Nghiên cứu xác định Se, As trong mẫu máu và nước bằng phương pháp hấp thu nguyên tử sử dụng kỹ thuật hydrua hóa

Mục lục . 1 Mở đầu 4 Chương I: Tổng quan tài liệu . 5 1.1. Giới thiệu một số đặc điểm của asen, selen . 5 1.1.1. Asen 6 1.1.1.1. Tính chất lí học của asen [8, 34] 6 1.1.1.2. Tính chất hoá học của asen và các hợp chất của asen [ 8, 34] 6 1.1.1.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường [6, 12, 29, 34] 8 1.1.1.4. Độc tính và cơ chế gây độc của asen [34] 10 1.1.2. Se 12 1.1.2.1. Tính chất lí học của Se [9] 12 1.1.2.2. Tính chất hoá học của Se [9] . 12 1.1.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của selen trong môi trường [10, 14] 14 1.1.2.4. Độc tính của selen và tầm quan trọng của selen đối với cơ thể sống [14, 11, 33, 40] . 15 1.2. Các phương pháp xác đinh hàm lượng asen, selen 18 1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển 18 1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4] 18 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5g,4] . 19 1.2.2. Các phương pháp phân tích công cụ . 20 1.2.2.1. Phương pháp phân tích trắc quang [12, 16, 17] . 20 1.2.2.2. Phương pháp điện hoá [18, 25, 34] . 22 1.2.3. Các phương pháp phân tích vật lí . 23 1.2.3.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử [25, 26, 29, 35] . 23 1.2.3.2. Phương pháp sắc kí [19, 34] . 24 1.2.3.3. Phương pháp kích hoạt nơtron [14,23, 34] . 24 1.2.3.4. Phương pháp phổ khối [36] 25 1.2.3.5. Phương pháp huỳnh quang Rơnghen [24] 25 1.2.3.6. Phương pháp động học xúc tác [20] . 26 1.2.3.7. Phương pháp điện di mao quản vùng [22] 26 1.2.3.8. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [21,23, 34, 41, 42] 26 Chương II: Nội dung và phương pháp nghiên cứu 32 2.1. Nội dung 32 2.2. Giới thiệu chung về phương pháp hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hidrua hoá . 33 2.2.1. Nguyên lý của phương pháp . 33 2.2.2. Phép định lượng của phương pháp . 35 2.3. Đánh giá các kết quả phân tích [10, 13, 39] . 37 2.3.1. Giới hạn phát hiện (GHPH hay LOD) và giới hạn định lượng (GHĐL hay LOQ) 37 2.3.2. Đánh giá kết quả phân tích 38 Để đánh giá kết quả đã khảo sát, chúng tôi sẽ vận dụng các phương pháp toán thống kê với một số nội dung sau: 38 * Xác định độ lặp lại của kết quả đã phân tích 39 * Độ chính xác của kết quả phân tích 39 * Xác định khoảng tin cậy của kết quả phân tích . 40 2.4. Trang thiết bị nghiên cứu . 40 2.4.1. Trang thiết bị chính . 40 2.4.2. Trang thiết bị phụ trợ. . 41 2.5. Dụng cụ và hoá chất thí nghiệm 41 2.5.1. Các dụng cụ thí nghiệm chính . 41 2.5.2. Các hoá chất chính . 41 Chương 3: Kết quả thí nghiệm và bàn luận . 43 3.1. Khảo sát các điều kiện thí nghiệm trên máy AAS 6800 (Shimadzu) . 43 3.1.1. Chọn bước sóng thích hợp. . 44 3.1.2. Lựa chọn độ rỗng của khe sáng . 44 3.1.3. Khảo sát dòng đèn catot rỗng 44 3.1.4. Khảo sát chiều cao ngọn lửa đèn nguyên tử hoá. . 45 3.1.5. Khảo sát tốc độ cung cấp khí C2H2 – KK . 45 3.2. Khảo sát chọn các điều kiện tạo hợp chất hidrua của Se và As . 46 3.2.1. Khảo sát tỉ lệ các chất tham gia tại buồng phản ứng 47 3.2.2. Khảo sát chọn tốc độ khí mang . 48 3.2.3. Khảo sát nồng độ NaBH4 và HCl . 49 3.2.3.1. ảnh hưởng của nồng độ NaBH4 đến phổ hấp thụ nguyên tử của As, Se 49 3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của HCl đến độ hấp thụ của As, Se 51 3.2.4. Khảo sát điều kiện khử As (V) về As (III) . 52 3.2.4.1. Khảo sát nồng độ KI cho sự khử 52 3.2.4.2. Khảo sát thời gian và nhiệt độ khử . 53 3.2.5. Khảo sát điều kiện khử Se (VI) về Se (IV) 54 3.2.5.1. Khảo sát nồng độ HCl cho sự khử 54 3.2.5.2. Khảo sát thời gian khử . 55 3.3. Xây dựng đường chuẩn . 56 3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của As 56 3.3.2. Xây dựng đường chuẩn Se . 57 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố trong dung dịch . 58 3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo As . 58 3.4.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của Se lên As . 59 3.4.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe . 59 3.4.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu 60 3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo Se . 61 3.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của As lên Se . 61 3.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe . 62 3.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu 62 3.5. Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn . 63 3.5.1. Các điều kiện phân tích mẫu thật . 63 3.5.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu 64 3.5.2.1. Mẫu máu 64 3.5.2.2. Mẫu nước tiểu 64 3.5.3. Xử lí mẫu . 65 3.6. Đánh giá phương pháp 68 3.6.1. Tính toán GHPH và GHĐL 68 3.6.2. Sai số và độ lặp lại của phương pháp 69 3.7. Phân tích mẫu thực . 72 Kết luận . 76 Tài liệu tham khảo . 76

pdf81 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 27/12/2012 | Lượt xem: 5185 | Lượt tải: 26download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu xác định Se, As trong mẫu máu và nước bằng phương pháp hấp thu nguyên tử sử dụng kỹ thuật hydrua hóa, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nuoc.com.vn Page 1 Mục lục Mục lục ................................................................ ................................ ................. 1 Mở đầu................................................................ ................................ .................. 4 Chương I: Tổng quan tài liệu ................................................................ ..................... 5 1.1. Giới thiệu một số đặc điểm của asen, selen ......................................................... 5 1.1.1. Asen ................................................................ ................................ ...... 6 1.1.1.1. Tính chất lí học của asen [8, 34] ............................................................ 6 1.1.1.2. Tính chất hoá học của asen và các hợp chất của asen [ 8, 34] ...................... 6 1.1.1.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường [6, 12, 29, 34] .. 8 1.1.1.4. Độc tính và cơ chế gây độc của asen [34] .............................................. 10 1.1.2. Se ................................................................ ................................ ........ 12 1.1.2.1. Tính chất lí học của Se [9] ................................................................ .. 12 1.1.2.2. Tính chất hoá học của Se [9] ............................................................... 12 1.1.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của selen trong môi trường [10, 14] ...... 14 1.1.2.4. Độc tính của selen và tầm quan trọng của selen đối với cơ thể sống [14, 11, 33, 40] ................................................................ ................................ ........... 15 1.2. Các phương pháp xác đinh hàm lượng asen, selen .............................................. 18 1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển ............................................................ 18 1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4] .................................................. 18 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5g,4] ................................................... 19 1.2.2. Các phương pháp phân tích công cụ ........................................................... 20 1.2.2.1. Phương pháp phân tích trắc quang [12, 16, 17] ....................................... 20 1.2.2.2. Phương pháp điện hoá [18, 25, 34] ....................................................... 22 1.2.3. Các phương pháp phân tích vật lí ............................................................... 23 1.2.3.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử [25, 26, 29, 35] ............................... 23 1.2.3.2. Phương pháp sắc kí [19, 34] ............................................................... 24 Nuoc.com.vn Page 2 1.2.3.3. Phương pháp kích hoạt nơtron [14,23, 34] ............................................. 24 1.2.3.4. Phương pháp phổ khối [36] ................................................................ 25 1.2.3.5. Phương pháp huỳnh quang Rơnghen [24] .............................................. 25 1.2.3.6. Phương pháp động học xúc tác [20] ..................................................... 26 1.2.3.7. Phương pháp điện di mao quản vùng [22] .............................................. 26 1.2.3.8. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [21,23, 34, 41, 42] .................. 26 Chương II: Nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................................ 32 2.1. Nội dung ................................................................ ................................ .... 32 2.2. Giới thiệu chung về phương pháp hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hidrua hoá ................. 33 2.2.1. Nguyên lý của phương pháp ................................................................ ..... 33 2.2.2. Phép định lượng của phương pháp ............................................................. 35 2.3. Đánh giá các kết quả phân tích [10, 13, 39] ....................................................... 37 2.3.1. Giới hạn phát hiện (GHPH hay LOD) và giới hạn định lượng (GHĐL hay LOQ) 37 2.3.2. Đánh giá kết quả phân tích ................................................................ .......... 38 Để đánh giá kết quả đã khảo sát, chúng tôi sẽ vận dụng các phương pháp toán thống kê với một số nội dung sau: ................................................................ .................. 38 * Xác định độ lặp lại của kết quả đã phân tích ...................................................... 39 * Độ chính xác của kết quả phân tích ................................................................ .. 39 * Xác định khoảng tin cậy của kết quả phân tích ................................................... 40 2.4. Trang thiết bị nghiên cứu ................................................................ ............... 40 2.4.1. Trang thiết bị chính................................................................ ................. 40 2.4.2. Trang thiết bị phụ trợ. ................................................................ ............. 41 2.5. Dụng cụ và hoá chất thí nghiệm ................................................................ ...... 41 2.5.1. Các dụng cụ thí nghiệm chính ................................................................ ... 41 2.5.2. Các hoá chất chính ................................................................ ................. 41 Chương 3: Kết quả thí nghiệm và bàn luận ................................................................ . 43 Nuoc.com.vn Page 3 3.1. Khảo sát các điều kiện thí nghiệm trên máy AAS 6800 (Shimadzu) ....................... 43 3.1.1. Chọn bước sóng thích hợp. ................................................................ ....... 44 3.1.2. Lựa chọn độ rỗng của khe sáng ................................................................ . 44 3.1.3. Khảo sát dòng đèn catot rỗng ................................................................ .... 44 3.1.4. Khảo sát chiều cao ngọn lửa đèn nguyên tử hoá. ........................................... 45 3.1.5. Khảo sát tốc độ cung cấp khí C2H2 – KK ..................................................... 45 3.2. Khảo sát chọn các điều kiện tạo hợp chất hidrua của Se và As ............................... 46 3.2.1. Khảo sát tỉ lệ các chất tham gia tại buồng phản ứng ...................................... 47 3.2.2. Khảo sát chọn tốc độ khí mang ................................................................ . 48 3.2.3. Khảo sát nồng độ NaBH4 và HCl ............................................................... 49 3.2.3.1. ảnh hưởng của nồng độ NaBH4 đến phổ hấp thụ nguyên tử của As, Se ........ 49 3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ của HCl đến độ hấp thụ của As, Se .......... 51 3.2.4. Khảo sát điều kiện khử As (V) về As (III) ................................................... 52 3.2.4.1. Khảo sát nồng độ KI cho sự khử .......................................................... 52 3.2.4.2. Khảo sát thời gian và nhiệt độ khử ....................................................... 53 3.2.5. Khảo sát điều kiện khử Se (VI) về Se (IV) .................................................. 54 3.2.5.1. Khảo sát nồng độ HCl cho sự khử ........................................................ 54 3.2.5.2. Khảo sát thời gian khử ................................................................ ....... 55 3.3. Xây dựng đường chuẩn ................................................................ ................. 56 3.3.1. Xây dựng đường chuẩn của As................................................................ .. 56 3.3.2. Xây dựng đường chuẩn Se ................................................................ ....... 57 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố trong dung dịch ....................................... 58 3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo As ........................... 58 3.4.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của Se lên As ....................................................... 59 3.4.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe ................................................................ . 59 3.4.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu ................................................................ 60 3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố trong phép đo Se ........................... 61 Nuoc.com.vn Page 4 3.4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của As lên Se ....................................................... 61 3.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của Fe ................................................................ . 62 3.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của Cu ................................................................ 62 3.5. Tiến hành phân tích mẫu thêm chuẩn ............................................................... 63 3.5.1. Các điều kiện phân tích mẫu thật ............................................................... 63 3.5.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ................................................................ ........ 64 3.5.2.1. Mẫu máu ................................................................ ........................ 64 3.5.2.2. Mẫu nước tiểu ................................................................ .................. 64 3.5.3. Xử lí mẫu ................................................................ ............................. 65 3.6. Đánh giá phương pháp ................................................................ .................. 68 3.6.1. Tính toán GHPH và GHĐL ................................................................ ...... 68 3.6.2. Sai số và độ lặp lại của phương pháp .......................................................... 69 3.7. Phân tích mẫu thực ................................................................ ....................... 72 Kết luận................................................................ ................................ ............... 76 Tài liệu tham khảo ................................................................ ................................ . 76 MỞ ĐẦU Nuoc.com.vn Page 5 Trong cơ thể người, Selen (Se) và Asen (As) được xếp vào loại các nguyên tố vi lượng. Chúng có thể thâm nhập vào cơ thể qua đường thức ăn, ngoài ra còn một lượng nhỏ qua nước uống và không khí. Để có thể có thể chẩn đoán và điều trị các bệnh có liên quan đến As, Se, có rất nhiều phương pháp được sử dụng để xác định Se và As, phương pháp AAS và AES thì độ nhạy chưa cao, chưa đáp ứng được yêu cầu phân tích lượng vết. Trong số các phương pháp phân tích như Phương pháp sắc kí, Huỳnh quang Rơnghen, động học xúc tác, Kích hoạt nơtron ...thì phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá (HG-AAS) là ưu việt hơn cả. HG-AAS là phương pháp có độ nhạy cao, kết quả phân tích ổn định, và loại trừ được nhiễu của matrix vốn thường rất phức tạp của mẫu, mặt khác phương pháp này rất phù hợp cho việc phân tích hàng loạt mẫu. Kĩ thuật hidrua hoá đã có mặt ở các phòng thí nghiệm trên thế giới từ những năm 1970, đã có nhiều công trình nghiên cứu và sử dụng rất thành công kĩ thuật này phục vụ cho nghiên cứu trong một số lĩnh vực như môi trường, địa chất, y tế, ... Tuy nhiên ở Việt Nam, kĩ thuật hidrua hoá nói chung và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá nói riêng còn chưa được phổ biến rộng rãi, đặc biệt là phân tích các mẫu sinh học. Do đó chúng tôi chọn bản luận văn này là “Nghiên cứu xác định Se, As trong mẫu máu và nước tiểu bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá” CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu một số đặc điểm của asen, selen Nuoc.com.vn Page 6 1.1.1. Asen 1.1.1.1. Tính chất lí học của asen [8, 34] Về tính chất lí học asen có tính chất gần với các kim loại, nó có bốn dạng thù hình: dạng kim loại, vàng, xám và nâu. Asen thường gặp ở dạng kim loại có màu sáng bạc. Asen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống phốt pho đen. Sau đây là một số thông số vật lí của asen: tỉ trọng: 5,7g/cm3, độ dẫn điện: 30.cm, bán kính nguyên tử: 1,21A0, năng lượng ion hoá thứ nhất: 9,81 eV, nhiệt độ nóng chảy là 8170C, nhiệt độ ba y hơi của asen là 6150C, khi gặp lạnh nó ngưng lại thành tinh thể tà phương, hơi asen có mùi tỏi rất độc. Asen là một chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột. Người ta có thể tạo hợp chất bán dẫn của asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như silic và gecmani. 1.1.1.2. Tính chất hoá học của asen và các hợp chất của asen [ 8, 34] Asen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hoá học gần với tính chất của á kim, cấu hình lớp vỏ điện tử hoá trị của asen là 4s24p3. Trong cấu hình điện tử của asen có sự tham gia của các obital d vì vậy có khả năng mở rộng vỏ hoá trị, trong các hợp chất asen có 3 giá trị số oxi hoá: -3, +3, +5. Số oxi hoá -3 rất đặc trưng cho asen. Khi đun nóng trong không khí asen cháy tạo thành oxit, ngọn lửa màu xanh là của As2O3. Về tính chất điện thế, asen đứng giữa hidro và đồng nên nó không tác dụng với các axit không có tính oxi hoá, nhưng dễ dàng phản ứng với các axit HNO3, H2SO4 đặc… 3 As + 5 HNO3 + 2 H2O  3 H3AsO4 + 5 NO Khi phản ứng với các halogen, các halogenua asen được tạo ra, hợp chất này trong môi trường nước dễ bị thuỷ phân tạo axit tương ứng Nuoc.com.vn Page 7 2As + 5 Cl2 +8 H2O  2 H3AsO4 + 10HCl [41] Các hợp chất của As3+ rất phổ biến như As2S3, H3AsO3, AsCl3, As2O3… chúng đều tan tốt trong axit HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S và (NH4)2CO3 . As2S3 + 8 HNO3 + 4 H2O  2 H3AsO4 +3 H2SO4 + 8 NO hay As2S3 + (NH4)2S  (NH4)3AsS3 Khi cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tươi, đó là As2S3. Asen không tạo pentaclorua mà chỉ có triclorua asen, đây là một hợp chất quan trọng của asen, AsCl3 dễ bay hơi, dễ bị thuỷ phân trong môi trường nước. AsCl3 + 3 H2O  2 H3AsO3 + 3HCl Khi khử H3AsO3 ta thu được khí asin: H3AsO3 + 3 Zn + 6 HCl  3 ZnCl2 + AsH3 + 3 H2O H3AsO3 thể hiện tính chất như một axit khi tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới. H3AsO3 + CuSO4  CuHAsO3 + H2SO4 CuHAsO3 có kết tủa màu vàng lục trong môi trường kiềm nó tan trong dung dịch màu xanh. CuHAsO3 + NaOH  CuNaAsO3 + H20 Một số hợp chất quan trọng của As5+ như As2S5, H3AsO4, Ag3AsO4,… Trong đó As2S5 không tan trong nước và axit HCl, chỉ tan trong NaOH, HNO3, NH4OH, vì vậy dựa vào tính chất này có thể xác định asen bằng phương pháp phổ khối lượng. Nuoc.com.vn Page 8 As2S5+ (NH4)2S  (NH4)3AsS4 Khi cho axit asenic tác dụng với molipdat amoni trong môi trường axit HNO3 cho kết tủa màu vàng, muối này được dùng để định tính và định lượng asen. H3AsO4 +12 (NH4)2MoO4 + 21 HNO3 (NH4)3 H4[As(Mo2O7)6] + 21NH4NO3+ 10H2O Trong hợp chất này As5+ có vai trò như P5+, nó làm ion trung tâm điển hình tạo phức dị đa axit, và phức này cũng có thể khử về phức dị đa màu xanh. Trong hợp chất AsH3, asen thể hiện tính oxy hoá -3, liên kết trong asin là liên kết cộng hoá trị, đây cũng là đặc điểm do cấu hình điện tử của asen. AsH3 thể hiện tính khử mạnh ví dụ như khi tác dụng với H2SO4 loãng: 2AsH3 + 6H2SO4  6SO2 + As2O3 + 9H2O hay khi tác dụng với I2: AsH3 + 4I2 + 4H2O  H3AsO4 +8HI 1.1.1.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của asen trong môi trường [6, 12, 29, 34] Asen là một nguyên tố tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên, nó đứng thứ 20 và chiếm khoảng 1.10-4% tổng nguyên tố trong vỏ trái đất. Hàm lượng trung bình của asen trong vỏ trái đất là 1,8 ppm; trong đất nó có hàm lượng từ khoảng 5,5 đến 13 ppm, trong stream nhỏ hơn 2ng/ml; trong nước ngầm nhỏ hơn 100ng/ml. Asen phân bố chủ yếu trong các quặng sunfua như pyrit có thể lên đến hàng trăm mg/kg, hàm lượng cao của asen có thể tìm thấy trong than đá lên đên 1500 mg/kg, ngoài ra còn trong các khoáng vật như: asenua đồng, niken, sắt,… Trong tự nhiên asen tồn tại ở cả dạng vô cơ và hữu cơ. Nuoc.com.vn Page 9 Asen là nguyên tố cancofil dễ tạo sunfua với lưu huỳnh, tạo hợp chất với selen, telua và đặc biệt là với đồng, niken, sắt, bạc. Có khoảng gần 140 khoáng vật độc lập của asen, trong đó 60% là asenat và 35% là các sunfua. Các khoáng vật quan trọng nhất của asen là: rialga (AsS), ocpimen (As2S3), asopyrit (FeAsS)… Asen còn kết hợp các nguyên tố khác thay thế lưu huỳnh trong các hợp chất như: Lơlingit (FeAs2), Smartina (As2Co). Các loại hợp chất này thường được tạo thành ở nhiệt độ thấp. Asen thường di chuyển trong đất, trong trầm tích, trong thực động vật và trong các vùng có hoạt động sinh học trong đại dương. Trong nước asen thường tồn tại chủ yếu dưới các dạng asenit, asenat, monometylasonic axit, hay dimetylasinic axit… nhưng có hàm lượng rất thấp, chủ yếu asen bị thuỷ phân lắng xuống bùn. Môi trường nước có tính oxi hoá, As thường ở dạng asenat, nhưng dưới điều kiện khử thì asenit lại là chủ yếu. Hàm lượng asen trung bình trong nước chỉ khoảng 10g/l, tuy nhiên có thể cao hơn do ảnh hưởng của chất thải công nghiệp, thuốc diệt cỏ… Sự metyl hoá asen vô cơ sang metyl và dimetyl asenic là được tạo bởi các hoạt động của các vi sinh vật trong nước. Một vài sinh vật biển có khả năng chuyển asen vô cơ sang hợp chât asen hữu cơ phức tạp, chẳng hạn như arsenobetaine, arsenocholine, arsoniumphospholiphid. Metylasin được chuyển hóa vào không khí từ việc xử lí các loại hợp chất của asen. Dimetylasin và trimetylasin được phát hiện trong các khu vực có sử dụng các hợp chất metylasen. Tổng lượng asen trong các nhà kính lớn hơn rất nhiều khu vực không khí bên ngoài và các dạng metylasen tồn tại nhiều hơn các dạng vô cơ. Nuoc.com.vn Page 10 Từ các mỏ tập trung, asen bị phong hoá cùng các kim loại khác và sau đó đựơc vận chuyển đi phân tán trong môi trường. Một phần lớn asenat được kết tủa trở lại hoặc hấp phụ trên các hạt kiểu phù sa và được các dòng sông, suối mang từ trên núi xuống bồi đắp các đồng bằng châu thổ của các con sông. Cùng với nhôm, sắt và các kim loại khác và khoảng 6% các vật chất hữu cơ trong trầm tích chứa một lượng đáng kể asen. Trong điều kiện yếm khí (ở trong lòng đất), các vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ nói trên, tạo ra môi trường khử CO2. Tiếp đó là quá trình khử, hoà tan sắt và giải phóng asen đã bị hấp phụ trên đó. Đồng thời với quá trình giải phóng asen là quá trình khử As (V) về As (III) và chúng đi vào nước ngầm. Ngoài việc giải phóng asen tự nhiên trên thì con người cũng góp phần vào việc làm nhiễm asen. Việc sử dụng các hoá chất có chứa asen trong nông nghiệp, lâm nghiệp dưới các dạng thuốc trừ sâu, trừ cỏ, thuốc chống nấm, diệt tảo, bảo quản gỗ. Trong công nghiệp luyện kim màu và công nghiệp bán dẫn cũng góp phần làm ô nhiễm asen. 1.1.1.4. Độc tính và cơ chế gây độc của asen [34] Hầu hết các dạng hợp chất asin đều độc. Về đặc điểm sinh học, asen có vai trò quan trọng đối với sinh vật, ở hàm lượng nhỏ asen có khả năng kích thích sự phát triển của sinh vật. Nhưng ở nồng độ cao, asen gây độc cho người, động, thực vật. Nếu bị nhiễm độc cấp tính, asen có thể gây tử vong trong vòng vài giờ đến một ngày. Trong môi trường tiếp xúc thường xuyên với asen ở nồng độ vượt quá độ an toàn nhưng chưa có thể gây độc cấp tính, asen gây nhiễm độc mãn tính và thường biểu hiện ở các triệu trứng lâm sàng như: mệt mỏi, chán ăn, giảm trọng lượng cơ thể, xuất hiện các bệnh về dạ dày, ngoài da (hội chứng đen da, ung thư da), gan bàn chân, rối loạn chức năng gan. Nuoc.com.vn Page 11 Qua các thử nghiệm với động vật, các nhà khoa học đã tìm ra giới hạn gây tử vong với một số loài khác nhau là từ 11-150 mg/kg trọng lượng cơ thể. Đối với người liều gây tử vong là từ 70-180mg/kg trọng lượng cơ thể. Kết quả này đã được rút ra qua những trường hợp bị ngộ độc As và đã tử vong trong các bệnh viện. Asen đi vào cơ thể bằng tất cả các con đường có thể như: hít thở, ăn uống và thẩm thấu qua da. Trong đó, uống nước nhiễm asen là con đường chính để asen xâm nhập vào trong cơ thể. Khi vào trong cơ thể, đặc biệt là các As (III) tấn công ngay lập tức vào các enzym có chứa nhóm –SH và cản trở hoạt động của chúng. Phản ứng xảy ra như sau: (enzym) SH SH + AsO3- == (enzym) S AsO- + 2OH- CH2-SH CH2 CH-SH (CH)5 Protein Enzym dạng tự do CH2-SH CH2 CH- SH (CH)5 Protein Dạng phức đã bị thụ động + AsO33- AsO- + 2OH- S Nuoc.com.vn Page 12 Asenat cũng giống như photphat, dễ tủa với các kim loại và ít độc hơn so với asenit, vào cơ thể asenat sẽ thế chỗ của photphat trong chuỗi phản ứng tạo adenozintriphotphat (ATP) do đó ATP sẽ không được hình thành. Khi có mặt của asenat, tác dụng sinh hoá chính mà chính nó tạo ra đông tụ protein, tạo ra phức với coenzym và phá huỷ quá trình hoạt động photphat hoá để tạo ra ATP 1.1.2. Se 1.1.2.1. Tính chất lí học của Se [9] Se có nguyên tử lượng 78,96 đvC, nằm ở phân nhóm chính VI trong bảng hệ thống tuần hoàn. Se có nhiều dạng thù hình, nhưng bền và hay gặp nhất là Se lục phương và Se xám. Se xám là chất bán dẫn, độ dẫn điện tăng khi bị chiếu sáng. Một số hằng số vật lí của Se: tỉ trọng: 4,8g/cm3, bán kính nguyên tử: 0,117 nm, độ âm điện: 2,4 (Li=1), nhiệt độ nóng chảy: 2170C, nhiệt độ sôi: 687,90C, 1.1.2.2. Tính chất hoá học của Se [9] Mức oxi hoá chính của Se –2, +4, +6. Se là một nguyên tố nằm giữa tính chất kim loại và phi kim. CH2-OPO22- CH-OH C=OH H CH-OPO22- CH-OH C=O OPO22- + PO43- + OH- ATP Nuoc.com.vn Page 13 Giống như lưu huỳnh, Se tác dụng với nhiều kim loại tạo ra các selenua tương tự như muối sunfua. Với hidro, selen tác dụng ở nhiệt độ cao. Selen tác dụng với flo và clo ở nhiệt độ cao và với oxit khi đun nóng. Selen tan được trong dung dịch kiềm tương tự lưu huỳnh: 3Se + 6 KOH = K2SeO3 + 2K2Se + 3H2O Trong dung dịch HNO3 loãng, selen tác dụng tạo ra selenit: 3Se + 4HNO3 + H2O = 3H2SeO3 + 4NO Khi cho selen tác dụng với dung dịch axit loãng có thể thu được hidroselenua (H- 2Se). Khi hoà tan H2Se vào nước thì dung dịch của nó sẽ có tính axit yếu. Dưới tác dụng của oxy không khí, selenua sẽ tạo thành sản phẩm màu đỏ có cấu tạo như polysunfua là poliselenua. H2Se tác dụng với oxi không khí tạo ra SeO2. SeO2 là tính thể màu trắng, tan tốt trong nước tạo axit selenơ H2SeO3 (K1=2.10-3, K2=5.10-9). Khác với SO2, SeO2 là chất oxi hoá mạnh dễ dàng bị khử đến Se theo phản ứng: SeO2 + 2SO2 = Se + 2SO3 H2SeO3 tồn tại ở dạng những tinh thể lục phương không màu, chảy rữa khi để trong không khí ẩm nhưng tự vụn dần trong không khí khô. H2SeO3 mất nước tạo thành SeO2. Axit selenơ và muối của nó là chất oxi hoá khá mạnh. Người ta điều chế nó bằng cách hoà tan selen bột trong HNO3 loãng. Axit selenic rất giống H2SO4 về khả năng tạo hidrat mạnh, độ mạnh của axit và tính chất của muối. Khi kết tinh từ dung dịch, nó có thể tách ra ở dạng hidrat H2SeO4. H2O [6T], ngoài ra người ta cũng thấy tồn tại các dạng hidrat sau: H2SeO4.2H2O, H2SeO4.4H2O, H2SeO4.6H2O. Nuoc.com.vn Page 14 Axit selenic cho 2 loại muối HSeO4- và SeO42-. H2SO4 là chất oxi hoá mạnh nhưng thường xảy ra chậm.: SeO42-+4H++2e= H2SeO3+ H2O Axit selenic khan có thể hoà tan không những bạc mà cả vàng nữa. Nó có thể tác dụng với dung dịch axit clohidric đậm đặc theo phản ứng: H2SeO4 +2HCl = H2SeO3 + Cl2+ H2O Do vậy hỗn hợp H2SeO4 và HCl có tính oxi hoá rất mạnh. Hợp chất halogenua của selen có thể thu được bằng cách cho các halogen tác dụng với selen nguyên tố. Người ta đã thu được các hợp chất SeF6, SeF4, SeCl4, Se2Cl2, SeBr4, Se2Br2. Ngoài ra, hợp chất halogen của selen có khả năng tạo phức kiểu như SeBr6 [6T]. Các oxi halogen dạng SeOX2 cũng đã được điều chế. 1.1.2.3. Các dạng tồn tại và sự chuyển hoá của selen trong môi trường [10, 14] Se có nguồn gốc từ việc phun núi lửa, trong các sunphit kim loại như các sunphit của Cu, Ni, Fe, Pb và trong các khoáng vật hiếm như Cu2Se, PbSe và As2Se. Se là nguyên tố chiếm thứ 17 trên vỏ trái đất về khối lượng. Hàm lượng Se trong không khí thường rất thấp, tức là nhỏ hơn 10ng/m3. Sự phân bố của Se trên bề mặt trái đất là không đồng đều, nơi thì rất thấp, nơi thì rất cao. Các quá trình địa lí, sinh học và công nghiệp liên quan đến sự phân bố và di chuyển của Se và chu trình của nó, tuy nhiên người ta vẫn chưa thiết lập được mối quan hệ giữa chúng. Dù vậy, các quá trình địa lí tự nhiên và sinh học tự nhiên cũng có thể là nguyên nhân chính tạo ra sự phân bố của Se trong môi trường. Nuoc.com.vn Page 15 Sự có mặt của nó trong môi trường là rất đa dạng. Ví dụ, Se trong đất đá khoảng từ 0,1ppm (các khu vực thiếu Se của New Zealand) đến 1200 ppm (một vùng ở Irơlen), Se ở nồng độ này gây ra các ảnh hưởng độc hại cho các động vật, làm hao mòn thể thực vật một cách cục bộ. Khoảng nồng độ rộng cũng được tìm thấy trong các loại nước không chứa muối, chiếm từ khoảng 0,1 g/dm3 đến 9mg/dm3. Các Se vô cơ có thể tồn tại trong hai dạng oxi hoá, Se (IV) (Selenit hoặc SeO32-) và Se (VI) (Selenat hoặc SeO42-) và kết quả của sự chuyển hóa sinh học, các chất đã metyl hoá như dimetyl selenit và dimetyl selenat cũng được tìm thấy. Các chất hữu cơ này được tạo ra từ nước thải, bùn và đất đá và cũng được tìm thấy trong một số nước tự nhiên. Selen, selenit và selenit hữu cơ là ba dạng Se riêng biệt hoà tan trong nước biển và selenit hữu cơ chắc chắn có chứa axit selenoamino và các dẫn xuất của chúng chiếm ưu thế hơn trong nước mặt. Ở mặt nước sâu của đại dương, selenit và selenat là các chất chiếm ưu thế hơn, không có bằng chứng nào chứng tỏ có mặt các selenit hữu cơ. Một số hoạt động của con người làm thay đổi sự phân bố của Se trong môi trường. Trong công nghiệp bán dẫn và điện tử, trong công nghiệp hoá chất, trong công nghiệp thuỷ tinh và trong nông nghiệp người ta đều sử dụng Se. Chính các quá trình sản xuất này và bản thân các sản phẩm của chúng cũng đưa Se vào môi trường làm thay đổi lại sự phân bố của Se. Điều này liên quan đến từng quốc gia vì hàm lượng Se thấp hoặc cao trong đất dẫn đến các ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, việc sử dụng phân bón chứa các hợp chất Se của các nước Bắc Âu là một ví dụ rõ rệt về sự can thiệp cố ý của con người đến sự phân bố Se trong môi trường. 1.1.2.4. Độc tính của selen và tầm quan trọng của selen đối với cơ thể sống [14, 11, 33, 40] Nuoc.com.vn Page 16 Selen được đưa vào cơ thể người thông qua chuỗi thức ăn, nước uống và không khí. Tuy nhiên, thức ăn là con đường chính gây ra ô nhiễm selen. Sự phát hiện selen là nguyên nhân của bệnh kiềm ở động vật ăn cỏ. Trước đó, bệnh kiềm ở gia súc nhai lại được gán cho nguyên nhân súc vật thường xuyên uống nước có tính kiềm. Về sau, bệnh này được xác định do nhiễm độc selen. Môi trường kiềm trong đất và nước tạo điều kiện cho cây cỏ hấp thụ nhiều selen. Trong trường hợp này, triệu trứng điển hình của gia súc là: rụng lông đuôi, lông bờm, móng chân dị dạng và sút cân. Trường hợp cấp tính, súc vật bị rối loạn vận động, thị lực bị giảm sút, chảy rãi, cuối cùng liệt cơ mà chết. Những nghiên cứu trên động vật chứng tỏ selen ở liều cao và tác động lâu dài có thể gây ung thư gan. Các hợp chất của selen như selen dioxit, hidro selenua và bụi của selen có thể xâm nhập vào cơ thể qua con đường hô hấp, chúng phá hỏng hệ hô hấp, gan và các cơ quan khác, có thể gây tử vong nếu liều lượng lớn hoặc thời gian tiếp xúc dài. Selen gây rối loạn đường hô hấp, gây chứng nhức đầu. Hợp chất selen rơi vào da gây viêm da, ngứa da. Các axit của selen gây co giật, nôn mửa liệt thần kinh. Đối với cơ thể động vật, nếu căn cứ vào hàm lượng thì selen được xếp vào nguyên tố siêu vi lượng. Từ những năm 60, nhiều công trình nghiên cứu cơ bản về vai trò sinh học của selen trên cơ thể động vật và con người đã được tiến hành. Selen đã được xác định là một trong những nguyên tố không thể thiếu được đối với cơ thể sống. Selen thường kết hợp với chất đạm và tham gia các men chứa nhóm SeH... có thể tương tự như các men chứa nhóm – SH. Selen có trong thành phần nhiều men. Nó có mặt ở -galactoxiadoza của cơ thể để phân huỷ lactoza trong sữa, tạo Nuoc.com.vn Page 17 điều kiện tiêu hoá dễ dàng. Ngoài ra Se cần thiết cho nhiều men khác như ATP- aza (Derialin-1996) và trioza-photphatdehydogenaza (Dicksum, Tappel-1969), aspartat-aminotranferaza (Kiedriasev – 1979), alcoholdehydrogenaza... Ở nồng độ thấp, selen kích thích hoạt động của nhiều men. Trong đó, có nhiều men chỉ có hoạt tính khi có mặt của selen. Do đó gần đây người ta đã phát hiện được một số bệnh xuất hiện ở những vùng thiếu selen. Selen đảm bảo quá trình tổng hợp collagen và đảm bảo sự tổng hợp ADN và ARN, đẩy mạnh quá trình tổng hợp Coenzim Q-16 là chất chống oxi hoá cần thiết của cơ thể. Một phát hiện đối với chuột của các nhà khoa học úc cho thấy rằng, sự thay đổi hàm lượng iot có liên quan đến selen. Sự thiếu selen làm suy giảm đối với cả sự sinh sản và sự sinh trưởng của động vật, do đó sự ảnh hưởng của nó lên sự sinh sản các động vật nuôi có thể là một thảm khốc, và các chủ nuôi động vật khắp thế giới nhanh chóng nghĩ ra các phương pháp bổ sung một lượng selen phù hợp vào các động vật nuôi của họ trên các khu vực cần thiết. Thêm vào chức năng như dinh dưỡng cần thiết, nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng selen dường như tăng các đáp ứng miễn dịch của động vật, giúp cho chúng đề phòng chống lại bênh tật, do đó nó thực sự là nguyên tố rất quan trọng. Selen đôi khi được mô tả như là “con dao hai lưỡi”. Hàm lượng độc của nó gấp khoảng hàng trăm lần hàm lượng cần thiết. Hàm lượng selen trong các thức ăn khác nhau có thể rất khác nhau, phụ thuộc vào nồng độ selen trong môi trường và các hành động của con người ví dụ như việc bổ xung selen vào nguồn cung cấp thức ăn. Hàm lượng selen được tìm thấy là khoảng từ 0,4-1,5mg/kg trong gan, thận và đồ biển, 0,1-0,4 trong thịt, <0,1-0,8 mg/kg hoặc hơn nữa trong ngũ cốc hoặc sản phẩm của ngũ cốc; và <0,1-0,3 Nuoc.com.vn Page 18 mg/kg trong hầu hết hoa quả và rau. Tuy nhiên ở các nước có hàm lượng selen thấp trong đất thì hàm lượng selen trong thức ăn cũng có thể thấp hơn đặc biệt là trong thịt, ngũ cốc và các thức ăn hàng ngày. Hàm lượng selen trung bình trong sữa người là từ 0,013 đến 0,018 mg/l. Hiện nay, người ta đã phát hiện có hơn 40 bệnh ở người và động vật được qui cho là thiếu selen. Các kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc cho thấy mối quan hệ giữa tình trạng thiếu selen và sự lan tràn bệnh Keshan, một căn bênh tim địa phương endemic cardiomyopathy xuất hiện chủ yếu ở trẻ con (Keshan Diselenaselen Reselenarch Group, 1979a,b). Các trường hợp mắc bệnh Kenshai đã được công bố vào đầu năm 1907 ở tỉnh Heilongjiang thuộc Đông Bắc Trung Quốc (Gu, 1983). Bệnh Kashin-Beck là một căn bệnh viêm khớp xương mãn tính osteoarthropathy địa phương xuất hiện ở miền Đông Siberia và một phần ở Trung Quốc (Sokoloff, 1985). Mặc dù nguyên nhân của nó không được nghiên cứu một cách chi tiết nhưng các công trình ngày nay đã chỉ ra rằng thiếu selen là một trong những nguyên nhân chính. Shamberger & Frost (1969) đã đưa ra đầu tiên về quan hệ nghịch giữa hàm lượng selen trong thức ăn gia súc và trong máu người, và tỉ lệ chết vì ung thư trong các vùng thiếu selen khác nhau của Mĩ. 1.2. Các phương pháp xác đinh hàm lượng asen, selen 1.2.1. Các phương pháp phân tích cổ điển 1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [4] Đặc điểm của nhóm phương pháp này là ảnh hưởng của một số ion kim loại có thể gây nhiễm bẩn, gây sai số đáng kể. Ngày nay phương pháp phân tích trọng Nuoc.com.vn Page 19 lượng ít được sử dụng, nó được thay thể bằng các phương pháp công cụ cho độ chính xác cao và đơn giản hơn. Xác định As dựa trên việc kết tủa As2S3 bằng dithioaxetamit trong môi trường axit HCl, hoặc H2SO4 hoặc HClO4 0,1N [44c]. Dung dịch chứa kết tủa được đun trên bếp cách thuỷ, lọc lấy kết tủa sấy khô ở 2000C đến khối lượng không đổi, rửa lại bằng nước cất và làm khô ở nhiệt độ 1700C. Cân kết tủa và tính hàm lượng As tương ứng. Tuy nhiên phương pháp này chỉ áp dụng với mẫu có hàm lượng As lớn và thực hiện qua nhiều công đoạn. Người ta có thể tạo nhiều dạng kết tủa như Se, SeO2, piazoSeol... Tuy vậy đối với phương pháp trọng lượng, việc kết tủa tách ra ở dạng Se nguyên tố là đáng tin cậy nhất. Để làm kết tủa Se người ta thường dùng các chất như SO2, hydrazin, hydroxylamin, hypophotphit, Na, SnCl2,... Để xác định vi lượng Se trong hợp chất hữu cơ, người ta chuyển nó về dạng selenit, bằng cách phân huỷ chất khảo sát trong bom vạn năng chứa Na2O2, sau đó khử selenit và cân nó dưới dạng Se kim loại. Phương pháp điện phân định lượng Se cũng đã được bắt đầu chú ý nghiên cứu vào đầu những năm 1960, nhờ sử dụng cặp điện cựa Cu-Pt [105]. Khi đó Se được tách ra dạng Cu2Se là dạng không bị hút ẩm và không bị thay đổi khi nung đến nhiệt độ 1300C. Sai số của phương pháp này là 0,3%. Phương pháp này được ứng dụng để xác định SeO2 trong kĩ thuật. 1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [5g,4] Xác định As dựa trên phản ứng oxi hoá khử: AsO32-+I2+H2O=AsO43-+2I-+2H+ Nuoc.com.vn Page 20 phản ứng phụ thuộc vào nồng độ H+, vì vậy để phản ứng xảy ra theo chiều thuận phải thực hiện trong điều kiện dư NaHCO3 (dung dịch có pH 8). Chất chỉ thị là hồ tinh bột. Bằng phương pháp này cho phép xác định được hàm lượng As từ 0,1% đến vài chục phần trăm. Ngoài ra còn có thể chuẩn độ trực tiếp As3+ bằng dung dịch bromat. Phương pháp chuẩn độ cơ bản được sử dụng để xác định Se4+ là chuẩn độ iot. Do phương pháp nhạy, cần tách triệt để các nguyên tố ảnh hưởng đến phép xác định. Chỉ thị dùng cho phép chuẩn độ có thế là chỉ thị hoá học hoặc chỉ thị điện hoá. Phép chuẩn độ dựa trên việc dùng KI để khử H2SeO3: SeO22- + 6H+ +4I-  Se + 2 I2 + 3 H2O I2 sinh ra được chuẩn độ bằng Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột 2 Na2S2O3 + I2  Na2S4O6 + 2 NaI Phương pháp này xác định được đến 50 mg Se. 1.2.2. Các phương pháp phân tích công cụ 1.2.2.1. Phương pháp phân tích trắc quang [12, 16, 17] Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu của chất phân tích với một thuốc thử nào đó. Đo độ hấp thụ quang của phức màu ta sẽ biết được nồng độ chất phân tích. Có thể xác định As bằng thuốc thử bạc dietyldithiocacbamat, As trong dung dịch phân tích sẽ được khử về asin bằng natri hydroborat ở môi trường pH=6, khí asin được dẫn đi trong dòng N2 qua bình thuỷ tinh đựng chì axetat, sau đó được dẫn vào bình chứa bạc dietyldithiocacbamat, ở đó As sẽ tạo phức màu đỏ với bạc dietyl dithio cacbamat có bước sóng hấp thụ quang là 520nm. Trong phương Nuoc.com.vn Page 21 pháp này sunfua các nguyên tố kim loại: crom, coban, đồng, thuỷ ngân,… có ảnh hưởng đến việc xác định As, song có thể loại trừ ảnh hưởng bằng cách dùng axetat chì để giữ lại khí sunfua. Đặc biệt antimony có ảnh hưởng nhiều đến việc xác định As do hợp chất SbH3 cũng tạo ra trong quá trình tạo asin và cũng tạo phức màu đỏ với bạc dithiocacbamat, phức này có bước sóng hấp thụ quang là 510nm, nhưng chỉ khi hàm lượng antimony lớn hơn 5mg/l mới có ảnh hưởng. Vì vậy phương pháp này chỉ cho phép xác định As trong mẫu có hàm lượng antimony nhỏ. Độ nhạy và độ chính xác của phương pháp này tương đối cao, cho phép xác định cỡ 1g/ml. Năm 1979 tác giả David B. Lo đã nghiên cứu so sánh giới hạn phát hiện As trong tế bào động vật bằng hai phương pháp so màu bạc dietylthio cacbamat và hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa thấy rằng cả hai phương pháp cho độ nhạy tương đương. Phương pháp này được dùng làm phương pháp tiêu chuẩn xác định As trong mẫu nước. Phương pháp thông dụng để xác định Se 4+ dựa trên phản ứng tạo mầu của Se4+ với các o-diamin thơm. Thuốc thử hay được sử dụng nhất là 3,3’diaminobenzidin. Trong môi trường axit thuốc thử này được tạo với Se phức piazoseol có màu vàng. Đo độ hấp thụ trong pha nước ở 490nm (hay sau khi chiết bằng toluene 420nm). Khoảng tuân theo định luật Lamber-Beer là 0,25 g/ml đến 2,5 g/ml . Cũng có thể xác định Se bằng phản ứng tao phức của Se4+ với 2,3 - diaminonaphtalen ở pH=1, sau đó phức được chiết vào dung môi cyclohexan và đo huỳnh quang ở 520nm sau khi kích thích ở 380nm (ở các dung dịch mà nồng độ Se là quá nhỏ thì Se được làm giàu bằng phản ứng tạo phức với amino Nuoc.com.vn Page 22 pyrolidin dithiocacbamat ở pH=4,2 và sau đó được giải chiết bằng HNO3. Phương pháp cho phép xác định Se đến nồng độ cỡ nM. 1.2.2.2. Phương pháp điện hoá [18, 25, 34] Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10-4-10-5M. Cường độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực. Người ta tiến hành điện phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ. Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng. Giá trị nửa thế sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích. Năm 1978 David và các cộng sự đã sử dụng phương pháp Vol-ampe hoà tan đã xác định được As trong mẫu sinh học với giới hạn phát hiện cỡ ng/ml. Đã có một số công trình xác định Se4+ bằng phương pháp cực phổ dòng một chiều tuy chiên có giới hạn phát hiện không cao (10-5M) [5g]. Để tăng độ nhạy có thể xác định Se4+ theo sóng piazoSeol (trong dung dịch chiết hay trong phần chiết với toluene). Sử dụng các complexon III để loại các ảnh hưởng của các ion kim loại nặng. Năm 1986 G.E. Batley sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phân xác định Se trong nước thải. Tác giả dùng nền HCl, pH = 2, píc ở –0,6V (so với điện cực Ag/AgCl) được dùng để định lượng. Nước thải được loại bỏ tạp chất thô bằng cách dội qua cột C18 sep-pak sau đó dùng nhựa chelex 100 để loại bỏ lượng vết các kim loại. Khoảng nồng độ tuyến tính của phương pháp là 2-100g/l. Đặc biệt các phương pháp von-ampe hoà tan, nhờ làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực bằng phản ứng khử hay oxi hóa kết tủa chất sau đó hoà tan sản phẩm kết tủa và ghi tín hiệu hoà tan mà các phương pháp điện hóa hoà tan có độ Nuoc.com.vn Page 23 nhạy cao, công trình của Wang. J và Jianmin. L sử dụng CSV trên nền 0,1M H2SO4 + 10 g/l Rh3+. Điện phân làm giàu ở –0,2 V. Phương pháp dựa trên phản ứng tích luỹ và sau đó khử lớp Rh2Se3 trên HMDE. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,5g/l khi thời gian điện phân là 3 phút. 1.2.3. Các phương pháp phân tích vật lí 1.2.3.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử [25, 26, 29, 35] Khi nguyên tử ở trạng thái hơi, nhờ một nguồn năng lượng thích hợp như nhiệt, điện... để kích thích đám hơi nguyên tử tự do đó phát ra, sau đó thu phân li toàn bộ phổ phát xạ để đánh giá thành phần mẫu phân tích. Có thể dùng phổ phát xạ để phân tích định tính, định lượng. Đây là phương pháp hiện đại cho độ nhạy và độ chính xác rất cao nó tuỳ thuộc vào các loại thiết bị khác nhau, cho phép xác định lượng vết nguyên tố mà không cần làm giàu và một ưu điểm đặc trưng của phương pháp đó là cho phép phân tích hàng loạt các nguyên tố. Đặc biệt phương pháp ICP - AES ra đời tăng độ nhạy lên rất nhiều, lúc này năng lượng nhiệt của nguỗn kích thích được quyết định bởi dòng điện cảm ứng trong cuộn tự cảm, năng lượng cao tần của máy phát HF. Vì vậy nhiệt độ ở plasma rất ổn định dẫn đến phép đo có độ ổn định cao hơn rất nhiều so với nguồn hồ quang điện hay tia lửa điện. Việc xác định lượng Se bằng AES dựa trên ba vạch đặc trưng của Se là 196,1nm, 204nm và 206,3 nm. Khi dùng các nguồn năng lượng là ngọn lửa hồ quang hoặc tia điện độ nhạy phép xác định chỉ đạt cỡ mg/l [5g]. Khi dùng nguồn năng lượng là plasma cao tần cảm ứng ICP giới hạn phát hiện đạt được 0,14 mg/l. Gần đây kĩ thuật tạo hợp chất hidrua được sử dụng rộng rãi khi phân tích các hợp chất dễ tạo hợp chất hidrua như As, Se, Hg…. Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các chất khử mạnh trong môi trường axit để khử các hợp chất phân tích thành Nuoc.com.vn Page 24 các hidrua sau đó phân li chúng thành nguyên tử tự do và dẫn vào buồng đo phổ. Khi sử dụng kĩ thuật này đối với máy AES, Pretorius và cộng sự đạt được giới hạn phát hiện 3 g/ml và Pruzkowska 0,3 g/ml. Mặc dù giới hạn này là khá nhỏ nhưng để hạ thấp hơn giới hạn phát hiện thì quá trình làm giàu trước là cần thiết. Thomson và cộng sự làm giàu bằng phản ứng đồng kết tủa với lantanhidroxit khi đó giới hạn phát hiện là 0,06 g/ml, Wang sử dụng kĩ thuật bay hơi cho giới hạn phát hiện là 0,5 g/ml. Cũng có nhiều công trình nghiên cứu xác định As trong các đối tượng khác nhau như nước, mẫu máu, gỗ,... bằng phương pháp ICP-AES. Kĩ thuật HG – ICP – AES có thể xác định As đến 0,02ng/ml. 1.2.3.2. Phương pháp sắc kí [19, 34] Talmi và Norvell, 1975 đã sử dụng phương pháp sắc kí khí sử dụng detetor plasma sóng cực ngắn đã xác định được As cỡ pg/ml. K.W. Michell xác định Se4+ trong nước biển bằng phương pháp sắc kí khí (GC) sử dụng detector cộng kết điện tử (ECD). Se được kết tủa cùng với Fe(OH)3 ở pH = 5, sau đó kết tủa được hoà tan bằng HCl và chuyển Se về dạng 5- nitropiazoSeol, phức này được chiết bằng toluene sau đó dẫn vào cột sắc kí. Giới hạn phát hiện là 5ng/l. Độ chính xác 6% ở mức 0,025 g/l [39]. Donald Creamer xác định Se trong vật liệu sinh học bằng sắc kí khối phổ sử dụng detector cặp ion sau khi chuyển Se về dạng 5-nitropiazoSeol (đồng phân 80Se và 82Se). 1.2.3.3. Phương pháp kích hoạt nơtron [14,23, 34] Đã có rất nhiều tác giả sử như phương pháp này như Takeo, 1972; Maruyama và Komya, 1973 để xác định As trong các mẫu sinh học, giới hạn phát hiện cỡ ng/ml. Nuoc.com.vn Page 25 Không có đồng phân của Se xuất hiện một cách tự nhiên nào, 75Se có bán thời gian sống dài nhất (120 ngày) và được sử dụng như là một nguyên tử đánh dấu trong các thí nghiệm cũng như trong việc xác định Se bằng phương pháp phân tích kích hoạt nơtron. Hai đồng phân có thời gian sống tương đối ngắn là 77mSe (bán thời gian là 17,5 giây) và 81Se (18,6 phút) cũng được sử dụng trong phân tích kích hoạt nơtron (Heath, 1969-70; Alcino& Kowald, 1973). Khi xác định Se theo phương pháp kích hoạt phóng xạ, Se được chuyển về các đồng vị phóng xạ, nguồn năng lượng sử dụng để bắn phá mẫu thường là chùm nơtron nhiệt. Đồng vị 75Se có thời gian bán huỷ t1/2=127 ngày thường được sử dụng vì ta có thể tách hoàn toàn các tạp chất hoạt động khác nhờ hàm lượng thấp của 74Se trong tự nhiên [5 G]. Tuy nhiên do thời gian bán huỷ là quá lớn nên hiện nay người ta sử dụng đồng vị có thời gian sống ngắn hơn Se như 77Se t1/2=17,4 giây, 81Se t1/2=18 phút, 81mSe t1/2= 57 phút. Độ nhạy phép xác định Se của phương pháp này đạt được 0,01g. 1.2.3.4. Phương pháp phổ khối [36] Sử dụng phương pháp phổ khối kết hợp plasma cảm ứng (ICP-MS). Các tác giả đã xác định As, Se trong lá cà chua. Giới hạn phát hiện Se: 14-18ng/g, As: 3,8- 65ng/g. [Abstract N] Krisel Van den Broeck đã xác định As trong chất thải xử lí gỗ bằng phương pháp ICP- MS, giới hạn cho phép là 1 g/g [37] Tác giả Gwendy E.M Hall đã xác định As trong đối tượng mẫu địa chất kết hợp kĩ thuật hidrua (HG – ICP – MS), phương pháp cho giới hạn phát hiện là 10ng/g. 1.2.3.5. Phương pháp huỳnh quang Rơnghen [24] Nuoc.com.vn Page 26 Phương pháp huỳnh quang Rơnghen xác định theo vạch K. Khi tiến hành xác định trên máy Philips với ống W & Mo và LiF, chất chuẩn ngoại là keo Cu-Se. Độ nhạy phép xác định đạt 0,3 g/5g mẫu [5g]. Để tăng độ nhạy, Se được tách ra dạng nguyên tố dùng chất khử là 4,5 diamin – tiopyrramidin trong etanol hay 5N HCl và NaI. Nguyên tố Se sau đó được kết tủa trên một màng lọc, giới hạn phát hiện đạt được là 140 ng/g mẫu. Se cũng đã được xác định trực tiếp khi có mặt Sb, Zn, As, Ge, Cu trên máy đo phổ huỳnh quang với anot W (20mA, 50kV) và tinh thể LiF. Độ nhạy phép xác định là 1g [5]. 1.2.3.1 Phương pháp huỳnh quang nguyên tử [38] Ngoài ra Thomson đã nghiên cứu xác định As, Sb, Se, Te với chất khử là NaBH4 pha trong NaOH nồng độ 0,5%, khí hidrua sinh ra được dẫn trực tiếp vào ống cuvet Pyrex được treo vào một cái giá, dùng nguồn đơn sắc là đèn EDL đặt trên ngọn lửa là ArH2, giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,06 đến 0,1 ng/ml. 1.2.3.6. Phương pháp động học xúc tác [20] Phương pháp dựa trên hiệu ứng xúc tác của Se trong phản ứng của xanh metylen (MB) với Na2S. Sự phụ thuộc của thời gian để hoàn thành phản ứng t-1 tỉ lệ với nồng độ Se4+ trong khoảng 2,5 – 30 ng/ml Se . 1.2.3.7. Phương pháp điện di mao quản vùng [22] Phương pháp này kết hợp với việc làm giàu bằng kĩ thuật khuếch đại vùng xác định được đến 25 ng/ml Se4+. 1.2.3.8. Phương pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử [21,23, 34, 41, 42] Nguyên tử ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ khi chiếu một chùm tia sáng có Nuoc.com.vn Page 27 bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử đó. Khi đó ta thu được phổ hấp thụ của nguyên tố, quá trình này chỉ xảy ra đối với các vạch phổ nhậy, các vạch phổ đặc trưng và các vạch phổ cuối cùng của nguyên tố. Chùm tia chiếu vào đám hơi nguyên tử đó phải là chùm tia đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng có bước sóng nhất định ứng với đúng tia phát xạ nhậy của nguyên tố cần nghiên cứu. Nguồn phát chùm tia đơn sắc có thể là đèn catot rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL) hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điệu. Trong phương pháp HTNT có hai kĩ thuật nguyên tử hoá mẫu đó là kĩ thuật nguyên tử hoá ngọn lửa và kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa. Phương pháp HTNT cho độ nhạy và độ chọn lọc cao, đây là đặc tính rất ưu việt của phương pháp này, ngoài ra còn có một số điểm mạnh khác như: khả năng phân tích được gần 60 nguyên tố hoá học, ngoài các nguyên tố kim loại còn có thể phân tích được một số á kim (lưu huỳnh, clo…) và một số chất hữu cơ; Lượng mẫu tiêu tốn ít; Thời gian tiến hành phân tích nhanh, đơn giản… Ngày nay trong phân tích hiện đại, phương pháp HTNT được sử dụng rất có hiệu quả đối với nhiều lĩnh vực như y học, dược học, sinh học, phân tích môi trường, phân tích địa chất, … đặc biệt phân tích lượng vết các nguyên tố kim loại. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) Trong phương pháp HTNT ngọn lửa kĩ thuật nguyên tử hoá là ngọn lửa đèn khí. Nhiệt độ của ngọn lửa được điều chỉnh phụ hợp với từng nguyên tố và từng loại dung dịch mẫu. Khí được đốt để tạo ra ngọn lửa có thể là hỗn hợp C2H2 – KK hay hỗn hợp N2O - C2H2 hoặc H2 – C2H2. Dựa vào tính chất nguyên tử của từng nguyên tố mà chọn ngọn lửa cho nhiệt độ thích hợp. Nuoc.com.vn Page 28 Phương pháp ngọn lửa cho kết quả đo có độ lặp lại tốt, tương đối dễ sử dụng nhưng tỉ lệ nguyên tử hoá mẫu chỉ khoảng 1/10, còn lại 9/10 bị đưa xuống ống dẫn do đó hiệu quả nguyên tử hoá thấp và độ nhạy không cao. Phương pháp quang phổ hấp thụ không ngọn lửa (ETA-AAS) Phương pháp HTNT không ngọn lửa ra đời sau phương pháp HTNT ngọn lửa, nó đã nâng cao được độ nhậy lên gấp hàng trăm, đến hàng nghìn lần so với phương pháp HTNT ngọn lửa. Tuy nhiên đối với phương pháp HTNT không ngọn lửa độ ổn định kém hơn và ảnh hưởng của phổ nền thường lớn. Nhưng với khoa học hiện đại các nhược điểm trên được khắc phục nhiều. Quá trình nguyên tử hoá được thực hiện trong cuvet graphit hay thuyền tăng tan với thời gian ngắn (sự nguyên tử hoá tức khắc) nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn ở môi trường khí trơ. Nguồn năng lượng thường được dùng hiện nay là dòng điện có cường độ dòng rất cao (từ 50-600A) và hiệu điện thế thấp (nhỏ hơn 12V) hay năng lượng của dòng cao tần cảm ứng. Mẫu phân tích bằng phương pháp này có thể không cần làm giầu sơ bộ và lượng mẫu tiêu tốn ít. Sự ra đời và phát triển kĩ thuật hidrua hoá [32] Năm 1955 ông Walsh đã giới thiệu phương pháp HTNT, sau đó kĩ thuật phân tích này đã được sử dụng rất phổ biến ở các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Tuy nhiên ban đầu việc xác định nguyên tử bằng HTNT còn gặp rất nhiều khó khăn trong việc mù hoá (sol khí hoá) dung dịch mẫu nhất là đối với các nguyên tố As, Se, Sb, Te… Mặt khác bước sóng hấp thụ của các nguyên tố này lại nằm xa vùng tử ngoại (nhỏ hơn 230nm), tại đó sự hấp thụ nền là lớn khi sử dụng ngọn lửa thông thường. Ví dụ: khi sử dụng ngọn lửa không khí – axetylen, As có bước sóng hấp thụ là 193,7 nm tại đó độ hấp thụ chỉ đạt 62%. Việc sử dụng ngọn lửa Nuoc.com.vn Page 29 hydro – argon cho nhiệt độ thấp hơn giảm bớt được sự hấp thụ nền tới 15%, nhưng ngọn lửa này có đặc điểm hoá hơi mẫu kém, gây ra sai số do sự hấp thụ nền và sự hoà tan muối không hoàn toàn. Sự phát triển kĩ thuật nguyên tử hoá cho HTNT như nguyên tử hoá bằng lò graphit thì tránh được các khó khăn của HTNT bằng ngọn lửa. Tuy vậy việc sử dụng thiết bị này gặp một số vấn đề khác như: Tại bước sóng ngắn sự khuếch tán hạt (như hạt cacbon) gây ra sự nhiễu nền lớn, bên cạnh đó đối với nguyên tố dễ bay hơi như As, Se có thể bị mất trong quá trình nguyên tử hoá nên phép đo kém ổn định. Năm 1969 Holak đã sử dụng kĩ thuật tạo hidrua kết hợp với HTNT. Ông dùng hỗn hợp kim loại và axit (kẽm và axit clohydric) để thực hiện phản ứng khử, kẽm và axit HCl được đựng trong một ống nghiệm có nitơ lỏng, trước tiên ống nghiệm được làm nóng lên rồi dẫn dung dịch có chứa As đi qua, khi As sinh ra được dẫn vào ngọn lửa không khí – axetylen trong môi trường nitơ. Bằng phương pháp này khắc phục được đáng kể nhược điểm của sự mù hoá, nâng cao được độ nhậy. Chất khử dùng cho phản ứng tạo hidrua là hidro mới sinh 22 22 HEHHZnClHClZn n E m   E là nguyên tố phân tích, m, n có thể giống hoặc khác nhau. Một số tác giả dùng nhôm hoặc magiê thay thế cho kẽm. Cũng có thể sử dụng clorua thiếc (II) hoặc KI làm chất khử và về sau người ta sử dụng natri tetrahydro borat (NaBH4) có nhiều thuận tiện hơn. Khí hidrua được đẩy ra khỏi dung dịch chuyển đến buồng nguyên tử hoá nhờ dòng khí mang là khí trơ (Argon, Nitơ hoặc Heli). Có hai kĩ thuật tách hidrua chuyển vào buồng nguyên tử hoá là

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfNghiên cứu xác định Se, As trong mẫu máu và nước bằng phương pháp hấp thu nguyên tử sử dụng kỹ thuật hydrua hóa.pdf