về kim loại chì (Pb) ........................................................................................ 6 2.4.1 Đặc tính của chì ........................................................................................................ 6 2.4.2 Môi trường tồn tại của chì ........................................................................................ 7 2.4.3 Cơ chế xâm nhập, phân bố và tích tụ của chì trong cơ thể con người ...................... 9 2.5 Kim loại nặng đối với con người và cây trồng ............................................................. 11 2.5.1 Vai trò của kim loại và cây trồng ............................................................................ 11 2.5.2 Cơ chế hấp thụ kim loại nặng vào thực vật ............................................................. 11 2.5.3 Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào trong cây.................................................... 12 2.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong rau xanh ở Việt Nam ........... 12 2.7 Phương pháp định lượng vết kim loại nặng .................................................................. 13 2.8 Cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu ................................................................ 14 2.8.1 Phương pháp xử lý mẫu phân tích ........................................................................... 14 2.8.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS .................................................. 15 Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................... 21 3.1 Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................... 21 3.1.1. Thực vật nghiên cứu ............................................................................................... 21 3.1.2 Kim loại nghiên cứu ............................................................................................... 22 3.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 22 3.2.1 Quy trình nghiên cứu ............................................................................................... 22 3.2.2 Phương pháp lập thực nghiệm ................................................................................. 22 3.3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị .......................................................................................... 24 3.3.1 Hóa chất ................................................................................................................... 24 3.3.2 Dụng cụ và thiết bị .................................................................................................. 24 3.4 Quy trình xử lý mẫu rau để đo phổ Cu, Pb và Zn bằng phương pháp F-AAS ............... 25 3.5 Giới hạn tối đa của các kim loại theo TCVN trong rau và nước tưới ............................ 26 3.6 Tính toán và đánh giá hàm lượng kim loại nặng con người ăn vào hàng ngày………….25 v 3.7 Phương pháp xử lý số liệu .................................................................................................. 27 3.7.1 Phương pháp đường chuẩn ..................................................................................... 27 3.72 Các phương pháp xử lý thống kê. ............................................................................. 28 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................................. 30 4.1 Đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn bằng phương pháp F-AAS ...................................... 30 4.1.1 Đường chuẩn Cu ...................................................................................................... 30 4.1.2 Đường chuẩn Pb ...................................................................................................... 32 4.1.3 Đường chuẩn Zn ...................................................................................................... 33 4.2 Hàm lượng kim loại trong đất và nước tưới ................................................................... 34 4.3 Khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến sự hấp thụ kim loại cần thiết Cu, Zn của cây rau muống .................................................................................................... 35 4.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong nước tưới đến sự hấp thụ Cu của rau muống 35 4.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong nước tưới đến sự hấp thụ Zn của rau muống 37 4.4 Tích lũy Pb trong rau muống tưới nước ô nhiễm Pb ...................................................... 38 4.5 Tương quan Pb trong nước và Pb trong rau ................................................................... 40 4.6 Hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam (TCVN) ................................................................................. 41 4.6.1 Hàm lượng Cu tích lũy trong rau so với giới hạn cho phép .................................... 41 4.6.2 Hàm lượng Zn tích lũy trong rau so với giới hạn cho phép (TCVN) ...................... 41 4.6.3 Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau so với giới hạn cho phép (TCVN) .............. 42 4.7 Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày .................... 43 4.7.1 Ước lượng hàm lượng Cu hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày .......................... 43 4.7.2 Ước lượng hàm lượng Zn hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày .......................... 44 4.7.3 Ước lượng hàm lượng Pb hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày .......................... 44 Chương 5. KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ ............................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 48 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Một số phương pháp phân tích hóa lý và khoảng định lượng .................................. 14 Bảng 3.1 Thành phần hóa học của rau muống ......................................................................... 22 Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại trong lô thí nghiệm ................................................................. 23 Bảng 3.3: Giới hạn tối đa của kim loại theo TCVN ................................................................. 26 Bảng 4.1 Các điều kiên tối ưu đo phổ Cu ................................................................................. 30 Bảng 4.2. Các điều kiện tối ưu đo phổ Pb ................................................................................ 32 Bảng 4.3. Các điều kiện tối ưu đo phổ Zn ................................................................................ 33 Bảng 4.4: Kết quả phân tích đất trồng và nước tưới trước khi làm ô nhiễm ............................ 35 Bảng 4.5: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau theo thời gian và theo nồng độ Pb trong nước tưới ........................................................................................................................................... 36 Bảng 4.6: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau theo thời gian và theo nồng độ Pb trong nước tưới ........................................................................................................................................... 37 Bảng 4.7: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau theo thời gian............................................... 38 Bảng 4.8: Kết quả tương quan hàm lượng Pb trong nước tưới - rau ........................................ 41 Bảng 4.9: Hàm lượng Cu ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày .......................... 43 Bảng 4.10: Hàm lượng Zn ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày ........................ 44 Bảng 4.12: Hàm lượng Pb ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày ......................... 45 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ Hình 2.1: Tinh thể Đồng ............................................................................................................. 4 Hình 2.2: Tinh thể Kẽm .............................................................................................................. 5 Hình 2.3: Tinh thể Chì ................................................................................................................ 7 Hình 2.4: Cấu tạo đền catod rỗng ............................................................................................. 16 Hình 2.5: Đèn phóng điện không điện cực ............................................................................... 17 Hình 2.6: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa ........................................................... 17 Hình 2.7: Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy AAS. ......................................................... 18 Hình 2.8: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA – 6200 ........................................................ 20 Hình 3.1: Cây rau muống ......................................................................................................... 21 Sơ đồ 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ........................................................................................... 23 Hình 3.2: Cân phân tích 4 số.....................................................................................................24 Hình 3.3:Tủ sấy chân không.....................................................................................................24 Hình 3.4: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử GBC Avanta ..................................................... 25 Hình 3.5: Quy trình xử lý mẫu ................................................................................................. 25 Hình 3.6: Máy xử lý mẫu bằng vi sóng CEM MARXS ........................................................... 26 Hình 4.1: Đường chuẩn xác định Cu bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa .......................... 31 Hình 4.2: Đường chuẩn xác định Pb bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa ........................... 32 Hình 4.3: Đường chuẩn xác định Zn bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa ........................... 34 Hình 4.4: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau theo thời gian............................................... 36 Hình 4.5: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau theo thời gian ............................................... 37 Hình 4.6: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau theo thời gian ............................................... 39 Hình 4.7: Biểu diễn mối tương quan giữa lượng Pb trong nước tưới và Pb trong mẫu rau ..... 40 Hình 4.8: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau sau 30,40 ngày ............................................. 41 Hình 4.9: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau sau 30,40 ngày ............................................. 42 Hình 4.10: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau sau 30,40 ngày ........................................... 42 viii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Giải thích AAS Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ATP Adenozin triphotphta dd Dung dịch ĐC Đối chứng ĐH Đại học NXB Nhà xuất bản TP Thành phố TP.HCM Thành phố Hồ Chí Minh TB Trung bình Q Quận TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Chương 1: Giới thiệu Trang 1 Chương 1. GIỚI THIỆU  Mở đầu Thực phẩm là nguồn dinh dưỡng không thể thiếu đối với đời sống của con người. Trong quá trình phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, con người đã tạo ra nhiều sản phẩm vật chất tốt đặc biệt là các sản phẩm về thực phẩm, đó là cơ sở để tạo nên một cuộc sống no đủ và dinh dưỡng cho con người. Và nhu cầu của con người càng ngày càng thay đổi từ “ ăn no mặc ấm” sang “ăn ngon mặc đẹp” và đang chuyển dần sang ăn đẹp, cân bằng và đầy đủ về dinh dưỡng. Tuy nhiên hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại thực phẩm không an toàn cho người tiêu dùng, có chứa hàm lượng kim loại nặng như: Fe, Zn, Pb, Cu, Cr, Mn, As, Hs, Cd, Ni…vượt quá mức cho phép.  Lý do chọn đề tài: Ô nhiễm môi trường nước, đất bởi kim loại nặng ngày càng gia tăng và đang ở mức báo động. Theo tổ chức bảo vệ môi trường của Mỹ (USEPA) thì 8 nguyên tố kim loại được xếp vào danh sách các chất độc hại hàng đầu: Pb, As, Hg, Cd, Cr, Ni, Cu, Be. Đồng, kẽm là những nguyên tố vi lượng cần thiết cho đời sống con người và thực vật, tuy nhiên ở hàm lượng cao chúng có thể gây độc, ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của con người. Chì là kim loại không cần thiết gây độc ngay khi ở nồng độ thấp. Những năm gần đây, vấn đề ngộ độc thực phẩm trong đó có ngộ độc rau xanh đang bùng phát, sự ngộ độc đã gây ra các bệnh cấp tính hay mãn tính ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người. Rau xanh là nguồn thực phẩm quan trọng không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày của dân Việt Nam. Do đó, việc đảm bảo chất lượng và an toàn về rau xanh cần phải được quan tâm hàng đầu. Sử dụng rau an toàn vừa là nhu cầu, vừa là quyền lợi của người dân. Vì vậy, nghiên cứu về ảnh hưởng và tích lũy kim loại nặng lên thương phẩm rau xanh là cần thiết nhằm góp phần giải quyết vấn đề đảm bảo an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cho người tiêu dùng. Trong khuôn khổ của đồ án này, tác giả chọn đối tượng thực vật là: Rau muống (Ipomoea aquatica) là loại rau rất quen thuộc trong các bữa ăn hàng ngày với người Việt Nam. Kim loại nặng điển hình là: đồng, chì và kẽm. Có rất nhiều phương pháp phân tích hóa lý được sử dụng để phân tích đồng, chì, kẽm ở hàm lượng rất nhỏ phổ biến nhất là phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), ưu điểm của phương pháp này có độ nhạy và độ chính xác cao. Do đó, tôi lựa chọn phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử để xác định hàm lượng các nguyên tố đồng, chì, kẽm có trong thương phẩm rau muống.  Mục tiêu đề tài - Nghiên mức độ ảnh hưởng của kim loại Pb trong nước tưới đến sự hấp thụ kim loại cần thiết (Cu, Zn) của cây rau muống - Nghiên cứu sự hấp thụ và tích luỹ Pb trong phần thương phẩm của rau muống nhằm cảnh báo nguy cơ nhiễm Pb qua tiêu thụ rau muống. Chương 1: Giới thiệu Trang 2  Nội dung nghiên cứu - Xây dựng đường chuẩn Cu, Pb, Zn theo các thông số tối ưu mà phòng thí nghiệm đã có - Khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến sự hấp thụ kim loại cần thiết Cu, Zn của cây rau muống - Nghiên cứu sự tích lũy Pb trong thương phẩm rau muống tưới nước ô nhiễm Pb - So sánh hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam - Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn trung bình hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày.  Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Kết quả của đồ án là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo ở các lĩnh vực có liên quan về hàm lượng kim loại nặng và đối tượng cây trồng khác. Kết quả nghiên cứu của đồ án góp phần định hướng cho việc sử dụng hợp lý và có hiệu quả đối với nước tưới chứa kim loại nặng trên rau xanh. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 3 Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tình hình nhiễm kim loại nặng trong rau hiện nay [1, 35, 40] Hiện nay dân số đang gia tăng trên thế giới cũng như Việt Nam, người ta cần có nhiều loại thực phẩm để cung cấp cho bữa ăn hàng ngày. Trong đó rau xanh là loại thức ăn cần thiết và không thể thiếu trong bữa ăn của mọi gia đình. Rau là nguồn thức ăn bổ dưỡng nuôi sống con người. Rau không những chứa một lượng lớn các sinh tố A, B C… mà còn chứa các nguyên tố vi, đa lượng rất cần thiết trong cấu tạo tế bào. Rau còn là một nguồn dược liệu quý góp phần bảo vệ sức khỏe cho con người. Trước quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng cao cùng với việc đô thị hóa phát triển và xây dựng cơ sở hạ tầng đã khiến diện tích đất vườn ngày càng bị thu hẹp nên người dân phải tận dụng từng tấc đất để trồng trọt. Nước ta là một nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, được thiên nhiên ưu đãi nên có nguồn rau dồi dào quanh năm. Rau được trồng ở nhiều nơi để đáp ứng cho nhu cầu tiêu dùng hàng ngày, trong đó nổi bật cho một số khu vực trồng rau với sản lượng lớn như một số tỉnh ở phía Bắc, Đà Lạt, Đồng Nai, Tây Ninh, Bình Dương, Long An, Tiền Giang, các huyện ngoại thành thành phố Hồ Chí Minh như Hóc Môn, Củ Chi, Bình Chánh… Tuy nhiên, hiện nay do chạy theo lợi nhuận để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, người ta phải tăng năng suất, tăng sản lượng rau để đạt mức thu nhập cao. Do vậy người ta sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón bao gồm phân hữu cơ và phân vô cơ (phân hóa học), hiện nay sử dụng rất nhiều phân hóa học. Một số nơi còn sử dụng nước ở các kênh rạch, nước thải từ các xí nghiệp, nhà máy để tưới rau. Với tình hình này, nó đã gây hậu quả lớn cho sức khỏe của người tiêu dùng, quan trọng là dư lượng các chất được tích lũy trong rau mà con người sử dụng hàng ngày trong đó có các kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Fe, Cd, Cr… Những loại rau bị nhiễm kim loại nặng không thể nào xử lý hết chất độc trên rau cho dù đã được rửa bằng nước rửa rau, kể cả nấu chín cũng không có tác dụng. Rau trồng ở các nơi có nhiều khu công nghiệp sẽ dễ bị nhiễm kim loại nặng từ các chất thải. Tại Bình Chánh khu vực xung quanh các khu công nghiệp Tân Tạo, Lê Minh Xuân có khá nhiều người trồng rau muống nước, sen trên ruộng cũng như trên các ao có sẵn. Vùng này trồng lúa cho năng suất rất thấp cho nên nhiều hộ bỏ hẳn cây lúa chuyển qua trồng rau muống, sen do thu nhập cao gấp 2, 3 lần cây lúa mà không tốn nhiều chi phí. Theo bà con trồng rau, sen ở Bình Chánh, không ai biết về vấn đề nhiễm độc kim loại nặng đối với rau. Cho nên hầu hết đều sử dụng nguồn nước từ kênh, rạch kể cả khu vực lân cận các khu công nghiệp có nguồn nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp để tưới rau. Kênh Tham Lương hứng nước thải của nhiều nhà máy trong khu vực với màu nước đen ngòm pha lẫn với màu đỏ hoặc nâu nhưng nhiều hộ trồng rau ở Tân Bình, Gò Vấp, Q.12 vẫn sử dụng. Con Suối Cái đi qua Q. Thủ Đức, Q.9 hứng nguồn nước thải từ nhiều nhà máy trong khu vực gây ô nhiễm nặng trong vùng đến nỗi không ai dám lội xuống suối vì sẽ bị ngứa, lở loét. Nước Suối Cái thường xuyên bốc mùi hôi thối rất khó chịu. Có lúc nước màu đỏ, có khi màu như nước gạo vo nhưng dân vẫn sử dụng nước để tưới rau. Chị Bùi Thị Hồi ở phường Linh Trung, Thủ Đức trồng rau muống sát cạnh Suối Cái cho biết, ở đây đâu có nước tưới rau, nên phải canh lúc nước suối trong lấy lên tưới. Ông Tư Sua có 2 vuông trồng rau muống trên 1.000m 2 bên cạnh Bệnh viện Đa khoa khu vực Thủ Đức cho biết, ông cũng như gần chục hộ trồng rau muống, rau nhút ở đây đều sử dụng nguồn nước thải từ bệnh viện. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 4 Tại một số khu vực ở Tân Bình, Gò Vấp, Bình Thạnh, Q.8 nhiều hộ gia đình sinh sống chủ yếu bằng cách cắt rau muống từ những đám rau sống trên kênh rạch mang ra chợ bán. Đối với nguồn rau này, theo kỹ sư Nguyễn Thiện, Chi cục phó Chi cục Bảo vệ thực vật TP.HCM, ngoài việc rau bị nhiễm các chất kim loại nặng còn bị nhiễm vi sinh gây các chứng bệnh sán, lãi. Theo đề tài nghiên cứu hàm lượng kim loại nặng trong bùn đáy, trong nước và trong một số loại rau thủy sinh như ngó sen, rau muống, rau nhút, kèo nèo của tiến sĩ Bùi Cách Tuyến, Hiệu trưởng Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM cho thấy: Nhiều mẫu nước, mẫu rau được lấy phân tích từ Thạnh Lộc (Q.12), kênh Tham Lương (Q.Tân Bình), nguồn nước thải từ Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc, Xí nghiệp Sơn Hải, Xí nghiệp Dệt Thăng Long (Bình Chánh), Suối Cái (Thủ Đức) không an toàn. Rất nhiều loại bị ô nhiễm nặng. Hàm lượng kẽm trong mẫu nước trồng rau muống ở Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép. Hàm lượng chì trong 2 mẫu nước trồng rau nhút ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì cao gấp 8,4 - 15,3 lần mức cho phép. Một mẫu nước trồng rau muống ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì cao gấp 2,24 lần mức cho phép. Một mẫu rau muống ở Bình Chánh có hàm lượng chì cao gấp 3,9 lần mức cho phép. Một mẫu ngó sen ở Tân Bình có hàm lượng chì cao gấp 13,65 lần mức cho phép. Hàm lượng kim loại đồng tại một ruộng rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2 lần mức cho phép. Hàm lượng kẽm tại các ao rau muống ở Thạnh Xuân cao gấp 2 - 4,12 lần mức cho phép. Một ao sen ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì trong nước cao gấp 1,9 - 2,4 lần mức cho phép, ao rau nhút ở Thạnh Xuân có hàm lượng chì cao gấp 28,4 - 35,4 lần mức cho phép. 2.2 Tổng quan về kim loại đồng (Cu) [5, 6, 18, 22] Đồng là một kim loại có màu vàng ánh đỏ, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn điện cao hơn). Đồng có thể được tìm thấy như là đồng tự nhiên hoặc trong dạng khoáng chất. Các khoáng chất chẳng hạn như cacbonat azurit (2CuCO3Cu(OH)2) và malachit (CuCO3Cu(OH)2) là các nguồn để sản xuất đồng, cũng như là các sunfua như chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) và các oxit như cuprit (Cu2O). Hình 2.1: Tinh thể Đồng Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 5  Cu trong thực vật Quá trình hấp thu Cu vào thực vật phụ thuộc vào Ca2+. Trong cây Cu chủ yếu tham gia liên kết với các chất hữu cơ có trong chất nguyên sinh. Hàm lượng đồng trong cây biến động từ 5 – 20 ppm. Thời kỳ cây con hàm lượng đồng trong cây là cao nhất, sau đó giảm dần trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển. Cu có vai trò trong trao đổi nitơ, hơn 70% đồng trong cây là ở trong các phân tử diệp lục tố, nó có vai trò quan trọng trong quá trình đồng hóa của cây, thiếu đồng phân tử diệp lục tố hóa già sớm, cây còi cọc. Đồng xúc tiến cho quá trình hình thành vitamin A, protein và trao đổi hydrat cacbon trong cây. Triệu chứng thiếu đồng xuất hiện đầu tiên ở các loại lá non trên ngọn trong thời kỳ đẻ nhánh, nảy chồi. Ban đầu các lá non trên ngọn chuyển màu vàng trắng, lá non xoắn lại, khô dần, cây lùn.  Cu đối với con người Tổng hàm lượng đồng trong cơ thể người khoảng 100 – 150 mg. Đồng là một thành phần cần thiết cho cơ thể do thức ăn đưa vào hàng ngày từ 0,033 đến 0,05 mg/kg thể trọng . Liều lượng đồng chấp nhận hàng ngày cho người là 0,5 mg/kg thể trọng. Đồng không gây ngộ độc tích luỹ, nhưng nếu ăn phải một lượng lớn muối đồng, thì bị ngộ độc cấp tính. Triệu trứng biểu hiện ngay như nôn nhiều và như vậy sẽ làm thoát ra ngoài phần lớn đồng ăn phải. Cũng vì vậy mà ít thấy trường hợp chết người do bị ngộ độc đồng. Chất nôn có màu xanh đặc hiệu của đồng, sau khi nôn, nước bọt vẫn tiếp tục ra nhiều, và trong một thời gian dài vẫn còn dư vị đồng trong miệng. Cu là thành phần của nhiều enzyme oxy hóa như cytochrome oxidase, superixode dismutase, tyrosinase, amine oxidase…Trong máu, Cu sẽ gắn với ceruloplasmin để tham gia vào phản ứng oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ . Đây chính là phản ứng rất quan trọng vì chỉ có dạng ion Fe3+ được transferrin protein vận chuyển đến nơi dự trữ sắt ở gan. Thiếu đồng dẫn đến thiếu máu, da tái nhợt, chậm phát triển trí tuệ, với mức Cu thấp cũng được coi là nguyên nhân của hội chứng tóc xoăn Menke mà nó thể hiện những rối loạn sắc tố và các rối loạn khác của tóc. Mặt khác, Cu là nguyên tố rất không có lợi trong quá trình chế biến và bảo quản thực phẩm do nó xúc tác phản ứng oxy hóa nhiều hợp chất quan trọng như acid asocorbic, lipid… 2.3 Tổng quan về kim loại kẽm (Zn) [5, 6, 18, 24] Kẽm là một kim loại hoạt động trung bình có thể kết hợp với oxy và các á kim khác, có phản ứng với axit giải phóng hydro. Trạng thái oxy hóa phổ biến của Zn là +2. Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến thứ 4 trên thế giới sau sắt, nhôm, đồng tính theo lượng sản xuất hàng năm. Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ Trái Đất. Các loại khoáng chất nặng nhất có xu hướng chứa khoảng 10% sắt và 40 - 50% kẽm. Các loại khoáng chất để tách kẽm chủ yếu là sphalerit, blenđơ, smithsonit, calamin, franklinit. Hình 2.2: Tinh thể Kẽm Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 6  Zn trong thực vật Hàm lượng Zn trong các loại cây trồng biến động rất rộng từ 1- 10000 ppm tính theo hàm lượng chất khô. Trong cây, rễ là bộ phận có hàm lượng kẽm cao nhất, sau đó là lá và thấp nhất là ở thân và cành. Hàm lượng kẽm ở phần non của cây thường cao hơn ở những phần già. Kẽm đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp acid nucleic (ARN) và protein. Thiếu Zn sự tổng hợp ARN giảm do ức chế sinh tổng hợp protein trong cây. Kẽm tham gia vào một số phản ứng sinh hóa trong cây, có vai trò quan trọng trong việc hình thành chất tăng trưởng auxin. Triệu chứng thiếu kẽm thể hiện rõ nhất trên lá, chủ yếu trên các lá non đã trưởng thành hoàn toàn. Lá chuyển màu xanh lục nhạt, vàng nhạt hoặc xuất hiện những đốm bạc trắng ở phần giữa của lá. Thiếu kẽm làm sự hồi xanh chậm lại, cây còi cọc, cây hơi lùn, lá nhỏ bị xù ra và thường có xọc màu trắng ở giữa các lá non.  Zn đối với con người Kẽm là thành phần tự nhiên của thức ăn và cần thiết cho đời sống con người. Tổng lượng Zn trong cơ thể xấp xỉ là 2-4 g. Một khẩu phần mẫu cung cấp hàng ngày từ 0,17 đến 0,25 mg Zn/kg thể trọng. Nói chung, tất cả các loại động vật đều chịu đựng được kẽm, kim loại mà ít gây độc nếu hàm lượng thấp. Do có giới hạn bảo đảm chắc chắn giữa nồng độ kẽm có trong khẩu phần ăn bình thường hàng ngày, với liều lượng kẽm có thể gây ngộ độc do tích luỹ, cho nên với hàm lượng kẽm được quy định giới hạn trong thức ăn (từ 5 đến 10 ppm) không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Ngộ độc do kẽm là ngộ độc do cấp tính, do ăn nhầm phải một lượng lớn kẽm (5-10g ZnSO4 hoặc 3-5g ZnCl2) có thể gây chết người với triệu chứng như có vị kim loại khó chịu và dai dẳng trong miệng, nôn, ỉa chảy, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chết sau 10 đến 48 giờ. Zn cũng là thành phần của nhiều enzyme như alcohol dehrydrogenase, lactate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase…Thiếu hụt Zn gây ra những rối loạn nghiêm trọng, nhưng thừa Zn lại gây ra hiện tượng ngộ độc. Kẽm liên quan đến sự phát triển của xương, lượng năng lượng và sự phát triển giới tính. Thiếu kẽm làm cho vết thương khó lên da non và đau khớp xương. 2.4 Tổng quan về kim loại chì (Pb) 2.4.1 Đặc tính của chì [5,6] Chì là nguyên tố hóa học nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự nguyên tử là 82, khối lượng nguyên tử 297,19; nóng chảy ở nhiệt độ 327,40C; sôi ở 17250C; khối lượng riêng bằng 11,34 g/cm3. Chì là kim loại có màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nước, không cháy. Chì rất mềm, dễ gia công, có thể dùng dao cắt được và dễ nghiền thành bột. Chì được coi là mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thường. Hơi chì có vị ngọt ở họng nên trong quá khứ ở một số nơi người ta lén cho chì vào trong rượu để làm cho rượu ngọt hơn. Hiện nay, một số rượu thuốc Trung Quốc cũng như một số thuốc cổ truyền vẫn thịnh hành ở Trung Đông đều có chứa một lượng chì đáng kể. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 7 Hình 2.3: Tinh thể Chì 2.4.2 Môi trường tồn tại của chì [4, 7, 9] 2.4.2.1 Chì trong môi trường Chì tồn tại trong môi trường bao gồm chì tự nhiên có trong các khoáng của vỏ Trái Đất và chì phát phải từ các hoạt động của con người. Chì không bị phân hủy trong môi trường, chỉ chuyển hóa từ dạng hợp chất này sang dạng hợp chất khác và được vận chuyển giữa các thành phần trong môi trường theo một chu trình khép kín. 2.4.2.2 Chì trong môi trường không khí Chì trong môi trường không khí xuất phát từ các nguồn chủ yếu sau: - Động đất, núi lửa - Gió cuốn bụi chì từ đất - Khí thải công nghiệp - Khói thải giao thông Chì phát thải vào môi trường không khí từ công nghiệp ở dạng các hợp chất vô cơ như oxit, nitrat, sulfat. Tetraelkyl chì trong xăng qua quá trình đốt cháy ở các động cơ đốt trong bị chuyển một phần thành các muối vô cơ như các halide, hydroxit, oxit và một phần nhỏ cacbonat và sulfat. Ngoài ra, tetraelkyl được phát thải ra ngoài không khí sẽ bị phân hủy dần dần, trước tiên tạo thành các ion chì hữa cơ, cuối cùng tạo thành các hợp chất chì vô cơ. Như vậy, chì trong không khí chủ yếu tồn tại dưới dạng các hợp chất vô cơ, còn gọi là các hạt bụi chì vô cơ. Trong điều kiện tự nhiên, hàm lượng chì trong khí quyển thường trong khoảng 5.10 -5 mg/m 3, trong khi đó hàm lượng chì trung bình tại các đô thị có mật độ giao thông lớn thường trong khoảng 3.10-3 mg/m3. Bụi chì trong không khí được gió phát tán đi rất xa khu vực phát thải. Do đó, ô nhiễm chì trong không khí có tầm ảnh hưởng rộng. Bụi chì sau đó được lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực hoặc do được kéo theo các hạt mưa hoặc tuyết, tham gia vào khí quyển và địa quyển. Bụi chì ở lớp bên dưới, ngang tầm hoạt động cuả con người còn có khả năng xâm nhập vào cơ thể con người và động vật. Theo tính toán của các nhà khoa học, hàm lượng chì trung bình trong khí quyển từ thời kì tiền sử là 0,6 µg/m3; tới ngày nay đã tăng lên 3,7 µg/m3; chính là kết quả của các hoạt động nhân tạo. Hàm lượng chì trong khí quyển đô thị trung bình nằm trong khoảng từ 0,5 – 10 µg/m3. Trong đó có tới 30 – 50% hơi chì được hô hấp vào cơ thể sẽ hấp thụ trong người, trong máu tuần hoàn, do đó hít thở không khí có bụi chì lớn sẽ bị ngộ Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 8 độc chì. Mức chì vào khoảng 20 – 40µg trên 100g máu (0,2 – 0,4 ppm) thì chưa gây tác hại gì đáng kể, nhưng nếu hàm lượng đó lên đến 0,8 ppm thì sẽ phát sinh bệnh thiếu máu , hồng cầu giảm rõ rệt và gây rối loạn chức năng thận. Chì từ khói thuốc lá làm ô nhiễm không khí trong phòng và gây nhiễm độc chì cho những người hút thuốc và cả những người ngửi thụ động khói thuốc, nhất là phụ nữ mang thai và trẻ em. Trẻ em sống chung với người nghiện thuốc có hàm lượng chì trong máu cao gấp 4 lần trẻ không sống chung với người nghiện thuốc. Trẻ em và phụ nữ hấp thụ chì rất mạnh. 2.4.2.3 Chì trong môi trường nước Chì trong môi trường nước là kết quả của các quá trình sau: - Quá trình phong hóa vỏ trái đất - Quá trình xói mòn - Quá trình tiếp nhận các dòng thải chứa chì từ hoạt động của con người - Quá trình lắng đọng chì từ khí quyển - Quá trình hòa tan, rửa trôi các hợp chất chì từ đất Trong môi trường nước, chì tồn tại ở rất nhiều dạng hợp chất hóa học, tùy thuộc vào nguồn phát sinh. Chì phát thải từ các điểm khai khoáng và nghiền quặng xâm nhập vào môi trường nước dưới dạng PbS, các oxit chì và các cacbonat chì. Ngoài ra, PbSO4 và Pb3(PO4)2 cũng tồn tại trong khí quyển với lượng nhỏ. Các hợp chất này ít tan trong nước, có xu hướng lắng đọng xuống lớp bùn đáy. Như vậy, trong khí quyển, chì thường tồn tại ở dạng các hợp chất Pb2+ hòa tan, được hydrat hóa, hoặc ở dạng huyền phù… Các hợp chất này có xu hướng tham gia vào các quá trình sau: - Tạo phức với các phối tử vô cơ hoặc hữu cơ - Hòa tan hoặc kết tủa hợp chất chì - Hấp phụ các hợp chất chì lên các hạt rắn lơ lửng có tính keo - Tạo bông hoặc keo tụ - Sa lắng xuống lớp trầm tích, gia nhập địa quyển - Xâm nhập vào sinh quyển, phân bố và tích tụ trong các sinh vật thủy sinh  Chì trong môi trường nước ngọt Trong nước thiên nhiên chì chiếm khoảng 0,001 – 0,02 mg/l. Nguồn nước máy có dấu vết của chì là do đường ống nước bằng chì. Nguồn ô nhiễm chì trong nước chủ yếu từ nước thải của công nghệ sản xuất chì, sản xuất molypden, và vonfram. Nồng độ chì cho phép của nước uống < 0,01 mg/l; nước tưới trồng trọt < 0,5 mg/l (TCVN 5945-1995); nước dùng cho chăn nuôi < 0,05 mg/l. Trong nước thải, chì có thể ở dạng hòa tan hoặc dạng khó tan lơ lửng như nước muối cacbonate, sunfua, sunfat. Chì trong ống dẫn nước có chứa hàm lượng cacbonic khá cao. Cacbonic tác dụng với chì làm ống dẫn trở thành cacbonat chì hòa tan trong nước. Khi con người dùng loại nước nhiễm chì này, thì sẽ lưu lại trong cơ thể, phá hủy canxi trong xương và dẫn tới nhiều chứng bệnh mãn tính. Nước mềm, nghèo canxi nên không tạo thành các lớp chì cacbonat ở mặt trong các ống nước bằng chì, vì thế chì tồn tại ở trạng thái hòa tan trong nước. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 9  Chì trong môi trường nước biển Từ năm 1961, nồng độ chì trong nước biển đã đạt tới mức độ khá cao do hoạt động của con người. Sự ô nhiễm chì nước biển gần bờ là do chất phụ gia trong xăng, nồng độ chì ở trong các đại dương đã tăng lên 3 – 5 lần từ khi con người đưa chất phụ gia xăng vào sử dụng. Nước biển chứa khoảng 0,03 µg chì/lít; chủ yếu ở dạng các phức clorua. 2.4.2.4 Chì trong đất Chì trong đất bao gồm các nguồn sau đây: - Chì trong các khoáng chất thiên nhiên, điển hình là PbS - Chất thải rắn chứa chì từ các hoạt động của con người như khai khoáng, chôn lấp rác đô thị… - Lắng đọng chì từ khí quyển - Kết tủa và sa lắng các hợp chất của chì từ thủy quyển Hàm lượng chì trung bình trong đất tự nhiên ở vào khoảng 10 – 40 µg/g, phụ thuộc vào hàm lượng chì trong đá mẹ. Đối với đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì cao hơn và phụ thuộc vào khoảng cách tới nguồn gây ô nhiễm. Chì được phát thải từ các nguồn gây ô nhiễm có khuynh hướng tích lũy một cách tự nhiên trong lớp đất mặt, với độ sâu từ 0 – 15 cm. Do đó, ở những vùng đất bị ô nhiễm, hàm lượng chì trong lớp đất mặt thường cao hơn so với lớp đất bên dưới. Chì trong môi trường đất tồn tại ở các dạng sau: trong dung dịch đất, bị hấp thụ trên bề mặt của keo mùn sét, hoặc liên kết với Fe và Mn tạo ra các oxit thứ cấp, dạng cacbonat và trong mạng tinh thể aluminsilicat. Tuy nhiên, phần quan trọng nhất là chì trong dung dịch đất vì đây là nguồn mà thực vật có thể hấp thụ chì một cách trực tiếp. Chì trong đất có khuynh hướng tham gia các quá trình sau: - Bị hấp thụ vào các hạt keo đất - Bị phân giải vào dung dịch đất do sự thay đổi pH của đất - Bị rửa trôi hoặc hòa tan bởi các dòng chảy bề mặt - Theo nước trong đất thấm xuống tầng nước ngầm - Bị hấp thụ vào thực vật và tích tụ trong hệ rễ, cành, lá. 2.4.3 Cơ chế xâm nhập, phân bố và tích tụ của chì trong cơ thể con người [14, 19] 2.4.3.1 Cơ chế xâm nhập Chì xâm nhập vào cơ thể con người và động vật thông qua những con đường chính sau: hô hấp, ăn uống và hấp thụ qua da  Đường hô hấp Bụi chì và các hợp chất của chì trong không khí có khả năng xâm nhập vào cơ thể con người qua đường hô hấp. Khoảng 30 – 50% lượng chì có trong thành phần không khí do con người hít vào được lắng đọng trong phổi người, tỷ lệ này phụ thuộc vào đặc tính hóa học, kích thước các hạt bụi chì và khả năng hòa tan của chúng. Khi đã lắng đọng vào phổi, phần lớn bụi chì được hấp thụ và tiếp tục xâm nhập vào các bộ phận cơ thể người.  Đường ăn uống Số lượng và tốc độ hấp thụ chì qua đường tiêu hóa của cơ thể phụ thuộc vào dạng tồn tại hóa học của chì, kích thước hạt bụi chì, trạng thái no hoặc đói của cơ thể, chế độ dinh dưỡng Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 10 và độ tuổi. Cơ thể người trưởng thành có khả năng hấp thu 5% hàm lượng chì có trong thức ăn hoặc nước uống. Con số này có thể tăng tới 50% tùy thuộc vào trạng thái no hoặc đói của cơ thể. Trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ là những đối tượng nhạy cảm với chì, khoảng 50% lượng chì có trong thức ăn và nước uống được cơ thể trẻ hấp thụ. Chế độ ăn nghèo canxi, sắt, đồng, kẽm, photpho sẽ làm tăng khả năng hấp thu chì qua đường tiêu hóa.  Hấp thụ qua da: Khả năng hấp thụ chì qua da của cơ thể rất kém. 2.4.3.2 Phân bố chì trong cơ thể Sau khi được hấp thụ qua đường hô hấp hoặc đường ăn uống, chì tiếp tục xâm nhập vào máu và từ đó được phân bố tới nhiều bộ phận của cơ thể nhờ tế bào hồng cầu và huyết tương. Tốc độ phân bố chì trong cơ thể không đều và phụ thuộc vào hướng phân bố. Đầu tiên, chì được chuyển nhanh tới các mô mềm như cơ, não, đặc biệt là gan và thận sau đó được bài tiết qua đường phân, nước tiểu và mồ hôi. Đối với người trưởng thành, khoảng 99% lượng chì hấp thụ vào trong cơ thể được thải ra ngoài qua con đường bài tiết, đối với trẻ em dưới 2 tuổi con số này là 30 – 40%. Chì được chuyển tới các mô cứng của cơ thể như xương, răng, tóc, móng với tốc độ chậm, khoảng vài tuần. Có tới khoảng 94% lượng chì vào cơ thể người trưởng thành và 73% trong cơ thể trẻ em được tích tụ trong xương và răng. 2.4.3.3 Độc tính của chì [18, 8] Chì và nhiều hợp chất của chì được ngành độc học xếp vào nhóm độc bản chất. Trong cơ thể, chì không bị chuyển hóa, chỉ được chuyển từ bộ phận này sang bộ phận khác, bị đào thải qua đường bài tiết và tích tụ lại trong một số cơ quan với hàm lượng tăng dần theo thời gian tiếp xúc. Vì vậy, ảnh hưởng gây độc của chì là rất nghiêm trọng và lâu dài. Độc tính của chì tỷ lệ thuận với hàm lượng chì trong cơ thể. Ảnh hưởng của chì lên các bộ phận của cơ thể phụ thuộc vào sự phân bố của chì, ái lực của nó đối với các liên kết, cấu tạo của tế bào và cấu trúc của mô và các cơ quan. Chì có khả năng làm thay đổi quá trình vận chuyển ion trong cơ thể, dẫn tới cản trở sự phát triển và chức năng của nhiều cơ quan, đặc biệt là hệ thần kinh trung ương. Từ đó gây ra rất nhiều loại bệnh có liên quan tới nhiễm độc chì như: bệnh thiếu máu, bệnh về hệ tiêu hóa, hệ thần kinh (bao gồm thần kinh trung ương và thần kinh ngoại biên), bệnh tim mạch và ảnh hưởng đến quá trình sinh sản. Chì gây trở ngại cho quá trình tạo máu ở một vài công đoạn, chì ức chế hoạt động của một số enzym như: enzym delta- aminolaevulinate dehydratase (ALAD), enzym co-proporphyrinogen oxidase và enzym ferrochelatase. Do đó, quá trình tạo máu bị suy giảm và dẫn tới thiếu máu. Thông thường, mức độ nhiễm độc chì được biểu thị thông qua hàm lượng chì trong máu (gọi tắt là PbB), các tiêu chuẩn về sức khỏe và môi trường liên quan đến nhiễm độc cũng được xác định bằng thông số này. Chì là một thành phần không cần thiết của khẩu phần ăn. Trung bình liều lượng chì do thức ăn, thức uống cung cấp cho khẩu phần hàng ngày từ 0,0033 đến 0,005 mg/kg thể trọng. Nghĩa là trung bình một ngày, một người lớn ăn vào cơ thể từ 0,25 đến 0,35 mg chì. Với liều lượng đó hàm lượng chì tích lũy sẽ tăng dần theo tuổi, nhưng cho đến nay chưa có gì chứng tỏ rằng sự tích lũy liều lượng đó có thể gây ngộ độc đối với người bình thường khỏe mạnh. Liều lượng tối đa chì (Pb) có thể chấp nhận hàng ngày cho người, do thức ăn cung cấp, được tạm thời quy định là 0,005 mg/kg thể trọng. Ngộ độc cấp tính do chì thường ít gặp. Ngộ độc trường diễn là do ăn phải thức ăn có chứa một lượng chì, tuy ít nhưng liên tục hàng ngày. Chỉ cần hàng ngày cơ thể hấp thu từ 1 mg chì trở lên, sau một vài năm, sẽ có những triệu chứng đặc hiệu: hơi thở thối, sưng lợi với viền đen Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 11 ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biến dạng), mạch yếu. 2.5 Kim loại nặng đối với con người và cây trồng [4, 7, 8, 18, 20] 2.5.1 Vai trò của kim loại và cây trồng Nhiều nguyên tố kim loại có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của sinh vật, trung bình hàm lượng kim loại trong sinh khối khô của sinh vật khoảng từ 1 đến 100ppm. Ở hàm lượng cao hơn thường gây độc hại cho sinh vật. Khoảng cách từ đủ đến dư thừa là rất hẹp. Một vài kim loại như: Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, và Zn là những nguyên tố cần thiết trong thực vật , được sử dụng cho các quá trình oxy hóa khử, ổn định phân tử, là thành phần của rất nhiều loại enzym, điều chỉnh áp lực thẩm thấu. Còn một số kim loại không có vai trò sinh học, không cần thiết như : Ag, Al, Au, Pb, Hg… sẽ gây độc lâu dài đối với sinh vật. Các kim loại không cần thiết này sẽ thay thế vào vị trí của các kim loại cần thiết. Ở nồng độ cao, cả hai nguyên tố kim loại cần thiết và không cần thiết đều có thể làm tổn hại màng tế bào, thay đổi đặc tính của enzym, phá vỡ cấu trúc và chức năng của tế bào. Thực vật hấp thu tất cả các nguyên tố nằm ở xung quanh vùng rễ. Để xem kim loại (Men+) cần thiết hay không cần thiết cho cây thì phải loại bỏ kim loại đó ra khỏi môi trường để tìm hiểu: (1) Khả năng hoàn chỉnh chu trình sống của thực vật ? (2) Me n+ có thể thay thế kim loại cần thiết (vi, đa lượng) ? (3) Sự liên quan trực tiếp của Men+ đến quá trình trao đổi chất ? Thực vật hấp thụ kim loại ở cả 3 dạng: cation (Ca2+), anion (MoO4 2- ) và dạng khí (Hg, Se) qua khí khổng của lá. Dạng hóa học của kim loại rất quan trọng bởi vì có liên quan tới khả năng hấp thụ của thực vật. Ví dụ: Cd tạo phức với clorua làm cho cây khó hấp thụ. 2.5.2 Cơ chế hấp thụ kim loại nặng vào thực vật Các nguyên tố trong dung dịch đất được chuyển từ các lỗ khí trong đất tới bề mặt rễ cây bằng hai con đường chính: sự khuếch tán và dòng chảy khối. Sự khuếch tán xảy ra nhằm chống lại sự gia tăng gradien nồng độ bình thường đối với rễ cây bằng cách: hấp thụ các kim loại nặng trong dung dịch đất tại bề mặt tiếp giáp rễ cây – đất. Dòng chảy khối được tạo ra do sự di chuyển của dung dịch đất tới bề mặt rễ cây như là kết quả của quá trình thở của lá. Cả hai quá trình này xảy ra không đồng đều nhưng theo các tốc độ khác nhau tùy thuộc vào nồng độ dung dịch đất. Các kim loại nặng trong đất thường tồn tại ở trạng thái hòa tan, phân ly thành các ion mang điện tích dương (cation) và ion mang điện tích âm (anion). Các muối kim loại hòa tan trong nước được hấp thụ cùng với dòng nước từ đất vào rễ rồi lên lá. Phần lớn các kim loại nặng được hấp thụ vào cây dưới dạng ion thông qua hệ thống rễ. Có hai cách hấp thu ion vào rễ: hấp thụ chủ động và hấp thụ bị động.  Hấp thụ thụ động - Các ion của kim loại nặng khuếch tán theo sự chênh lệch nồng độ. - Các độc chất này hòa tan trong nước và vào rễ theo dòng nước. - Các kim loại này hút bám trên các bề mặt keo đất và trên bề mặt rễ trao đổi với nhau khi có tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất, cách này được gọi là hút bám trao đổi. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 12  Hấp thụ chủ động: Phần lớn các nguyên tố kim loại được hấp thụ vào cây theo cách chủ động. Tính chủ động được thể hiện ở tính thấm chọn lọc của màng sinh chất và các kim loại nặng được vẩn chuyển vào rễ ngược với quy luật khuếch tán, vì cách hấp thụ này ngược với gradien nồng độ nên cần thiết phải cung cấp năng lượng, tức là phải có sự tham gia của ATP và của một chất trung gian, được gọi là chất mang. ATP và chất mang được cung cấp từ quá trình chuyển hóa vật chất (chủ yếu là từ quá trình hôp hấp). 2.5.3 Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào trong cây Quá trình xâm nhập kim loại nặng vào trong cây trải qua 4 giai đoạn sau Giai đoạn 1: Kim loại nặng đi vào vùng tự do của rễ cây Sự di chuyển của các ion kim loại không bị giới hạn tại bề mặt rễ cây. Vùng màng của tế bào có khả năng dễ dàng cho dung dịch xâm nhập, tại đây các ion dương có thể khuếch tán tự do hoặc bị bẫy vào những tế bào mang điện âm. Kim loại được vận chuyển vào khối hình cầu thân rễ - vùng rộng khoảng 1 - 2 mm giữa rễ và vùng đất xung quanh. Cơ chế hấp thụ có thể biến đổi với các ion khác nhau, nhưng những ion được hấp thụ vào trong rễ bởi cùng một cơ chế sẽ cạnh tranh với nhau, ví dụ như sự hấp thụ của Zn được hạn chế bởi Cu và H+ nhưng không bị hạn chế bởi Fe và Mn. Giai đoạn 2: Các kim loại nặng bị hấp thụ trong tế bào có thể bị mất tính linh động hay tính độc trong tế bào chất, thông qua quá trình kết hợp tạo phức với các phân tử hữu cơ hoặc bị sa lắng xuống các khu vực giàu electron. Giai đoạn 3: Các kim loại ở trong tế bào có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua con đường hợp sẽ đi vào mao dẫn rễ và đưa tới mầm non. Sự di chuyển của các dung dịch trong mao dẫn rễ là nguyên nhân gây ra các dòng thở (sự di chuyển khối - dòng chảy khối). Các cation tự do có thể phản ứng với các nhóm mang điện âm của thành tế bào mao dẫn rễ, đây chính là lý do làm cản trở sự vận chuyển của kim loại nặng hay làm quá trình trao đổi bị chậm lại. Ngoài ra, các nhóm tạo phức với kim loại tự do như các axit hữu cơ, aminoacid trong mao dẫn rễ sẽ làm giảm mức độ linh động của kim loại nặng và cho phép chúng di chuyển vào các mầm non. Giai đoạn 4: Với sự góp mặt của kim loại trong cây làm biến đổi gen và làm mất tính linh động của kim loại trong rễ. Kim loại nặng tích lũy trong rễ chiếm 80 - 90 % tổng lượng kim loại hấp thụ. Hầu hết các kim loại được tích lũy trong rễ cây đều ở trong không bào và được liên kết vào các hợp chất pectin và protein của thành tế bào. Ngoài ra một số loài cây có khả năng tích lũy kim loại nặng ở phần trên của cây. 2.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu kim loại nặng trong rau xanh ở Việt Nam Các nghiên cứu tập trung vào đánh giá hiện trạng kim loại nặng trong nước sử dụng trong nông nghiệp và sự hấp thụ tích lũy một số kim loại nặng lên các thực phẩm khác nhau. Sự hấp thụ và tích lũy kim loại nặng lên thực vật còn được ứng dụng trong các công nghệ xử lý nhằm loại bỏ các kim loại nặng tồn dư trong đất, nước. - Lê Đức và các cộng sự (2000), nghiên cứu khả năng hút thu và tích lũy Pb trong cây bèo tây và rau muống trồng trên nền đất bị ô nhiễm. - Nhóm tác giả Lương Thị Hồng Vân và Nguyễn Mai Huệ (2002), đã điều tra hàm lượng Pb, As trong rau, quả (rau muống, mồng tơi, cải xanh, ngải cứu, rau ngót, khoai lang, chuối, đu đủ...) trồng tại các vùng xung quanh xưởng luyện kim màu Thái Nguyên và thu Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 13 được kết quả như sau: hàm lượng Pb và As trong rau quả ăn được trồng tại vùng có xưởng luyện kim màu Thái Nguyên cao hơn mức an toàn cho phép từ 2 đến 6 lần. - Vũ Đình Tuấn và cộng sự (2004), cũng đã điều tra hiện trạng kim loại nặng trong đất và cây rau vùng ngoại thành Hà Nội, kết quả cho thấy: lượng Pb trong 13 mẫu rau và lượng Cd trong 11 mẫu rau trồng tại Từ Liêm đặc biệt là nhóm rau gia vị và rau ăn lá nấu chín (tía tô, mùi, hành, tỏi, kinh giới, rau ngót, cải ngọt, mồng tơi...), vượt khỏi tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam. - Lê Đức và các cộng sự (2005) đã nghiên cứu ảnh hưởng của Pb2+, Cu2+ đến giun đất, rau cải và ảnh hưởng của Pb, Cu, Zn, Cd đến cây mạ trên nền đất phù sa sông Hồng. Kết quả cho thấy, ảnh hưởng trực tiếp của Pb2+, Cu2+ đến sự nảy mầm của hạt rau cải cũng như sự sinh rễ, sinh lá và chiều cao trung bình của cây cải, tùy thuộc vào độc tính của từng nguyên tố (Pb,Cu, Zn, Cd) ở những nồng độ lớn nhỏ khác nhau đã ảnh hưởng đến bộ rễ cũng như gây chết cây mạ. - Phạm Ngọc Thuỵ và các cộng sự (2006) đã điều tra hiện trạng về Pb, Hg, As, Cd trong đất nước và một số rau trồng ở khu vực Đông Anh, Hà Nội. Kết quả điều tra cho thấy một số mẫu rau như xà lách, rau muống, cải cúc, cải bắp, cải ngọt, hành hoa, cải thảo.. bị ô nhiễm Pb và Cd, rất ít mẫu rau bị ô nhiễm As và Hg... 2.7 Phương pháp định lượng vết kim loại nặng Ngày nay, xã hội có nhu cầu rất lớn phân tích vết kim loại trong các mẫu thực phẩm, môi trường, nước,…. Để định lượng được vết kim loại trong các loại mẫu thì đòi hỏi phải có thiết bị phân tích hiện đại có độ nhạy, độ chọn lọc và độ chính xác cao, thời gian phân tích ngắn. Chính vì vậy, đã phát triển rất nhiều các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại khác nhau cho phép định lượng vết kim loại một cách chính xác và nhanh chóng. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 14 Bảng 2.1: Một số phương pháp phân tích hóa lý và khoảng định lượng STT Tên phương pháp Khoảng nồng độ (ion.g/l) 1 Phổ hấp thụ phân tử 10-5 ÷ 10-6 2 Phổ huỳnh quang phân tử 10-6 ÷ 10-7 3 Phổ hấp thụ nguyên tử 10-6 ÷ 10-7 4 Phổ phát xạ nguyên tử 10-5 ÷ 10-6 5 Phân tích kích hoạt nơtron 10-9 ÷ 10-10 6 Điện thế dùng điện cực chọn lọc ion 10-4 ÷ 10-5 7 Cực phổ cổ điển 10-4 ÷ 10-5 8 Cực phổ sóng vuông 10-6 ÷ 10-7 9 Von-Ampe hòa tan dùng điện cực HMDE 10-6 ÷ 10-9 10 Von-Ampe hoà tan dùng điện cực màng Hg 10-8 ÷ 10-10 Theo bảng trên phương pháp kích hoạt notron có độ nhạy cao nhất, nhưng đòi hỏi thiết bị đắt tiền, điều kiện tiến hành khó khăn nên ít được sử dụng phổ biến. Phương pháp hấp thụ nguyên tử có độ nhạy, độ chính xác cao và có ưu điểm nổi bật rất thuận lợi cho việc xác định chính xác vết kim loại và các hợp chất độc hại trong nhiều đối tượng khác nhau, các kết quả rất ổn định sai số nhỏ (không quá 15%) với vùng nồng độ cỡ 1-2ppm. 2.8 Cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu 2.8.1 Phương pháp xử lý mẫu phân tích Xử lý mẫu là một thao tác cực kì quan trọng không thể thiếu khi tiến hành phân tích định tính cũng như định lượng kim loại bằng phương pháp AAS nói riêng và trong kỹ thuật phân tích nói chung. Việc xử lý mẫu sai, kết quả thu được sẽ không có giá trị, không đáng tin cậy. Mục đích của việc xử lý mẫu là nhằm tách các tạp chất, làm giàu mẫu (nếu cần), đưa mẫu về trạng thái thuận lợi nhất cho việc phân tích. Để phân tích một nguyên tố kim loại có mặt trong mẫu bằng AAS, trước hết kim loại đó phải ở dưới dạng ion tan. Mặt khác, kim loại tồn tại trong mẫu thực phẩm dưới dạng phức của các chất hữu cơ. Do đó mục đích của việc xử lý mẫu ở đây là giải phóng kim loại ra khỏi phức chất và đưa nó về trạng thái ion tan trong dung dịch. Hầu hết các nguyên tố kim loại phân tích bằng phương pháp AAS đều phải tồn tại dưới dạng muối acid. Có hai phương pháp xử lý mẫu: Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 15 - Phương pháp xử lý ướt: là kỹ thuật dùng các axit mạnh, đặc và nóng, kiềm mạnh đặc, nóng hoặc hỗn hợp axit hay hỗn hợp kiềm... để phân huỷ mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong hộp kín hay trong lò vi sóng. Các loại acid sử dụng trong phương pháp ướt: + H2SO4: đóng vai trò phân hủy các hợp chất hữu cơ do acid này có khả năng đốt cháy chất hữu cơ. + HCl, HNO3, HClO4, H2O2: các acid này có vai trò xúc tiến cho phản ứng nhanh hơn vì nó có khả năng cắt mạch phân tử. - Kỹ thuật xử lý khô: là dùng nhiệt độ cao để phá mẫu. Quá trình này gồm 2 giai đoạn: + Than hóa: mục đích của quá trình than hóa là làm bốc hơi nước và một số chất bay hơi ở nhiệt độ khoảng 1000C, không làm cho mẫu văng ra ngoài, chuyển các chất hữu cơ thành dạng C và CO2. Do đó khi cho HNO3 vào hòa tan chỉ hòa tan được một phần khoáng. Vì vậy để tách được triệt để kim loại ra khỏi mẫu và đưa về dạng ion tan, chúng ta phải tiến hành giai đoạn 2 là giai đoạn tro hóa. + Tro hóa: mục đích của quá trình tro hóa là phân hủy toàn bộ chất hữu cơ có trong mẫu, giải phóng kim loại dưới dạng tự do hay muối kim loại. Đối với chất khó cháy phải sử dụng chất trợ cháy Mg(NO3)2.  Phá mẫu hệ hở Phương pháp này đơn giản, không cần dụng cụ phức tạp và cho kết quả khá chính xác. Các axit được sử dụng trong phá mẫu hệ hở như: HF, HCl, H2SO4, HClO4…, tùy theo loại mẫu và nguyên tố cần phân tích mà ta có quy trình phân tích phù hợp. Ví dụ như để xác định các nguyên tố dễ bay hơi như Hg thì cần khống chế nhiệt độ < 1200C, để phá các mẫu chứa nhiều SiO2 cần cho thêm HF….  Phá mẫu bằng lò vi sóng Hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật xử lý mẫu ướt với axit đặc trong lò vi sóng hệ kín do có nhiều ưu điểm như: thời gian xử lý mẫu ngắn, phá huỷ mẫu triệt để và không mất chất phân tích, hiệu suất xử lý mẫu cao. Dưới tác dụng phá hủy và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit, năng lượng nhiệt cùng axit làm tan rã các hạt mẫu đồng thời do khuếch tán, đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm của các hạt mẫu với nhau làm chúng bị bào mòn dần, các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ bên ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần và tan hết. Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu do các phân tử nước hấp thụ ( > 90%) năng lượng vi sóng và do có động năng lớn nên chúng chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra. Hơn nữa, do xử lý mẫu trong hệ kín nên áp suất cao sẽ làm nhiệt độ cao, đây là tác nhân phân huỷ mạnh nhất do vậy thúc đẩy quá trình phân huỷ mẫu từ bên trong ra và từ ngoài vào. Do đó, xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn 50 đến 90 phút và rất triệt để. 2.8.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS [10, 11, 16, 17] Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là những kỹ thuật phân tích hóa lý, đã và đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học kĩ thuật, trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y dược, địa chất, hóa học. Đặc biệt ở các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một trong các phương pháp dùng để phân tích lượng vết Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 16 kim loại có trong nhiều đối tượng khác nhau như đất, nước, không khí, thực phẩm …Hiện nay trong công tác nguyên cứu bảo vệ môi trường, phương pháp phân tích này là một công cụ đắc lực để xác định các kim loại độc hại. Ở nước ta, kĩ thuật phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử cũng đã được phát triển và ứng dụng trong khoảng hơn hai chục năm nay. 2.8.2.1 Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS Cơ sở lí thuyết của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ. Thiết bị hoạt động dựa trên sự hấp thụ chọn lọc các bức xạ đơn sắc đặc trưng của đám hơi nguyên tử của nguyên tố cần xác định. Vì thế, muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau: - Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. Đối với phân tích khoáng trong thực phẩm, mẫu thực phẩm trước khi đưa vào bộ phận này cần được qua xử lý vô cơ hóa hoàn toàn. - Chiếu chùm tia sáng phát ra bức xạ tương ứng với bức xạ hấp thụ đặc trưng của cấu tử cần phân tích (nguồn bức xại đơn sắc) qua đám hơi nguyên tử. Các nguyên tử ở trạng thái hơi sẽ hấp thu bức xạ và hình thành phổ hấp thụ. - Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử. Vì vậy, muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử phải bao gồm các phần cơ bản sau đây:  Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố phân tích (vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thụ chứa các nguyên tử tự do của nguyên tố. Đó là các đèn catod rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL), hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điệu. Hình 2.4: Cấu tạo đền catod rỗng Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 17 Hình 2.5: Đèn phóng điện không điện cực  Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích. Hệ thống này được chế tạo theo hai loại kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu. Đó là kĩ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí (lúc này ta có phép đo F-AAS) và kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (lúc này ta có phép đo ETA-AAS). Hình 2.6: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa Trong đó: (1) Đèn nguyên tử hóa mẫu, (2) Màng bảo hiểm, (3) Đường thải phần mẫu thừa, (4) Đường dẫn chất oxi hóa, (5) Đường dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa, (6) Đường dẫn chất cháy C2H2, (7) Viên bi tạo bụi aerosol.  Phần 3. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ, nó là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân li và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 18  Phần 4. Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cường độ của vạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố phân tích). Hệ thống có thể là các trang bị: + Đơn giản nhất là một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ, + Một máy tự ghi lực của vạch phổ, + Hoặc bộ hiện số digital, + Hay bộ máy tính và máy in (printer). + Hoặc máy phân tích (lntergrator). Với các máy hiện đại còn có thêm một microcomputer hay microprocessor và hệ thống phần mềm. Loại trang bị này có nhiệm vụ điều khiển quá trình đo và xử lý các kết quả đo đạc, vẽ đồ thị, tính nồng độ của mẫu phân tích… Hình 2.7: Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy AAS. a) Hệ 1 chùm tia; b) Hệ 2 chùm tia 1- Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc, 2- Hệ thống nguyên tử hóa mẫu, 3- Hệ thống đơn sắc và detetctor, 4- Bộ khuếch đại và chỉ thị kết quả đo, 5- Microcomputer. 2.8.2.2 Những ưu nhược điểm của phép đo AAS Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 19  Ưu điểm - Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10-4 đến 1.10 -5 %. - Tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Đồng thời cũng tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp. - Các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân tích lại có thể ghi lại trên băng giấy hay giản đồ để lưu giữ lại sau này. - Có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ. Trong nhiều trường hợp sai số không quá 15% với vùng nồng độ cỡ 1 - 2 ppm.  Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cũng có một số và nhược điểm nhất định. - Hệ thống máy AAS tương đối đắt tiền. - Do phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết. Vì thế môi trường không khí phòng thí nghiệm phải không có bụi. Các dụng cụ, hóa chất dùng trong phép đo phải có độ tinh khiết cao. - Các trang thiết bị máy móc khá tinh vi và phức tạp. Do đó cần phải có kĩ sư có trình độ cao để bảo dưỡng và chăm sóc, cần cán bộ làm phân tích công cụ thành thạo để vận hành máy. - Nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu. 2.8.2.3 Đối tượng và phạm vi ứng dụng của phương pháp AAS Đối tượng chính của phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử là phân tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ. Với các trang bị và kĩ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố) và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm (microgam) bằng kĩ thuật F-AAS, và đến nồng độ ppb (nanogam) bằng kĩ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%. Trong khoảng 10 năm trở lại đây, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã được sử dụng để xác định các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, các mẫu của y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v... Ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại. 2.8.2.4 Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa (F-AAS): Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 20 nhưng chủ yếu là nhiệt độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả. Hình 2.8: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA – 6200  Yêu cầu và nhiệm vụ của ngọn lửa Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, ngọn lửa là môi trường hấp thụ. Nó có nhiệm vụ hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích, tạo ra đám hơi của các nguyên tử tự do có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc để tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử. Vì thế ngọn lửa đèn khí cần phải thoả mãn một số yêu cầu nhất định sau đây: - Ngọn lửa đèn khí phải làm nóng đều được mẫu phân tích, hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích với hiệu suất cao, để bảo đảm cho phép phân tích đạt độ chính xác và độ nhạy cao. - Nhiệt độ của ngọn lửa phải đủ lớn và có thể điều chỉnh được tùy theo từng mục đích phân tích mỗi nguyên tố. Đồng thời lại phải ổn định theo thời gian và có thể lặp lại được trong các lần phân tích khác nhau để đảm bảo cho phép phân tích đạt kết quả đúng đắn. - Ngọn lửa phải thuần khiết, không sinh ra các vạch phổ phụ làm khó khăn cho phép đo. - Ngọn lửa phải có bề dày đủ lớn để có được lớp hấp thụ đủ dày làm tăng độ nhạy của phép đo. Đồng thời bề dày của lớp hấp thụ lại có thể thay đổi được khi cần thiết, để đo ở nồng độ lớn. Trong các máy hiện nay, bề dày này có thể thay đổi được từ 2 đến 10 cm. - Tiêu tốn ít mẫu phân tích. Để tạo ra ngọn lửa, người ta có thể đốt cháy nhiều hỗn hợp khí khác nhau, bao gồm một khí oxy hóa và một khí cháy, trong các đèn khí thích hợp. Được ứng dụng nhiều nhất trong phép đo AAS là ngọn lửa của đèn khí được đốt bằng hỗn hợp khí: (axetylen và không khí nén) hay ngọn lửa của đèn khí (N2O và axetylen), hay (hydro và axetylen). Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 21 Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.1.1. Thực vật nghiên cứu: Rau muống Rau muống (Ipomoea aquatica) là một loài thực vật nhiệt đới bán thủy sinh thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae), là một loại rau ăn lá. Rau muống dễ trồng, trồng được trên nhiều loại đất trồng và trồng quanh năm. Phân bố tự nhiên chính xác của loài này hiện chưa rõ do được trồng phổ biến khắp các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Tại Việt Nam, nó là một loại rau rất phổ thông, và các món ăn từ rau muống rất được ưa chuộng. Hình 3.1: Cây rau muống Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 22 Bảng 3.1 Thành phần hóa học của rau muống 3.1.2 Kim loại nghiên cứu: Cu, Zn, Pb Gây ô nhiễm nước tưới từ muối Cu(NO3)2, Pb(NO3)2, ZnCl2 với nồng độ được trình bày trong phần thiết kế thí nghiệm. 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Quy trình nghiên cứu 1) Xây dựng đường chuẩn Cu, Pb, Zn theo các thông số tối ưu mà phòng thí nghiệm đã có 2) Thực nghiệm trồng rau muống tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb 3) Khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết Cu, Zn của cây rau muống 4) Nghiên cứu sự tích lũy Pb trong thương phẩm rau muống tưới nước ô nhiễm Pb 5) So sánh hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam 6) Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn trung bình hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày. 3.2.2 Phương pháp lập thực nghiệm Nước tưới rau được bổ sung kim loại cần thiết (Cu, Zn) trong giới hạn cho phép và bổ sung kim loại không cần thiết Pb2+ cao hơn giới hạn cho phép, để xác định ảnh hưởng của kim loại không cần thiết đến sự hấp thu kim loại cần thiết của thực vật, đánh giá khả năng phát triển của rau muống và tích lũy của Pb lên cây rau. 3.2.2.1 Thiết kế thí nghiệm - Rau đối chứng: rau được tưới nước không đưa thêm muối Pb, hàm lượng kim loại cần thiết: 1ppm Cu và 2ppm Zn - Rau bị tưới nước ô nhiễm: Thêm Pb vào trong nước tưới, hàm lượng Pb2+: 1, 3 và 5 mgPb/lít nước tưới, ký hiệu 1Pb, 3Pb và 5Pb. Hàm lượng kim loại cần thiết: 1 mgCu/lít và 2 mgZn/lít Thành phần Phần trăm tươi (%) - Nước - Protit - Gluxit - Xenluloza - Tro Hàm lượng muối khoáng cao (canxi, phốtpho, sắt. Vitamin có caroten, vitamin C, vitamin B1, vitamin PP, vitamin B2) 92% 3,2%, 2,5% 1% 1,3% Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 23 3.2.2.2 Trồng rau - Trồng rau Muống (Ipomoea aquatica) trong các thùng xốp thành 4 lô thí nghiệm, mỗi lô được lặp lại 3 lần (n=3). Các lô thí nghiệm được tiến hành ở cùng điều kiện về chế độ nước tưới, nhiệt độ, ánh sáng, chất lượng đất…. Đất trồng rau là đất dinh dưỡng, không bị ô nhiễm, thành phần dinh dưỡng của đất: Hàm lượng mùn = 8%; N= 0,75%; P2O5 = 0,55%; S + CaO + MgO = 502 mg - Tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb cho các lô thí nghiệp theo sơ đồ bố trí thí nghiệm Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại trong lô thí nghiệm Sơ đồ 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.2.2.3. Thu hoạch mẫu - Thu hoạch rau muống ở ngày thứ 40 và 50 kể từ lúc nảy mầm. Sau khi thu hoạch, rau được rửa sạch bằng nước cất để loại bỏ đất và bụi bẩn, sấy khô ở 600C từ 48 đến 72 giờ, bảo quản trong bao polypropylen ở nhiệt độ 50C. Hàm lượng Pb2+ 0ppm 1ppm 3ppm 5ppm Hàm lượng Cu2+ 1ppm Hàm lượng Zn2+ 2ppm Kí hiệu Đối chứng (ĐC) (Đ 1Pb 3Pb 5Pb 32 cm 11cm 10 cm Đối chứng ĐC1 ĐC2 ĐC3 3Pb 3Pb1 3Pb2 3Pb3 5Pb 5Pb1 5Pb2 5Pb3 1Pb 1Pb1 1Pb2 1Pb3 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 24 - Mẫu rau mỗi lần lấy ra (mẫu sơ cấp): khoảng 3 - 6 gam tươi. - Mẫu rau sử dụng để phân tích (mẫu thứ cấp): khoảng 0,1gam khô. 3.3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 3.3.1 Hóa chất Các hóa chất sử dụng đều thuộc loại có độ sạch phân tích - Acid nitric HNO3 65% (d = 1,41g/ml ) - Acid clohydric HCl 37 % (d = 1,12g/ml ) - Cu(NO3)2, Pb(NO3)2, ZnCl2 - Dung dịch chuẩn Pb2+, Cu2+ và Zn2+ có nồng độ 1000mg/l - Nước cất. 3.3.2 Dụng cụ và thiết bị 3.3.2.1 Dụng cụ - Các dụng cụ thủy tinh, dụng cụ thể tích trong phòng thí nghiệm phân tích như: bình định mức, ống đong, pipet, becher... - Cân phân tích 4 số Sartorious, khối lượng tối đa max = 220g; độ phân giải d = 0,1mg. - Tủ sấy chân không - Lò phá mẫu bằng vi sóng Hình 3.2: Cân phân tích 4 số Hình 3.3: Tủ sấy chân không 3.3.2.2 Thiết bị phân tích Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử GBC Avanta (Úc) - Phòng phân tích hóa lý - Viện Công nghệ hóa học. - Máy tự động thiết lập độ rộng khe đo và chiều cao ngọn lửa nguyên tử hóa mẫu. - Sử dụng đèn catod rỗng. Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 25 Hình 3.4: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử GBC Avanta 3.4 Quy trình xử lý mẫu rau để đo phổ Cu, Pb và Zn bằng phương pháp F-AAS Muốn đo phổ Cu, Pb, Zn bằng phương pháp F−AAS, trước hết chuẩn bị mẫu phân tích ở dạng dung dịch. Sau đó dẫn mẫu vào ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa nguyên tố cần phân tích thành đám hơi nguyên tử. Một đèn HCL phát ra một tia đơn sắc đặc trưng cho nguyên tố cần đo xuyên qua hơi nguyên tử. Đo độ hấp thu và căn cứ vào đường chuẩn để xác định hàm lượng nguyên tố trong mẫu. Hình 3.5: Quy trình xử lý mẫu Cân 0,1g mẫu rau khô Vessel đựng mẫu Lọc, định mức 1,5ml HCl +5ml HNO3 Đo trên AAS Lò vi sóng CEM Marsx Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 26 Các thông số làm việc của máy xử lý mẫu bằng vi sóng CEM MARXS: + Nhiệt độ: 1650C + Áp suất: 100 psi ( 14,503 psi ≈ 750 mmHg ≈ 100 kPa ≈ 1 bar ≈ 1 atm ) + Công suất: phá từ 1 đến 3 mẫu 300W, 3 đến 6 mẫu 600W + Cường độ sóng: 100% + Thời gian tăng nhiệt độ: 5 phút + Thời gian giữ nhiệt: 5 phút Hình 3.6: Máy xử lý mẫu bằng vi sóng CEM MARXS 3.5 Giới hạn tối đa của các kim loại theo TCVN trong rau và nước tưới Bảng 3.3: Giới hạn tối đa của kim loại theo TCVN 3.6 Tính toán và đánh giá hàm lượng kim loại nặng con người ăn vào hàng ngày [34] .IR.EF. W. CF ED T B AT  (mg/kg – ngày) (3.1) STT Mẫu Kim loại Đơn vị Giới hạn Tiêu chuẩn 1 Nước tưới Cu mg/l 1 TCVN – 1995 2 Pb mg/l 0,5 TCVN - 1995 3 Zn mg/l 2 TCVN – 1995 4 Rau Cu mg/kg rau tươi 30 TCVN 6541:1999 5 Pb mg/kg rau tươi 0,3 TCVN 7602 : 2007 6 Zu mg/kg rau tươi 40 TCVN 5487:1991 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 27 Trong đó: CF: Hàm lượng kim loại trong 1 kg rau tươi (mg/kg rau tươi) EF: Tần số tiếp xúc (Kg rau/ năm) ED: Thời gian tiếp xúc (năm) BW: Trọng lượng trung bình (kg) AT: Thời gian sống trung bình (ngày) 3.7 Phương pháp xử lý số liệu 3.7.1 Phương pháp đường chuẩn Phép lập đường chuẩn được áp dụng rất phổ biến trong việc định lượng các thành phần hóa học của thực phẩm vì có thể hiệu chỉnh các sai số ngẫu nhiên. Xác định phương trình Y = bX + a, biểu thị sự tương quan giữa các giá trị đo được trên máy, yi và nồng độ xi của dung dịch chuẩn. Trong đó, các hệ số a, b và hệ số tương quan R của đường chuẩn được tính theo phương pháp bình phương cực tiểu: (3.2) (3.3) (3.4) (n là số lần đo trên các dung dịch chuẩn và trên mẫu trắng) Đường chuẩn tốt là đường chuẩn đi qua gốc tọa độ và có phương trình Y = kX, với k được xác định theo công thức: n n n i i i i i =1 i =1 i =1 2 n in 2 i =1 i i =1 y x y x n b= y x n             n n i i i =1 i =1 y a x a= n   n n ni i i 2i =1 i =1 i i =1 2 n in 2 i =1 i i =1 1x y a y ( y ) R = y y n n n              Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 28 (3.5) Độ tuyến tính của đường chuẩn được chấp nhận khi hệ số tương quan R của đường chuẩn phải lớn hơn 0,95. Trong các trường hợp các thông số của đường chuẩn không thỏa mãn điều kiện nêu trên thì đường chuẩn không được chấp nhận và phải thực hiện lại phép đo khác trên dung dịch chuẩn hoặc pha chế lại dung dịch chuẩn. 3.7.2 Các phương pháp xử lý thống kê. Việc kiểm tra thống kê nhằm mục đích đánh giá mức độ tin cậy của kết quả, phương pháp này được áp dụng cho các kết quả phân tích định lượng của tất cả các phương phương pháp phân tích công cụ có sử dụng đường chuẩn. Các công thức tính toán - Hàm lượng trung bình (3.6) N là số lần đo các mẫu phân tích - Độ lệch chuẩn của HL (3.7) - Độ biến động của hàm lượng (RSD) (3.8) - Khoảng tin cậy (3.9) Tα là hệ số Student tương ứng với mức ý nghĩa α và bậc tự do N-1 Kết quả được chấp nhận khi độ biến động của hàm lượng RSDHL nhỏ hơn 5%. Tuy nhiên với phương pháp phân tích vết (HL < ppm) , có thể chấp nhận RSDHL nhỏ hơn 10%. N 2 i TB i 1 (HL HL ) N 1       n i i i =1 n 2 i i =1 x y k = x   N i i 1 TB HL HL N   TB σ RSD .100% HL  TB α σ Cl HL t N   Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 29 Kết quả khi được chấp nhận được trình bày theo hàm lượng trung bình và độ tin cậy: (3.10) TB α σ HL t N  Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 30 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn bằng phương pháp F-AAS Để xây dựng đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử tiến hành như sau: Chuẩn bị ba dãy dung dịch chuẩn Cu, Pb và Zn có nồng độ lần lượt như sau: Cu: 0,4mg/l; 1,0mg/l và 2,0mg/l trong nền HNO31% Pb: 0,4mg/l; 1,6mg/l và 4,0mg/l trong nền HNO3 1% Zn: 0,5mg/l; 1,0mg/l và 1,5mg/l trong nền HNO3 1% Từ các kết quả nghiên cứu trước đây của phòng Hóa lý-Phân tích, Viện Công nghệ Hóa học cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của Cu, Pb và Zn sử dụng kỹ thuật ngọn lửa (F- AAS) trên thiết bị GBC Avanta (Úc) sẽ cho kết quả tốt nhất với các thông số máy được trình bày trong bảng 4.1, 4.2 và 4.3 đường chuẩn Cu, Pb và Zn được trình bày trên hình 4.1, 4.2 và 4.3. 4.1.1 Đường chuẩn Cu Bảng 4.1 Các điều kiên tối ưu đo phổ Cu Các thông số Các điều kiện được lựa chọn Nguồn sáng HCl Cường độ dòng 3 mA Bước sóng 324,7nm Khe đo 0,5 nm Khí sử dụng C2H2 - Không khí Thời gian đo 3s Số lần lặp lại 3 Khoảng nồng độ làm việc 0,0 - 5 mg/l Độ nhạy 0,025 mg/l Lưu lượng khí C2H2 1,5 lít/phút Tốc độ hút mẫu 7,2 ml/phút Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 31 y = 0.056x - 0.001 R² = 0.996 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Độ hấp thu (Abs) Nồng độ (mgCu/l) Hình 4.1: Đường chuẩn xác định Cu bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa Đường chuẩn xác định Cu tuyến tính trong khoảng từ 0,0mg/l đến 2mg/l Phương trình đường chuẩn của Cu là : y = 0,056x – 0,001 Hệ số tương quan R2= 0,996  Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Cu bằng phép đo F – AAS theo đường chuẩn Ta có sai số chuẩn ước lượng là (áp dụng công thức theo phương pháp 3 sigma) 2 est y (y y ) S n    Trong đó: y là độ hấp thụ đo được yest là độ hấp thụ tính theo phương trình Với n = 4 Vậy 2 est y (y y ) S n    = 0,006782 - Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3 3.0,006782 0,36 0,056   yS b (ppm) - Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10 10.0,006782 1,21 0,056   yS b (ppm) Trong đó: b là hệ số của phương trình đường chuẩn Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 32 4.1.2 Đường chuẩn Pb Bảng 4.2. Các điều kiện tối ưu đo phổ Pb y = 0.027x + 0.000 R² = 0.999 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 1 2 3 4 5 Độ hấp thu (Abs) Nồng độ (mgPb/l) Hình 4.2: Đường chuẩn xác định Pb bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa Đường chuẩn xác định Pb tuyến tính trong khoảng từ 0,0mg/l đến 4mg/l Phương trình đường chuẩn của Pb là: y = 0,027x + 0,000 Các thông số Các điều kiện được lựa chọn Nguồn sáng HCl Cường độ dòng 5 mA Bước sóng 217,0 nm Khe đo 1,0 nm Khí sử dụng C2H2 - Không khí Thời gian đo 3s Số lần lặp lại 3 Khoảng nồng độ làm việc 0,2 - 20 mg/l Độ nhạy 0,06 mg/l Lưu lượng khí C2H2 1,5 lít/phút Tốc độ hút mẫu 7,2 ml/phút Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 33 Hệ số tương quan R2= 0,999  Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Pb bằng phép đo F – AAS theo đường chuẩn Tương tự như cách tính trên ta có: Sai số chuẩn ước lượng: 2 est y (y y ) S n    = 0,001275 - Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3 3.0,001275 0,14 0,027 yS b   (ppm) - Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10 10.0,001275 0,47 0,027 yS b   (ppm) 4.1.3 Đường chuẩn Zn Bảng 4.3. Các điều kiện tối ưu đo phổ Zn Các thông số Các điều kiện được lựa chọn Nguồn sáng HCl Cường độ dòng 5 mA Bước sóng 213,9 nm Khe đo 0,5 nm Khí sử dụng C2H2 - Không khí Thời gian đo 3s Số lần lặp lại 3 Khoảng nồng độ làm việc 0,0 -1,5 Độ nhạy 0,008 mg/l Lưu lượng khí C2H2 1,5 lít/phút Tốc độ hút mẫu 7,2 ml/phút Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 34 y = 0.2498 + 0.0044 R² = 0.9989 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Mật độ quang (abs) Nồng độ mgZn/l Hình 4.3: Đường chuẩn xác định Zn bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa Đường chuẩn xác định Zn tuyến tính trong khoảng từ 0,0mg/l đến 1,5mg/l Phương trình đường chuẩn của Zn là: y = 0,2498x + 0,0044 Hệ số tương quan R2= 0,999  Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Zn bằng phép đo F – AAS theo đường chuẩn Sai số chuẩn ước lượng: 2 est y (y y ) S n    = 0,004602 - Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3 3.0,004602 0,055 0,2498   yS b (ppm) - Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10 10.0,004602 0,18 0,2498   yS b (ppm) 4.2 Hàm lượng kim loại trong đất và nước tưới Hàm lượng kim loại nặng trong đất và nước tưới được trình bày trong bảng 4.4 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 35 Bảng 4.4: Kết quả phân tích đất trồng và nước tưới trước khi làm ô nhiễm (n = 3) Kết quả ở bảng 4.4 cho thấy, hàm lượng Cu, Pb và Zn trong đất nền không vượt quá giới hạn cho phép đất nông nghiệp TCVN 7209:2002 về chất lượng đất - giới hạn tối đa cho phép của kim loại nặng trong đất (Cu = 50 mg/kg, Pb = 70 mg/kg và Zn = 200mg/kg). Như vậy, đất và nước tưới ban đầu nghiên cứu không bị ô nhiễm bởi kim loại. 4.3 Khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết Cu, Zn của cây rau muống Đồng, kẽm là các kim loại cần thiết, không thể thiếu trong quá trình sống của cây trồng. Trong cây Cu chủ yếu tham gia vào liên kết với các chất hữu cơ có trong chất nguyên sinh. Cu đóng vai trò quan trong quá trình trao đổi nitơ, xúc tiến cho quá trình hình thành vitamin A, protein và trao đổi hydrat cacbon trong cây. Kẽm tham gia vào một số phản ứng sinh hóa trong cây, có vai trò quan trọng trong việc hình thành chất tăng trưởng auxin, ổn định phân tử, là thành phần của rất nhiều loại enzym, điều chỉnh áp lực thẩm thấu. Tuy nhiên, sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thu kim loại cần thiết và thông thường kim loại không cần thiết này sẽ thay thế vào vị trí của các kim loại cần thiết gây ra việc thiếu hụt kim loại cần thiết trong cây. Do đó, ta tiến hành khảo sát mức độ ảnh hưởng của nồng độ Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết Cu, Zn trong mẫu rau. Để khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb đến sự hấp thu Cu, Zn của cây rau muống, tiến hành trồng rau muống và tưới nước được bổ sung cố định hàm lượng Cu 1ppm, Zn 2ppm và hàm lượng Pb thay đổi từ 0, 1, 3 và 5ppm. 4.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong nước tưới đến sự hấp thu Cu của rau muống Kết quả phân tích hàm lượng Cu tích lũy trong rau muống được tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb được trình bày trong bảng 4.5 và hình 4.4 Kim loại Đất (mg/kg) Nước tưới trước khi gây ô nhiễm (mg/l ) Pb 15,494 Không phát hiện Zn 56,804 0,006 Cu 19,429 Không phát hiện Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 36 Bảng 4.5: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau theo thời gian và theo nồng độ Pb trong nước tưới (n = 3) Nồng độ Pb trong nước tưới (ppm) Ký hiệu Hàm lượng Cu trong mẫu rau (mgCu/kgrau tươi) 30 ngày 40 ngày 0 Đối chứng 5,387 ± 0,286 8,151 ± 1,260 1 1Pb 4,280 ± 0,787 7,820 ± 0,761 3 3Pb 4,877 ± 0,686 7,464 ± 3,386 5 5Pb 5,037 ± 0,538 7,457 ± 1,456 (độ tin cậy 95%; α = 0,05; tα = 4,303; giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Hình 4.4: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau theo thời gian Từ bảng 4.5 và hình 4.4 cho thấy, lượng Cu tích lũy trong rau muống tăng theo thời gian ở tất cả các lô thí nghiệm. Sự gia tăng hàm lượng Cu trong rau theo thời gian được giải thích như sau: Khi cây càng lớn thì nhu cầu trao đổi chất trong cây càng nhiều, do đó lượng Cu theo nước và chất dinh dưỡng đi vào trong cây càng nhiều. Sau 30 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau đối chứng cao hơn đáng kể so với lượng Cu tích lũy trong mẫu ô nhiễm. - Lượng Cu tích lũy trong rau muống tưới nước ô nhiễm tăng theo sự gia tăng nồng độ Pb trong nước tưới. Sau 40 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 37 - Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau đối chứng là 8,151 ± 1,260 mg/kg rau tươi; cao hơn so với lượng Cu tích lũy trong mẫu ô nhiễm. - Tích lũy Cu trong rau muống ô nhiễm giảm khi lượng Pb trong nước tưới tăng Như vậy, hàm lượng Cu trong mẫu rau muống đối chứng cao hơn so với lượng Cu trong rau muống bị tưới nước ô nhiễm Pb. Sự hiện diện của Pb trong nước tưới đã ảnh hưởng khá rõ đến sự hấp thu Cu của rau muống. Có nghĩa là sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thu kim loại cần thiết (Cu). 4.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong nước tưới đến sự hấp thu Zn của rau muống Kết quả phân tích hàm lượng Zn tích lũy trong rau muống được tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb được trình bày trong bảng 4.6 và đồ thị 4.5 Bảng 4.6: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau theo thời gian và theo nồng độ Pb trong nước tưới (n = 3) (độ tin cậy 95%; α = 0,05; tα = 4,303; giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Hình 4.5: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau theo thời gian Nồng độ Pb trong nước tưới (ppm) Ký hiệu Hàm lượng Zn trong mẫu rau ( mg/kgrau tươi) 30 ngày 40 ngày 0 Đối chứng 19,951 ± 2,338 45,464 ± 11,021 1 1Pb 18,591 ± 0,179 43,444 ± 12,242 3 3Pb 18,558 ± 4,949 44,564 ± 11,741 5 5Pb 18,617 ± 0,525 50,793 ± 8,785 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 38 Kết quả ở bảng 4.6 và hình 4.5 cho thấy trong hầu hết các lô thí nghiệm lượng Zn tích lũy trong rau muống giảm khi nước tưới rau có mặt kim loại Pb. Lượng Zn tích lũy trong rau muống tăng theo thời gian ở tất cả các lô thí nghiệm. Lượng Zn trong mẫu rau muống thu hoạch ở 40 ngày cao hơn đáng kể so với 30 ngày. Sự gia tăng hàm lượng Zn trong rau theo thời gian được giải thích như sau: Khi cây càng lớn thì nhu cầu trao đổi chất trong cây càng nhiều, do đó Zn theo nước và chất dinh dưỡng đi vào trong cây càng nhiều. Sau 30 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau đối chứng cao hơn so với lượng Zn tích lũy trong mẫu ô nhiễm - Lượng Zn tích lũy trong rau muống tưới nước ô nhiễm không tăng khi nồng độ Pb trong nước tưới tăng từ 1-5 ppm. Sau 40 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau đối chứng là 45,464 ± 11,021mg/kg rau tươi; cao hơn so với lượng Zn tích lũy trong mẫu rau muống tưới nước ô nhiễm Pb nồng độ 1 và 3ppm. Khi nước tưới có chứa 5ppm Pb thì lượng kẽm tích lũy trong rau muống tăng lên và cao hơn so với Zn trong mẫu đối chứng. Nhìn chung, hàm lượng Zn trong mẫu rau muống đối chứng cao hơn so với lượng Zn trong rau muống bị tưới nước ô nhiễm Pb. Sự hiện diện của Pb trong nước tưới đã ảnh hưởng khá rõ đến sự hấp thu Zn của rau muống. Có nghĩa là sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thu kim loại cần thiết (Zn) 4.4 Tích lũy Pb trong rau muống tưới nước ô nhiễm Pb Kết quả phân tích hàm lượng Pb tích lũy trong rau muống theo nồng độ Pb trong nước tưới và thời gian thu hoạch được trình bày trong bảng 4.8 và hình 4.6 Bảng 4.7: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau theo thời gian (n = 3) (độ tin cậy 95%; α = 0,05; tα = 4,303; giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Nồng độ Pb trong nước tưới (ppm) Ký hiệu Hàm lượng Pb trong mẫu rau ( mg/kgrau tươi) 30 ngày 40 ngày 0 Đối chứng 0,552 ± 0,253 0,571 ± 0,109 1 1Pb 8,549 ± 0,652 14,884 ± 4,460 3 3Pb 16,465 ± 1,430 38,435 ± 8,094 5 5Pb 30,802 ± 7,691 79,415 ± 5,135 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 39 Hình 4.6: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau theo thời gian Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng Pb trong nước tưới tăng là nguyên nhân làm cho hàm lượng Pb trong rau muống tăng. Thời gian tưới càng lâu thì hàm lượng Pb tích lũy trong rau càng tăng. Sự gia tăng hàm lượng Pb trong mẫu rau tăng theo thời gian thu hoạch được giải thích như sau: khi cây càng lớn thì nhu cầu trao đổi chất càng nhiều do đó lượng Pb theo nước và chất dinh dưỡng đi vào trong cây càng nhiều. Sau 30 ngày, trong mẫu đối chứng mặc dù hàm lượng Pb trong nước tưới là 0ppm nhưng khi phân tích thì hàm lượng Pb trong mẫu rau là 0,552 ± 0,253mgPb/kg rau tươi; và ở 40 ngày là 0,571 ± 0,109mgPb/kg rau tươi đó là do trong đất trồng cũng có một hàm lượng Pb nhất định 15,9438 mg/kg. Sau 30 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng chì trong mẫu đối chứng thấp hơn nhiều so với hàm lượng chì ở các mẫu bị tưới nước ô nhiễm - Hàm lượng chì tích lũy trong mẫu rau tăng theo nồng độ chì được cho vào để làm ô nhiễm nước tưới Sau 40 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Tương tự như sau 30 ngày, hàm lượng chì trong các mẫu tưới nước ô nhiễm cao hơn nhiều so với mẫu đối chứng và hàm lượng chì tăng khi nồng độ chì trong nước tưới tăng - Chỉ sau 10 ngày, hàm lượng chì tích lũy trong cây sau 40 ngày tăng gần gấp đôi so với hàm lượng chì trong mẫu rau sau 30 ngày - Sự chênh lệch của hàm lượng chì tích lũy trong rau giữa các nồng độ rất lớn. Nhìn chung, hàm lượng Pb tích lũy trong rau ô nhiễm cao hơn nhiều so với mẫu đối chứng, ở nồng độ càng cao và thời gian tưới càng lâu thì khả năng tích lũy Pb trong rau càng cao. Khả năng tích lũy của Pb trong rau muống là rất cao khi nguồn tưới bị ô nhiễm. Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 40 4.5 Tương quan Pb trong nước và Pb trong rau Tương quan giữa lượng Pb trong nước tưới và Pb trong cây rau muống được minh họa trong hình 4.7 Hình 4.7: Biểu diễn mối tương quan giữa lượng Pb trong nước tưới và Pb trong mẫu rau Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 41 Bảng 4.8: Kết quả tương quan hàm lượng Pb trong nước tưới - rau Kết quả ở bảng 4.9 và hình 4.7 cho thấy có mối tương quan giữa Pb trong nước tưới và Pb trong cây rau muống. Cả hai lần thu hoạch sau 30 ngày, 40 ngày đều có sự tương quan rất cao, mối quan hệ tuyến thể hiện rất tốt. Hệ số tương quan giảm khi thời gian trồng tăng. 4.6 Hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam (TCVN) 4.6.1 Hàm lượng Cu tích lũy trong rau so với giới hạn cho phép - Giới hạn tối đa của Cu trong rau theo TCVN 6541:1999 là 30 mg/kg rau tươi. - Giới hạn tối đa của Cu trong nước tưới theo TCVN – 1995 là 1mg/l. - Hàm lượng Cu được cố định trong nước tưới ở các nghiệm thức là 1mg/l. Hình 4.8: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau sau 30,40 ngày Kết quả của hình 4.8 cho thấy hàm lượng Cu tích lũy trong rau ở các lô thí nghiệm trong 2 lần thu hoạch đều thấp hơn giới hạn tối đa rất nhiều. 4.6.2 Hàm lượng Zn tích lũy trong rau so với giới hạn cho phép (TCVN) - Giới hạn tối đa của Zn trong rau theo TCVN 5487:1991 là 40 mg/kg rau tươi. - Giới hạn tối đa của Zn trong nước tưới theo TCVN – 1995 là 2 mg/l. - Hàm lượng Zn được cố định trong nước tưới ở các nghiệm thức là 2 mg/l. Thời gian thu hoạch Phương trình đường chuẩn R Kết luận 30 ngày Y = 5,7713x + 1,1067 0,9923 Tương quan 40 ngày Y = 15,412x – 1,3309 0,9916 Tương quan Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 42 Hình 4.9: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau sau 30,40 ngày Hàm lượng kẽm tích lũy trong mẫu rau ở các lô thí nghiệm sau 30 ngày ở tất cả các lô thí nghiệm đều nằm dưới giới hạn cho phép tối đa lượng Zn trong rau tươi. Sau 40 ngày thì hàm lượng Zn trong rau muống ở tất cả lô thí nghiệm kể cả lô đối chứng đều vượt qua giới hạn tối đa cho phép 40 mgZn /kg rau tươi (TCVN 5487:1991). Điều này cho thấy rau muống có khả năng hấp thu và tích lũy lượng lớn Zn kể cả khi trồng trong môi trường đất và nước tưới không bị ô nhiễm Zn nếu kéo dài thời gian thu hoạch rau sau 30 ngày. Như vậy, người tiêu thụ có nguy cơ bị ngộ độc Zn khi ăn phải rau muống trồng kéo dài sau 30 ngày và ăn với khối lượng lớn 4.6.3 Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau so với giới hạn cho phép (TCVN) - Giới hạn tối đa của Pb trong rau theo TCVN 7602:2007 là 0,3 mg/kg rau tươi. - Giới hạn tối đa của Pb trong nước tưới theo TCVN – 1995 là 0,5 mg/l. - Hàm lượng Pb trong nước tưới được trồng theo 4 nồng độ khác nhau: mẫu đối chứng (ĐC), 1ppm Pb (1Pb), 3ppm Pb (3Pb), 5ppm Pb (5Pb). Hình 4.10: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau sau 30, 40 ngày Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 43 Hàm lượng chì tích lũy trong mẫu rau ở 3 nồng độ ô nhiễm Pb ở các lô thí nghiệm trong cả hai lần thu hoạch đều lớn hơn rất nhiều so với giới hạn tối đa cho phép 0,3 mgPb/kg rau tươi. Hàm lượng Pb tích tụ trong mẫu rau: - Sau 30 ngày: ở mẫu đối chứng cao gấp 1,8 lần giới hạn tối đa cho phép; ở nồng độ 1ppm Pb trong nước tưới thì hàm lượng Pb cao gấp 23,3 lần; ở nồng độ 3ppm Pb cao gấp 54,7 lần; ở nồng độ 5ppm Pb thì hàm lượng này cao gấp 102,7 lần so với giới hạn tối đa cho phép. - Sau 40 ngày: ở mẫu đối chứng cao gấp 1,7 lần; còn ở nồng độ 1ppm Pb trong nước tưới thì hàm lượng Pb cao gấp 51,7 lần; ở nồng độ 3ppm Pb cao gấp 128 lần; ở nồng độ 5ppm Pb cao gấp 263,3 so với giới hạn tối đa cho phép. 4.7 Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn hấp thụ vào cơ thể người hàng ngày Áp dụng theo công thức (3.1) trong chương 3 trang 26 của đồ án ta tính hàm lượng KLN con người hấp thụ hàng ngày: Ta có các thông số sau: - ED: là công thức mô hình hóa, đã được kiểm nghiệm trên thực tế, thời gian tiếp xúc trung bình là 30 năm [33] - IR: Lượng rau sử dụng trung bình trong 1 bữa ăn của người Việt Nam là 0,1 kg/bữa [44] - BW: Trọng lượng trung bình của người Việt Nam là 63 kg đối với người trưởng thành [45] - Tuổi thọ trung bình của người Việt Nam năm 2010 là: 72 tuổi [45] 4.7.1 Ước lượng hàm lượng Cu hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày Kết quả thu được như bảng sau: Bảng 4.9: Hàm lượng Cu ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Thời gian thu hoạch Lô thí nghiệm Hàm lượng Cu trong rau (mgCu/kg rau tươi) Kết quả (mgCu/kg thể trọng – ngày) 30 ngày ĐC 5,387 ± 0,286 0,0036 ± 0,0002 1Pb 4,280 ± 0,787 0,0028 ± 0,0005 3Pb 4,877 ± 0,686 0,0032 ± 0,0005 5Pb 5,037 ± 0,538 0,0033 ± 0,0004 40 ngày ĐC 8,151 ± 1,260 0,0054 ± 0,0008 1Pb 7,820 ± 0,761 0,0052 ± 0,0005 3Pb 7,464 ± 3,386 0,0049 ± 0,0022 5Pb 7,457 ± 1,456 0,0049 ± 0,0010 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 44 Đồng là một thành phần cần thiết cho cơ thể do thức ăn đưa vào, liều lượng đồng chấp nhận hàng ngày cho người là 0,5 mg/kg thể trọng [18]. Vì thế với liều lượng Cu như trong bảng 4.10 thì không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng vì Cu không gây ngộ độc tích lũy mà chỉ gây ngộ độc cấp tính khi con người ăn phải một lượng muối đồng lớn. 4.7.2 Ước lượng hàm lượng Zn hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày Kết quả thu được như bảng sau: Bảng 4.10: Hàm lượng Zn ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Kẽm là thành phần thành phần cần thiết cho sự sống của con người, mỗi khẩu phần ăn hàng ngày cung cấp từ 0,17 đến 0,25mg/kg thể trọng [18]. Vì thế với liều lượng kẽm trong bảng 4.11 thì không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Kẽm là kim loại ít gây độc nếu hàm lượng thấp, nhưng kẽm có thể gây ngộ độc tích lũy. 4.7.3 Ước lượng hàm lượng Pb hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày Kết quả thu được như bảng sau: Thời gian thu hoạch Lô thí nghiệm Hàm lượng Zn trong rau (mgZn/kg rau tươi) Kết quả (mgZn/kg thể trọng – ngày) 30 ngày ĐC 19,951 ± 2,338 0,0132 ± 0,0015 1Pb 18,591 ± 0,179 0,0123 ± 0,0001 3Pb 18,558 ± 4,949 0,0123 ± 0,0033 5Pb 18,617 ± 0,525 0,0123 ± 0,0003 40 ngày ĐC 45,464 ± 11,021 0,0301 ± 0,0073 1Pb 43,444 ± 12,242 0,0187 ± 0,0053 3Pb 44,564 ± 11,741 0,0295 ± 0,0078 5Pb 50,793 ± 8,785 0,0336 ± 0,0058 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 45 Bảng 4.12: Hàm lượng Pb ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Chì là một thành phần không cần thiết của khẩu phần ăn. Trung bình liều lượng chì chấp nhận cho khẩu phần ăn hằng ngày từ 0,0033 – 0,005 mg/kg thể trọng [18]. Với kết quả phân tích trên thì liều lượng chì trong các lô thí nghiệm 1Pb, 3Pb, 5Pb đều cao hơn liều lượng trung bình chấp nhận cho khẩu phần ăn hàng ngày. Nồng độ nước tưới ô nhiễm càng cao và thời gian tưới càng lâu thì thì hàm lượng Pb ước lượng hấp thu vào cơ thể người trong 1 ngày càng lớn. Kết quả của bảng 4.10 cho thấy: - Sau 30 ngày: ở lô thí nghiệm 1Pb thì hàm lượng chì cao gấp 1,8 lần liều lượng chì chấp nhận cho khẩu phần ăn hàng ngày; ở lô 3Pb cao gấp 3,3 lần; còn ở lô 5Pb cao gấp 6,2 lần. - Sau 40 ngày: ở lô thí nghiệm 1Pb thì hàm lượng chì cao gấp 2,96 lần liều lượng chì chấp nhận cho khẩu phần ăn hàng ngày; ở lô 3Pb cao hơn 7,7 lần; còn ở lô 5Pb thì cao gấp 15,9 lần. Với hàm lượng Pb như trên sẽ gây ảnh hưởng rất xấu đến sức khỏe người tiêu dùng. Vì độc tính của chì rất nặng, người trưởng thành chỉ chỉ cần hàng ngày hấp thu vào cơ thể 1mg chì trở lên sau một vài năm có thể gây nhiễm độc mãn tính, 10 – 100 mg có thể gây độc nặng trong vài tuần. Thời gian thu hoạch Lô thí nghiệm Hàm lượng Pb trong rau (mgPb/kg rau tươi) Kết quả (mgPb/kg thể trọng – ngày) 30 ngày ĐC 0,552 ± 0,253 0,0004 ± 0,0002 1Pb 8,549 ± 0,652 0,0057 ± 0,0004 3Pb 16,465 ± 1,430 0,0109 ± 0,0009 5Pb 30,802 ± 7,691 0,0204 ± 0,0051 40 ngày ĐC 0,571 ± 0,109 0,0004 ± 0,0001 1Pb 14,884 ± 4,460 0,0098 ± 0,0029 3Pb 38,435 ± 8,094 0,0254 ± 0,0054 5Pb 79,415 ± 5,135 0,0525 ± 0,0034 Chương 5: Kết luận – Kiến nghị Trang 46 Chương 5. KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp tại Viện Công nghệ Hóa học với đề tài “Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của kim loại Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) của cây rau muống (Ipomoea aquatica) và tích luỹ Pb trong phần thương phẩm của rau muống” Tôi đã thu được các kết quả sau: - Sự hấp thu và tích lũy của Cu, Pb, Zn trên mẫu rau muống là tỷ lệ thuận theo thời gian phát triển của rau, thời gian trồng càng lâu thì hàm lượng tích lũy trên rau càng cao. - Sự hấp thu của kim loại không cần thiết (Pb) cản trở rau muống hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) - Xác định được khoảng tuyến tính của Cu trên máy từ 0,0mg/l đến 2mg/l; với phương trình đường chuẩn của Zn là: y = 0,056x – 0,001; hệ số tương quan R2= 0,996; LOD = 0,36ppm; LOQ = 1,21ppm - Xác định được khoảng t