Khảo sát các phương pháp xử lý mẫu phân tích thủy ngân trong thủy sản bằng kỹ thuật HG-AAS (Hydride Generation - Atomic Absorption Spectrometry

DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân trong thủy sản .......................... 11 Bảng 3.1. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và đo độ hấp thu .................................23 Bảng 3.2. Kết quả phân tích xác định giới hạn phát hiện ....................................25 Bảng 3.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm hiệu suất thu hồi .........................................27 Bảng 3.4. Kết quả của phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ H2O2 ..........................................................................................................................27 Bảng 3.5. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm hiệu suất thu hồi .........................................28 Bảng 3.6. Kết quả của phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ V2O5 ..........................................................................................................................30 Bảng 3.7. So sánh hiệu suất thu hồi của các phương pháp xử lý mẫu .................30 Bảng 3.8. Hàm lượng Hg trong cá và ốc tại một số chợ ở TP Cần Thơ ..............32 Bảng 3.9. So sánh hàm lượng Hg trong cá tra, ốc và tiêu chuẩn của Bộ Y Tế....33 Bảng 3.10. So sánh hàm lượng Hg trong cá tra nguyên con và cá tra filet .........34 Bảng 3.11. So sánh hàm lượng Hg trong ốc và cá tra..........................................35 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS ...........................15 Hình 2.2. Hệ thống tạo hơi Hg dòng liên tục (HG3000 – GBC) .............................17 Hình 3.1. Máy HG – AAS........................................................................................22 Hình 3.2. đồ thị độ hấp thu của chuẩn thủy ngân....................................................24 Hình 3.3. Hệ thống Kjeldahl phá mẫu .....................................................................26 Hình 3.4. Sơ đồ xử lý mẫu bằng kỹ thuật vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ H2O2 ................................................................................26 Hình 3.5. Hệ thống Kjeldahl hoàn lưu .....................................................................28 Hình 3.6. Sơ đồ xử lý mẫu bằng kỹ thuật vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3+H2SO4+ V2O5 ................................................................................29 Hình 3.7. đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi của các phương pháp xử lý mẫu ........31 Hình 3.8. đồ thị biễu diễn hàm lượng Hg trong cá, ốc và tiêu chuẩn của Bộ Y Tế ...............................................................................................................33 Hình 3.9. đồ thị biễu diễn hàm lượng Hg trong cá tra nguyên con và cá tra filet.............................................................................................................34 Hình 3.10. đồ thị biễu diễn hàm lượng Hg trong cá tra và ốc.................................35 MỤC LỤC MỞ đẦU Trang 1.1. đẶT VẤN đỀ ..............................................................................................1 1.2. MỤC TIÊU CỤ THỂ ..................................................................................2 TỔNG QUAN 2.1. đẠI CƯƠNG VỀ THỦY NGÂN ...................................................................3 2.1.1. Lịch sử ........................................................................................................3 2.1.2. Tính chất của thủy ngân ..............................................................................3 2.1.3. Một số hợp chất của thủy ngân ...................................................................3 2.1.4. Ứng dụng ....................................................................................................4 2.1.5. Tác hại của thủy ngân..................................................................................5 2.1.6. Những sự kiện nhiễm độc thủy ngân nổi tiếng trong lịch sử ......................6 2.1.7. Tình hình ô nhiễm thủy ngân ......................................................................6 2.1.7.1. Trên thế giới .....................................................................................6 2.1.7.2. Việt Nam – Nguy cơ đang hiện hữu ................................................7 2.1.8. Nguyên nhân ô nhiễm .................................................................................8 2.1.8.1. Nguồn gốc tự nhiên ..........................................................................8 2.1.8.2. Tác động của con người ...................................................................8 2.1.8.3. Hành động của con người trước vấn đề này ....................................9 2.1.9. Tại sao cá bị nhiễm thủy ngân.....................................................................9 2.1.10. Khuyến cáo về việc ăn cá biển ..................................................................9 2.1.11. Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân .........................................................10 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC đỊNH THỦY NGÂN.....................................11 2.2.1.định tính.. .....................................................................................................11 2.2.1.1. Tạo hỗn hống với đồng kim loại ( nghiệm Reinsch) .......................11 2.2.1.2. Phản ứng với Cu2I2...........................................................................11 2.2.1.3. Phản ứng với Dithizon .....................................................................11 2.2.1.4. Phản ứng với dung dịch kaliiodua ...................................................12 2.2.1.5. Phản ứng với thiếc (II) clorua ..........................................................12 2.2.2. định lượng...................................................................................................12 2.2.2.1. Phương pháp so màu với đồng (I) iodua..........................................12 2.2.2.2. Phương pháp chiết đo quang với thuốc thử Dithizon ......................12 2.2.2.3. Sử dụng huỳnh quang phát hiện thủy ngân trong cá........................12 2.2.2.4. Phương pháp mới kiểm tra hàm lượng thủy ngân trong cá .............12 2.2.2.5. Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG – AAS).........................................................................................................................13 2.3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ..........................................................................................................13 2.3.1. Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS.................................................13 2.3.1.1. Nguyên tắc của phép đo AAS ..........................................................13 2.3.1.2. đối tượng và phạm vi ứng dụng ......................................................14 2.3.1.3. Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử..................................14 2.3.2. Xác định thủy ngân bằng phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG – AAS) .............................................................................................................16 2.3.2.1. Nguyên tắc .......................................................................................16 2.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng ......................................................................16 2.3.3. Giới thiệu sơ lược về hệ thống tạo hơi Hg dòng liên tục: (VGA 77 – Varian, HVG 1 Shimadzu, HG 3000 – GBC) .......................................................17 THỰC NGHIỆM 3.1. HOẠCH đỊNH THÍ NGHIỆM......................................................................19 3.1.1. Xây dựng đường chuẩn và xác định giới hạn phát hiện ..............................19 3.1.2. Thí nghiệm khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với các hệ dung môi khác nhau ...............................................................................................................19 3.1.3. Thí nghiệm khảo sát hàm lượng thủy ngân trong các mẫu thật ..................19 3.2. TÓM TẮT CÁC QUY TRÌNH ..................................................................19 3.2.1. Tóm tắt quy trình khảo sát...........................................................................19 3.2.2. Tóm tắt quy trình phân tích mẫu thật ..........................................................20 3.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ..............................................................20 3.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN .....................................................................20 3.5. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ.................................................................................20 3.5.1. Hóa chất.......................................................................................................20 3.5.2. Dụng cụ và trang thiết bị .............................................................................21 3.6. KỸ THUẬT PHÂN TÍCH THỦY NGÂN BẰNG HG – AAS.....................21 3.6.1. Nguyên tắc...................................................................................................21 3.6.2. điều kiện tối ưu của thiết bị ........................................................................22 3.6.3 Xây dựng đường chuẩn và xác định giới hạn phát hiện...............................23 3.6.4. Khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với các hệ dung môi khác nhau ...............25 3.6.4.1. Khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4+ H2O2...................................................................................25 3.6.4.2. Khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4+ V2O5...................................................................................28 3.5.4.3. đề xuất phương pháp xử lý mẫu......................................................30 3.6.5. Phân tích các mẫu cá tra, ốc tại một số chợ ở TP Cần Thơ ...........................32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. KẾT LUẬN ......................................................................................................36 4.2. KIẾN NGHỊ .....................................................................................................36 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1.1. đẶT VẤN đỀ Hàng loạt các vụ ngộ độc thực phẩm gần đây liên quan đến các loại gia cầm, gia súc…đã làm mọi người hoang mang. Và giờ hải sản là ưu tiên hàng đầu được nhiều người tiêu dùng lựa chọn. Trong hải sản chứa hàm lượng protein cao, các dưỡng chất thiết yếu, các axit béo Omega-3, hàm lượng chất béo bão hoà thấp. Thật vậy, với chế độ ăn uống cân bằng gồm nhiều loại hải sản có thể bảo đảm cho trái tim khoẻ mạnh ở người lớn, giúp trẻ em tăng trưởng nhanh và phát triển hợp lý. Với phụ nữ và đặc biệt là trẻ em, cần đưa hải sản vào thực đơn hàng ngày vì chúng mang lại nhiều lợi ích về dinh dưỡng. Tuy nhiên, hiện nay do môi trường bị ô nhiễm làm cho các nguồn hải sản đang bị đe dọa. Và tình trạng nhiễm thủy ngân trong hải sản đang trở nên báo động và gây nhiều lo ngại cho mọi người. Một số loại hải sản chứa hàm lượng thuỷ ngân cao có thể gây hại cho hệ thần kinh đang phát triển của trẻ sơ sinh hoặc trẻ nhỏ. Do đó, việc xác định hàm lượng thủy ngân trong các loại hải sản là rất cần thiết. Một trong những phương pháp phân tích thủy ngân nhạy nhất hiện nay, đang được sử dụng phổ biến là kỹ thuật phân tích bằng phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa kim loại (HG – AAS). Hàm lượng thủy ngân xác định được là vi lượng, mà thủy ngân lại là kim loại có thể bay hơi ở nhiệt độ thường nên trong quá trình xử lý mẫu rất quan trọng, vì nếu phương pháp xử lý mẫu không phù hợp sẽ làm mất một lượng thủy ngân đáng kể, làm cho phép phân tích không chính xác. Do đó, đề tài “Khảo sát các phương pháp xử lý mẫu phân tích thủy ngân trong thủy sản bằng kỹ thuật HG – AAS (Hydride Generation – Atomic Absorption Spectrometry)” được thực hiện với mong muốn tìm được phương pháp xử lý mẫu phù hợp, để có thể xác định hàm lượng thủy ngân trong một số loại thủy sản nhằm giúp cho người tiêu dùng an tâm khi sử dụng. 1.2. MỤC TIÊU CỤ THỂ 1. Khảo sát hiệu suất thu hồi của các phương pháp xử lý mẫu phân tích thủy ngân trong cá bằng kỹ thuật HG – AAS: - Phương pháp vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + H2O2. - Phương pháp vô cơ hóa ướt với hệ dung môi HNO3 + H2SO4+ V2O5. Thơ. 2. Xác định hàm lượng thủy ngân trong cá tra, ốc tại một số chợ ở TP Cần 2.1. đại cương về thủy ngân 2.1.1. Lịch sử Hg là viết tắt của Hydrargyrum, từ Latinh hóa của từ Hy Lạp Hydrargyros, là tổ hợp của 2 từ 'nước' và 'bạc' — vì nó lỏng giống như nước, và có ánh kim giống như bạc. Trong ngôn ngữ châu Âu, nguyên tố này được đặt tên là Mercury, lấy theo tên của thần Mercury của người La Mã, được biết đến với tính linh động và tốc độ. Biểu tượng giả kim thuật của nguyên tố này cũng là biểu tượng chiêm tinh học cho Thủy Tinh. 2.1.2. Tính chất của thủy ngân Thủy ngân có số nguyên tử 80. Là một kim loại nặng, thuộc nhóm chuyển tiếp có ánh bạc. Thủy ngân còn là một nguyên tố rất đặc biệt có dạng lỏng ở nhiệt độ phòng 250C. Thuộc nhóm 12(IIB), chu kỳ 6. Tỷ trọng lỏng 13.579 Kg/m3, rắn ở - 390C. Thủy ngân có tính dẫn nhiệt kém nhưng dẫn điện tốt. Thủy ngân tạo ra hợp kim với phần lớn các kim loại, bao gồm vàng, nhôm và bạc, đồng nhưng không tạo với sắt. Do đó, người ta có thể chứa thủy ngân trong bình bằng sắt. Telua cũng tạo ra hợp kim, nhưng nó phản ứng rất chậm để tạo ra telurua thủy ngân. Hợp kim của thủy ngân được gọi là hỗn hống. Kim loại này có hệ số nở nhiệt là hằng số khi ở trạng thái lỏng, hoạt động hóa học kém kẽm và cadmium. Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +1 và +2. Rất ít hợp chất trong đó thủy ngân có hóa trị +3 tồn tại. Thủy ngân rất độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc qua đường hô hấp. 2.1.3. Một số hợp chất của thủy ngân Các muối quan trọng nhất là: • Clorua thủy ngân (I) (calomen và đôi khi vẫn được sử dụng trong y học). • Clorua thủy ngân (II) (là một chất có tính ăn mòn mạnh, thăng hoa và là chất độc cực mạnh) • Sulfua thủy ngân (II) (màu đỏ thần sa là chất màu chất lượng cao), • Telurua cadmi thủy ngân là những vật liệu dùng làm đầu dò tia hồng ngoại. • Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân cũng quan trọng. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy sự phóng điện làm cho các khí trơ kết hợp với hơi thủy ngân. Các hợp chất này được tạo ra bởi các lực Van Der Waals và kết quả là các hợp chất như HgNe, HgAr, HgKr và HgXe. • Methyl thủy ngân là hợp chất rất độc, gây ô nhiễm thủy sinh vật. 2.1.4. Ứng dụng Thủy ngân được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các hóa chất,trong kỹ thuật điện và điện tử. Nó cũng được sử dụng trong một số nhiệt kế. Các ứng dụng khác là: • Máy đo huyết áp chứa thủy ngân (đã bị cấm ở một số nơi). • Thimerosal, một hợp chất hữu cơ được sử dụng như là chất khử trùng trong vaccin và mực xăm (Thimerosal in vaccines). • Phong vũ kế thủy ngân, bơm khuyếch tán, tích điện kế thủy ngân và nhiều thiết bị phòng thí nghiệm khác. Là một chất lỏng với tỷ trọng rất cao, Hg được sử dụng để làm kín các chi tiết chuyển động của máy khuấy dùng trong kỹ thuật hóa học. • điểm ba trạng thái của thủy ngân, -38,8344 °C, là điểm cố định được sử dụng như nhiệt độ tiêu chuẩn cho thang đo nhiệt độ quốc tế (ITS-90). • Hơi thủy ngân được sử dụng trong đèn hơi thủy ngân và một số đèn kiểu "đèn huỳnh quang" cho các mục đích quảng cáo. Màu sắc của các loại đèn này phụ thuộc vào khí nạp vào bóng. • Thủy ngân vẫn còn được sử dụng trong một số nền văn hóa cho các mục đích y học dân tộc và nghi lễ. Ngày xưa, để chữa bệnh tắc ruột, người ta cho bệnh nhân uống thủy ngân lỏng (100-200 g). Ở trạng thái kim loại không phân tán, thủy ngân không độc và có tỷ trọng lớn nên sẽ chảy trong hệ thống tiêu hóa và giúp thông ruột cho bệnh nhân. • Các sử dụng khác: chuyển mạch điện bằng thủy ngân, thủy ngân được sử dụng tách vàng và bạc trong các quặng sa khoáng, điện phân với cathode thủy ngân để sản xuất NaOH và clo, các điện cực trong một số dạng thiết bị điện tử, pin và chất xúc tác, thuốc diệt cỏ (ngừng sử dụng từ năm 1995), thuốc trừ sâu, hỗn hống nha khoa, và kính thiên văn gương lỏng. 2.1.5. Tác hại của thủy ngân Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi, các hợp chất và muối của nó là rất độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít thở hay ăn phải. Thông thường ở các nước phát triển, trung bình cơ thể con ngưới hấp thụ qua đường không khí, thực phẩm và nước vào khoảng 0,3 µg thủy ngân hàng ngày. Khi đi vào cơ thể, thủy ngân sẽ kết dính vào các tế bào thần kinh chứa nhóm amino acid, đặc biệt là chuỗi tế bào nằm ngoài và ở đuôi (axon) các dây thần kinh vận động. Thời gian bán hủy của thủy ngân trong cơ thể từ 15 đến 30 năm, nghĩa là thủy ngân tích tụ và tồn tại trong cơ thể con người trong thời gian kể trên trước khi tự tiêu hủy. Tùy vào nồng độ thủy ngân trong cơ thể, mà có thể bị các triệu chứng sau đây: Trong giai đọan đầu sẽ bị mất ngủ, dễ bị xúc động, nhức đầu, mắt không nhìn thấy rõ và bị nhiễu loạn, phản ứng con người chậm lại so với lúc chưa bị nhiễm. Khi bị nhiễm nặng và thủy ngân tích tụ lâu ngày trong cơ thể, thận bị hư, cột sống cũng bị ảnh hưởng, bị bệnh Alzheimer, tuyến giáp trạng (thyroid) bị liệt, hệ thống miễn nhiễm bị nhiễu loạn. Riêng đối với phụ nữ, có thể bị triệt sản và có bướu ở buồng trứng. Trong thời gian có mang, hệ thần kinh của thai nhi có thể bị rối loạn. Một trong những hợp chất độc nhất của nó là đimêtyl thủy ngân, độc đến mức chỉ vài µL rơi vào da có thể gây tử vong. Chứng bệnh Minamata là một dạng ngộ độc thủy ngân. Thủy ngân tấn công hệ thần kinh trung ương, hệ nội tiết và ảnh hưởng tới miệng, các cơ quai hàm và răng. Sự phơi nhiễm kéo dài gây ra các tổn thương não và gây tử vong. Nó có thể gây ra các rủi ro hay khuyết tật đối với các thai nhi. 2.1.6. Những sự kiện nhiễm độc thủy ngân nổi tiếng trong lịch sử Việc sử dụng thủy ngân bừa bãi trong quá khứ đã dẫn đến những hậu quả khôn lường. Những nạn nhân đầu tiên là các nhà giả kim thuật. Từ thời cổ đại, các nhà giả kim thuật Ai Cập, Trung Quốc… đã biết sử dụng thủy ngân để phân tách một số kim loại, nhất là vàng. Và hơi thủy ngân đã xâm nhập qua đường hô hấp, ngấm qua da đi vào cơ thể họ. Hậu quả là những người tiếp xúc với thuỷ ngân lâu dài đều mắc những chứng bệnh kỳ lạ như bị ảo giác, ám ảnh, cơ thể suy nhược và chết một cách bí hiểm. Năm 1926, nhà hóa học người đức Alfred Stock và người cộng sự, cũng chết vì nhiễm độc thủy ngân trong suốt quá trình làm việc tại phòng thí nghiệm. Vụ ngộ độc thủy ngân tại Iraq (1971-1972), công nhân tiếp xúc với hóa chất diệt nấm có chứa Methyl thủy ngân, khiến 6530 người ngộ độc và 459 người chết. Một trong những thảm họa công nghiệp tồi tệ nhất trong lịch sử là thải các hợp chất thủy ngân vào vịnh Minamata, Nhật Bản. Tập đoàn Chisso, một nhà sản xuất phân hóa học và sau này là công ty hóa dầu, đã bị phát hiện và phải chịu trách nhiệm cho việc gây ô nhiễm vịnh này từ năm 1932 đến 1968. Người ta ước tính rằng trên 3.000 người đã có những khuyết tật nào đó hay có triệu chứng ngộ độc thủy ngân nặng nề hoặc đã chết vì ngộ độc nó, từ đó nó trở thành nổi tiếng với tên gọi thảm họa Minamata... 2.1.7. Tình hình ô nhiễm thủy ngân 2.1.7.1: Trên thế giới Từ cuối những năm 1970 các hoạt động khai thác mỏ bùng nổ tại một số nước quanh khu vực sông Amazon, gây ra tình trạng ô nhiễm thủy ngân trên lưu vực con sông này và các thủy vực xung quanh. đến nay, ô nhiễm thủy ngân đã trở thành một vấn nạn mang tính toàn cầu, xuất hiện tại nhiều nước như Tanzania, Philippin, Indonexia, Trung Quốc, Brazin, Mỹ, Canada…Báo cáo gần đây của Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc cho thấy các hoạt động của con người đã làm tăng hàm lượng thủy ngân trong khí quyển lên 3 lần so với thời kỳ tiền công nghiệp. Trong hai thập kỷ qua, tổng lượng thủy ngân được tiêu thụ ở Trung Quốc trong năm 2000 là khoảng 900 tấn, chiếm xấp xỉ 50% tổng sản lượng thủy ngân trên toàn thế giới. Nguồn cung cấp thủy ngân ở Trung Quốc chủ yếu là từ các tỉnh như Quế Châu, Sơn Tây, Hà Nam, và Tứ Xuyên. Trong đó Wanshan – một địa danh thuộc tỉnh Quế Châu được biết đến như là một “trung tâm thủy ngân”. đây cũng là vùng có nồng độ thủy ngân tích lũy trong nước sông hồ và động thực vật rất cao: dao động trong khoảng 3,2 – 680 mg/L và 0,47 – 331 mg/kg, cao hơn nồng độ tối đa cho phép của Trung Quốc từ 16 – 232 lần. Ngoài ra, thủy ngân còn tích luỹ trong gạo với hàm lượng cao. Ở khu vực Nam Mỹ, ô nhiễm thủy ngân chủ yếu là từ hoạt động khai thác vàng. Thủy ngân được sử dụng để tách vàng từ quặng sa khoáng. Theo các báo cáo nghiên cứu của Elmer Diaz, đại học Idaho, Mỹ về mức độ nhiễm thủy ngân ở các nước trên lưu vực sông Amazon cho thấy hàm lượng thủy ngân có trong các loài cá sống ở đây rất cao, từ 10,2 – 35,9 ppm. Hàm lượng thủy ngân có trong mẫu tóc và máu xét nghiệm của người dân sống xung quanh lưu vực các con sông như Tapajos, Madeira và Negro những nơi mà hoạt động khai thác vàng diễn ra mạnh mẽ - được xác định lần lượt là được là 0,74 – 71,3 µg/g tóc và từ 90 – 149 µg/l. Trong không khí, thuỷ ngân có thể gây độc trực tiếp cho người bị phơi nhiễm, hoặc theo mưa xâm nhập vào môi trường đất, nước và gây hại cho con người và sinh vật nhờ quá trình khuyếch đại sinh học thông qua chuỗi thức ăn 2.1.7.2. Việt Nam – Nguy cơ đang hiện hữu Ở Việt Nam cho đến nay, vấn đề nghiên cứu nguy cơ ô nhiễm thuỷ ngân từ các ngành sản xuất còn ít được quan tâm. Song, với tình trạng khai thác quặng, đặc biệt là khai thác vàng diễn ra một cách tràn lan, thiếu quy hoạch đồng bộ như hiện nay thì nguy cơ thuỷ ngân xâm nhập vào môi trường sống, đặc biệt nguồn nước sinh hoạt và nước tưới là rất cao. Bên cạnh đó, các nhà máy xi măng liên tiếp mọc lên để đáp ứng nhu cầu xây dựng cơ bản của đất nước trong thời kỳ đô thị hoá. Các lò nung trong các nhà máy sản xuất xi măng ở Việt Nam hiện nay vẫn chủ yếu là sử dụng than đá làm nhiên liệu. Do đó, có thể thấy rằng nguy cơ phát thải thuỷ ngân từ hoạt động sản xuất xi măng cũng sẽ không nhỏ. 2.1.8. Nguyên nhân ô nhiễm 2.1.8.1. Nguồn gốc tự nhiên Các nguồn nước tích lũy thủy ngân thông qua quá trình xói mòn của các khoáng chất hay trầm tích từ khí quyển. Thực vật hấp thụ thủy ngân khi ẩm ướt nhưng có thể thải ra trong không khí khô. Thực vật và các trầm tích trong than có các nồng độ thủy ngân dao động mạnh. Sự phun trào núi lửa có thể tăng nồng độ thủy ngân trong khí quyển từ 4–6 lần. 2.1.8.2. Tác động của con người Thủy ngân đi vào môi trường như một chất gây ô nhiễm từ các ngành công nghiệp khác nhau: • Các xí nghiệp sử dụng than làm nhiên liệu là nguồn lớn nhất (40% trong khí thải của Mỹ năm 1999, tuy nhiên đã giảm khoảng 85%). • Các công nghệ trong công nghiệp: Sản xuất clo, thép, phốtphat & vàng Luyện kim Sản xuất & sửa chữa các thiết bị điện tử Việc đốt hay vùi lấp các chất thải đô thị • Các ứng dụng y học, kể cả trong quá trình sản xuất và bảo quản vacxin. Nha khoa Công nghiệp mỹ phẩm • Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm liên quan đến các hợp chất của thủy ngân và lưu huỳnh. Thủy ngân cũng đi vào môi trường theo đường xử lý một số sản phẩm nào đó. Các sản phẩm có chứa thủy ngân bao gồm: các bộ phận của ô tô, pin, đèn huỳnh quang, các sản phẩm y tế, nhiệt kế và máy điều nhiệt. 2.1.8.3 Hành động của con người trước vấn đề này Vì các ảnh hưởng tới sức khỏe trong phơi nhiễm thủy ngân, các ứng dụng thương mại và công nghiệp nói chung được điều tiết ở các nước công nghiệp. Tổ chức Y tế thế giới (WHO), OSHA và NIOSH đều thống nhất rằng thủy ngân là nguy hiểm nghề nghiệp và đã thiết lập các giới hạn cụ thể cho các phơi nhiễm nghề nghiệp. Ở Mỹ, giới hạn thải ra môi trường được EPA quy định. Trong khí thải hồi từ công nghệ than, ngoài khí carbonic, cần phải kể đến khí sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides, và nhất là thủy ngân dưới dạng khí. Theo ước tính, hàng năm, công nghệ than nhiệt điện của Mỹ thải hồi vào không khí 48 tấn thủy ngân. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ đã bắt đầu đưa ra định mức để hạn chế lướng thủy ngân phóng thích do công nghệ này là 38 tấn cho năm 2010, và giảm xuống còn 15 tấn vào năm 2018. để khuyến khích việc thi hành định mức này, chính phủ Mỹ, tùy theo mức giảm thiểu của từng cơ sở sản xuất, sẽ ấn định mức khen thưởng và giảm thuế. 2.1.9. Tại sao cá bị nhiễm thủy ngân Cá bị nhiễm thủy ngân là do sống trong môi trường ô nhiễm thủy ngân. Các vi sinh vật có thể chuyển thuỷ ngân (Hg) thành hợp chất metyl thủy ngân CH3Hg+ Thông qua quá trình tích lũy sinh học metyl thủy ngân nằm trong chuỗi thức ăn và tích lũy dần trong cơ thể cá. Các loài cá lớn như cá ngừ hay cá kiếm thông thường chứa nhiều thủy ngân hơn các loài cá nhỏ, do các loài cá này ăn các loài cá nhỏ hơn đã bị nhiễm thủy ngân. Khi ta sử dụng các loài cá này thì thủy ngân sẽ vào cơ thể và được tích lũy ở mô. 2.1.10. Khuyến cáo về việc ăn cá biển Theo công trình nghiên cứu của Viện bảo tồn tài nguyên biển từ năm 2002; tháng giêng, năm 2008 và qua khuyến cáo của Cơ quan quản lý thuốc và thực phẩm Hoa Kỳ (FDA). Theo đó: Các nhóm cá có nồng độ thủy ngân cao nhất (từ 0,70 – 1,45 ppm) là cá nhám, cá lưỡi kiếm, cá heo, cá mú vàng, cá thu chúa. Các loại cá này thường sống ở tầng sâu của biển, trọng lượng rất lớn, chuyên ăn các loại cá nhỏ, vì vậy theo thời gian lượng thủy ngân tích lũy càng nhiều. Các bà mẹ đang mang thai được khuyến cáo không nên ăn các loại cá này. đối với loại cá có nồng độ thủy ngân thấp (từ 0,09- 0,25 ppm ), bà mẹ có thai được khuyến cáo chỉ nên ăn không quá 2 lần mỗi tuần, (tính theo trọng lượng không quá 340g), gồm cá bơn, cá chép, cá mú, cá thu nhỏ, cá than, cá đuối, cá chỉ vàng, cá ngừ, cá hồi đại dương, cá marlin, tôm hùm Bắc Mỹ. Các loại cá có nồng độ thủy ngân rất thấp, không đáng kể (mức thủy ngân dưới 0,08 ppm) như cá hồi nước cạn, cá mòi, cá mực, cá da trơn, cá đối, cá trồng, cá tầm, trứng cá muối, cá pollock, cá trích, cá mối, cá bạc má, cá ngừ đóng hộp, cá tuyết morue, cá hồi nước ngọt, tôm hùm, tôm càng, sò, trai, hến… thì không được xếp vào loại giới hạn sử dụng. Theo đó Uỷ ban Châu Âu quyết định đưa ra các tư vấn về khẩu phần như sau: Phụ nữ có khả năng mang thai hoặc đang mang thai hay cho con bú không nên ăn quá 100g/tuần đối với các loại cá lớn ăn thịt, như cá kiếm, cá nhám, cá cờ và cá măng lớn. Nếu đã ăn theo khẩu phần này, thì cũng không nên ăn thêm bất cứ loài cá nào khác trong thời gian trên. đồng thời cũng không nên ăn cá ngừ 2 lần trong một tuần. Lời khuyên này cũng nên áp dụng với trẻ em và người tiêu dùng cũng nên lưu ý đến các tư vấn cụ thể của cơ quan chức năng sở tại về các món ăn đặc sản địa phương. Ngoài ra ngành y tế các nước còn khuyến cáo mọi người không nên ăn các loại cá được câu từ ao, hồ xung quanh khu công nghiệp có thải ra chất thải độc hại. 2.1.11. Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân trong cá đảm bảo an toàn sức khỏe cho con người được quy định trong bảng 2.1 Bảng 2.1 Tiêu chuẩn về hàm lượng thủy ngân trong thủy sản Các tiêu chuẩn  Quyết định số 867/1998/Qđ-BYT của Bộ Trưởng Bộ Y tế ngày 4/4/1998  Santé Canada  Hoa kỳ cơ quan FDA   Nồng độ Hg  0,5 mg/kg  0,5 mg/kg  1 mg/kg   2.2. Các phương pháp xác định thủy ngân 2.2.1. định tính: 2.2.1.1. Tạo hỗn hống với đồng kim loại ( nghiệm Reinsch) Phản ứng này được thực hiện trực tiếp trên mẫu thử chưa vô cơ hóa. Lấy một ít mẫu thử cho vào bình nón, acid hóa bằng acid clohydric tới phản ứng acid, cho vào bình một mảnh đồng kim loại đã cạo sạch và rửa bằng acid nitric loãng và nước cất. đun nóng khoảng 1 giờ. Nếu có Hg2+ thì trên bề mặt mảnh đồng sẽ có lớp kim loại sáng bóng (thủy ngân kim loại). Sau đó rửa mảnh đồng bằng nước cất và ete, để khô ngoài không khí và cho vào 1 ống nghiệm khô cùng với vài tinh thể iod. Cuốn 1 dải giấy lọc tẩm ướt vào vị trí 1/3 ống kể từ đáy rồi đốt nóng nhẹ. Nếu có Hg2+ thì sẽ có những tinh thể thủy ngân iodua bám ở phần ống làm lạnh. đặt lên kính hiển vi sẽ thấy tinh thể hình thoi màu tím hồng. 2.2.1.2. Phản ứng với Cu2I2 Cho một ít tủa lên một mảnh giấy lọc rồi đặt vào đó mảnh Cu đã tạo hỗn hống sáng bóng, đậy chúng bằng mặt kính đồng hồ. Vài phút sau thấy màu hồng trên nền trắng. 2.2.1.3. Phản ứng với Dithizon Các muối thủy ngân (II) tạo với dithizon một hợp chất phức màu vàng cam bền vững ở pH 0,5-1. 2.2.1.4. Phản ứng với dung dịch kaliiodua Các muối thủy ngân (II) cho kết tủa màu đỏ HgI2 với dung dịch KI ở môi trường trung tính hay acid và tan trong thuốc thử thừa. 2.2.1.5. Phản ứng với thiếc (II) clorua Cho kết tủa trắng (ở pH 2,5) rồi chuyển sang xám. 2.2.2. định lượng: 2.2.2.1. Phương pháp so màu với đồng (I) iodua Phương pháp dựa trên cơ sở phản ứng của Hg2+ với kaliiodua tạo thủy ngân iodua tạo phức màu hồng Cu2[HgI4], so màu với thang chuẩn. Hg2+ + 2KI = HgI2 + 2K+ HgI2 + 2KI = K2HgI4 2CuSO4 + 4KI = 2CuI2 + 2K2SO4 2CuI2 = 2CuI + I2 K2HgI4 + 2CuI = Cu2[HgI4] + 2KI I2 + Na2SO3 + H2O = 2HI + Na2SO4 2.2.2.2. Phương pháp chiết đo quang với thuốc thử Dithizon Tạo Dithizon với thủy ngân rồi so màu với dãy chuẩn. 2.2.2.3. Sử dụng huỳnh quang phát hiện thuỷ ngân trong cá Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Pittsburgh đã phát triển một phương pháp nhanh chóng và đơn giản để phát hiện thuỷ ngân trong cá và các mẫu răng. Kỹ thuật này sử dụng chất huỳnh quang phát ánh sáng xanh khi xúc tác với thuỷ ngân bị ôxy hoá. Cường độ của ánh sáng cho thấy khối lượng thuỷ ngân có chứa trong mẫu nghiên cứu. 2.2.2.4. Phương pháp mới kiểm tra hàm lượng thủy ngân trong cá Các chuyên gia ở Viện nghiên cứu hải dương học Mỹ vừa cho ra đời một phương pháp mới kiểm tra hàm lượng thủy ngân trong cá. Nguyên lý làm việc giống như thiết bị thử mang thai ở phụ nữ. đây là kỹ thuật mang tính kinh tế và chỉ sau 1 tuần là biết kết quả, kể cả loại cá có chứa hàm lượng thuỷ ngân dưới ngưỡng quy định. Người ta cho một lượng nhỏ thịt cá vào trong ống kèm theo vài giọt dung dịch acid và enzyme, nó có nhiệm vụ tiêu hoá các mô này trong vài giờ, giống như cơ chế tiêu hoá thức ăn trong cơ thể con người. Sau đó người ta dùng chiếc đũa có tẩm nhựa đặc biệt để kiểm chứng, loại nhựa này có nhiệm vụ hút thuỷ ngân và đưa nhúng tiếp vào ống dịch thứ hai, ống này được bổ sung thêm vài giọt acid loãng để tách thuỷ ngân ra khỏi dịch và cuối cùng bổ sung thêm dịch có chứa chất hiện màu. Dịch hiện màu này có chứa một phân tử và kết tủa khi kết hợp với thuỷ ngân. Nếu cá có chứa thuỷ ngân thì dịch thử sẽ biến màu và trở nên trong hơn và người ta có thể đo được chính xác hàm lượng thuỷ ngân mà cá nhiễm độc. 2.2.2.5. Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG – AAS)  đây là phương pháp xác định thủy ngân được sử dụng phổ biến hiện nay, vì giới hạn phát hiện nhỏ ( µg /l ). Nguyên tắc: giải phóng thủy ngân tự do từ nước hoặc các loại mẫu bằng sự khử, tiếp theo làm bay hơi và đưa hơi thủy ngân vào máy nhờ một dòng khí. Dung dịch NaBH4 được dùng làm tác nhân khử. đo cường độ hấp thu của thủy ngân ở bước sóng 253.7 nm. 2.3. Giới thiệu chung về phương pháp phổ hấp thu nguyên tử (AAS) 2.3.1. Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS 2.3.1.1. Nguyên tắc của phép đo AAS Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Và chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi đó sẽ hấp thu những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thu. Nhờ một hệ thống máy quang phổ mà ta thu toàn bộ chùm sáng phân ly và chọn một vạch phổ hấp thu của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ. - Việc đo cường độ hấp thu tuân theo định luật Lambert - Beer : I log 0  = A = ε × L × C     t   Trong đó  I0: cường độ bức xạ tới. It: cường độ bức xạ ra. A: độ hấp thu. ε: Hệ số hấp thu. L: độ dài của dãy hấp thu. C: nồng độ nguyên tử hấp thu. 2.3.1.2. đối tượng và phạm vi ứng dụng đối tượng chính của phương pháp phân tích bằng phổ hấp thu nguyên tử là phân tích lượng vết các kim loại trong mẫu vô cơ và hữu cơ. Với các trang bị và kỹ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại (khoảng 70 nguyên tố) và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm bằng kỹ thuật F – AAS, và đến nồng độ ppb bằng kỹ thuật ETA – AAS với sai số không lớn hơn 15%. Bên cạnh các kim loại, một vài á kim như Si, P, Se, Te cũng được xác định bằng phương pháp này. Các á kim khác như C, Cl, N không xác định trực tiếp được bằng phương pháp AAS, vì các vạch phân tích của á kim này thường nằm ngoài vùng phổ của các máy hấp thu nguyên tử thông dụng (190 – 900 nm). Ví dụ: C – 165,70; N – 134,70; O – 130,20; Cl – 134,78; S – 180,70 nm. Do đó muốn phân tích các á kim này cần phải có các bộ đơn sắc đặc biệt. 2.3.1.3. Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử Ta có thể mô tả minh hoạ một hệ thống máy đo phổ hấp thu nguyên tử theo sơ đồ sau: Bộ đơn sắc Bộ cảm ứng Nguồn phát xạ Hệ thống nguyên tử hóa Mẫu  microcomputer Hình 1: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thu nguyên tử Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thu nguyên tử hệ thống máy đo phổ hấp thu nguyên tử cần có các bộ phận cơ bản sau: Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng (vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thu chứa các nguyên tử tự do của nguyên tố. đó là các đèn catốt rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL), hay nguồn phát xạ liên tục đã được biến điệu (D2-Lamp, W-Lamp). Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích. Hệ thống này được chế tạo theo hai loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu: Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS) - Bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và thực hiện quá trình aerôsol hóa mẫu (tạo thể sol khí). - đèn để nguyên tử hóa mẫu (burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí có chứa mẫu ở thể sol khí. Ngược lại trong kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (ETA-AAS), người ta thường dùng một lò nung nhỏ bằng graphit (cuvet graphit) hay thuyền Tangtan (Ta) để nguyên tử hóa mẫu nhờ nguồn năng lượng điện có hiệu điện thế thấp (nhỏ hơn 12V) nhưng nó có cường độ dòng rất cao (50 – 800 A). Phần 3: Là máy quang phổ, đó là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp thu AAS của vạch phổ. Phần 4: Là hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thu của vạch phổ (tức là cường độ của vạch phổ hấp thu hay nồng độ nguyên tố phân tích). Hệ thống này thường là một microcomputer hay microprocessor, và hệ thống phần mềm. 2.3.2. Xác định Thủy ngân bằng phổ hấp thu nguyên tử với bộ hydrua hóa (HG – AAS) 2.3.2.1. Nguyên tắc Mẫu được vô cơ hoá. Thuỷ ngân (Hg) trong dung dịch mẫu bị hyđrit hoá bằng dòng khí hyđro. Hyđrit thuỷ ngân dễ bay hơi bị cuốn theo dòng khí hyđro và được bơm vào hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử. Tại đây, hyđrit thuỷ ngân bị phân huỷ thành hơi thuỷ ngân và được xác định theo phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không dùng ngọn lửa. Các phản ứng xảy ra trong hệ thống bay hơi nguyên tử Hyđrit: - NaBH4 + HCl = NaCl + BH2 + 2H - 4 H + HgCl2 = HgH2 + 2 HCl - HgH2 = Hg + H2 2.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng Các ion đồng, niken, bismuth, sắt, selen, vàng, bạc, các kim loại nhóm platin và các hợp chất hữu cơ dễ bay có phổ phân tử ở vùng bước sóng 250 nm gây nhiễu. Các phương pháp loại trừ sự nhiễu là quan trọng trong sự xác định thủy ngân trong nền hữu cơ. Hai phương pháp cải tiến được sử dụng để loại bỏ sự nhiễu bởi hơi hữu cơ: một là phương pháp hỗn hống vàng để tinh chế hơi thủy ngân và hai là phương pháp hiệu chỉnh quang học cho phép đo phổ. Phương pháp hỗn hống vàng dựa trên sự hấp thụ chọn lọc của thủy ngân trên bề mặt vàng ở nhiệt độ phòng. Sau đó hơi hữu cơ được làm sạch bên ngoài, thủy ngân được phóng thích từ sợi vàng bằng cách gia nhiệt và sau đó đưa vào trong máy đo phổ. Phương pháp này có thể dùng không chỉ cho việc tinh chế thủy ngân mà còn thu gom và tích lũy thủy ngân thành một thể tích nhỏ làm cho nó đạt được độ nhạy phù hợp. Phương pháp hiệu chỉnh quang học được tận dụng để loại trừ sự hấp thu phân tử bởi các hơi hữu cơ. điều này sớm được loại bỏ bằng cách sử dụng một nguồn chiếu sáng liên tục và sau đó sử dụng hiệu ứng Zeeman. đặc biệt trong các trường hợp mẫu bị nhiệt phân trước khi đưa vào Zeeman AAS là phù hợp cho sự phân tích các mẫu rắn hoặc là các mẫu không có acid trước khi phân hủy, khi sự nhiễu nền phổ là thấp nhất sự hiệu chỉnh hiệu ứng Zeeman. Sai số có thể xảy ra từ sự hóa hơi và qui trình nguyên tử hóa nó thường chính xác hơn bằng cách sử dụng nền như Pd. Phương pháp này được ứng dụng để phân tích các mẫu bùn không cần phải phân hủy hóa học trước. Sử dụng đèn thạch anh ở bước sóng 184.9 nm ranh giới cộng hưởng với vùng UV trong chân không làm độ nhạy tăng thêm vượt qua bước sóng 253.7 nm. Giới hạn thủy ngân được phát hiện khi sử dụng giới hạn cộng hưởng ở bước sóng 184.9 nm thấp hơn 30 lần so với khi sử dụng ở bước sóng 253.7 nm. 2.3.3. Giới thiệu sơ lược về hệ thống tạo hơi Hg dòng liên tục: (VGA 77-Varian, HVG 1 Shimadzu, HG 3000-GBC)
Hình 2.2. Hệ thống tạo hơi Hg dòng liên tục (HG 3000 – GBC) Mẫu, acid tạo môi trường và chất khử (NaBH4 hoặc SnCl2) đuợc bơm liên tục vào hệ thống nhờ 1 bơm nhu động 3 kênh. Mẫu và acid đuợc trộn đều trước bằng cuộn trộn (mixing coil). Hỗn hợp đồng nhất mẫu và acid sẽ được trộn tiếp với dòng chất khử và một dòng khí mang trong "cuộn dây phản ứng" (reaction coil), phản ứng tạo hydride diễn ra. Dòng khí mang này làm cho sự trộn lẫn giữa các dòng dung dịch diễn ra tốt hơn và cũng có tác dụng chuyển hơi Hg sang pha khí. Hơi Hg sẽ được tách khỏi dung dịch phản ứng tại bộ tách lỏng khí, và đuợc dẫn đến cell đo nhờ 1 dòng khí mang khác. Tín hiệu phân tích theo kiểu trạng thái ổn định "steady state", đo theo chiều cao peak. Hiệu suất phản ứng tạo hydride và tách chúng ra khỏi dung dịch thấp hơn 100%. 3.1. HOẠCH đỊNH THÍ NGHIỆM 3.1.1. Xây dựng đường chuẩn và xác định giới hạn phát hiện. 3.1.2. Thí nghiệm khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với các hệ dung môi khác nhau: Thí nghiệm 1: khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + H2O2. Thí nghiệm 2: khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + V2O5. 3.1.3. Thí nghiệm khảo sát hàm lượng thủy ngân trong các mẫu thật: Mẫu cá tra được bán ở chợ. Mẫu cá tra filet của một số công ty. Mẫu ốc được bán ở chợ. So sánh hàm lượng Hg giữa các mẫu cá, ốc và với tiêu chuẩn. So sánh hàm lượng Hg giữa cá tra ở chợ và cá tra filet của các công ty. So sánh hàm lượng Hg giữa cá tra và ốc bán ở chợ. 3.2. TÓM TẮT CÁC QUY TRÌNH 3.2.1. Tóm tắt quy trình khảo sát: Sử dụng mẫu cá tra filet có hàm lượng thủy ngân thấp hơn giới hạn phát hiện để khảo sát. Kỹ thuật phân tích Hg trong cá bằng HG –AAS có thể chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn xử lý mẫu Mẫu thịt cá tra filet phải được cắt nhỏ ra, cân lượng mẫu thích hợp (khoảng 2g), thêm 10 mL chuẩn Hg có nồng độ 100 µg/L sau đó đem xử lý mẫu. Giai đoạn phân tích Hg trên máy HG - AAS Kết nối bộ hydrua hóa với máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS. Bật máy, tối ưu hóa các điều kiện phân tích trên máy HG – AAS. Tiến hành phân tích dung dịch chuẩn, mẫu trắng và mẫu xác định hàm lượng thủy ngân thu hồi được. 3.2.2. Tóm tắt quy trình phân tích mẫu thật Giai đoạn xử lý mẫu Mẫu thủy sản phải được cắt nhỏ ra, cân lượng mẫu thích hợp sau đó đem xử lý mẫu theo phương pháp tối ưu tìm được trong phần thí nghiệm khảo sát. Giai đoạn phân tích thủy ngân trên máy HG - AAS Kết nối bộ hydrua hóa với máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS. Bật máy, tối ưu hóa các điều kiện phân tích trên máy HG – AAS. Tiến hành phân tích mẫu trắng và mẫu xác định hàm lượng thủy ngân. 3.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU Số liệu được xử lý trên phần mềm Excel và theo mô hình tuyến tính tổng quát được thực hiện trên MiniTab. độ khác biệt ý nghĩa của các giá trị trung bình trong các thí nghiệm được xác định theo Turkey, với alpha <0,05. 3.4. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Dựa theo phương pháp chuẩn số 974.15 của Hiệp hội các nhà hoá học phân tích (AOAC) công bố năm 2002. Và đã được chỉnh sửa để phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm. 3.5. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ 3.5.1. Hóa chất Tên và nguồn gốc của các hóa chất sử dụng: Trung Quốc: Acid nitric HNO3, Acid sulfuric H2SO4, Hydro peroxit H2O2, Vanadi pentaoxit V2O5. Merck: Acid chloric HCl, Natrihydroxit NaOH, Natriborohydrua NaBH4, Chuẩn thủy ngân 1000mg/L. Dung dịch HCl 2%: Lấy 5,5 mL HCl 37% định mức thành 100 mL bằng nước cất hai lần. Dung dịch HCl 3%: Lấy 40,5 mL HCl 37% định mức thành 500 mL bằng nước cất hai lần. Dung dịch NaBH4/NaOH: Hòa tan 3 g NaBH4 và 3 g NaOH trong 500 mL nước cất hai lần. Dung dịch HNO3 0,05N: Lấy 3,5 mL HNO3 65% định mức thành 1 L bằng nước cất hai lần. Dung dịch chuẩn Hg: Từ dung dịch chuẩn Hg ban đầu có nồng độ 1000 mg/L pha loãng 10000 lần được 100 mL dung dịch Hg nồng độ 100 µ g/L (định mức bằng HNO3 0,05 N) Dung dịch KI 10%: Hòa tan 10 g KI trong 100 mL nước cất hai lần. Nước cất hai lần. 3.5.2. Dụng cụ và trang thiết bị Máy quang phổ hấp thu nguyên tử GBC Avantar. Hệ thống hydrua hóa kim loại HG 3000. Cân phân tích chính xác đến 0,1mg Bếp điện. Hệ thống Kjeldahl xử lý mẫu. Và các dụng cụ khác như: bình Kjeldahl, bình định mức, cốc sứ, becher, erlen, pipet… 3.6. KỸ THUẬT PHÂN TÍCH THỦY NGÂN BẰNG HG – AAS 3.6.1. Nguyên tắc Mẫu được vô cơ hoá. Thuỷ ngân (Hg) trong dung dịch mẫu bị hyđrit hoá bằng dòng khí hyđro. Hyđrit thuỷ ngân dễ bay hơi bị cuốn theo dòng khí hyđro và được bơm vào hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử. Tại đây, hyđrit thuỷ ngân bị phân huỷ thành hơi thuỷ ngân và được xác định theo phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không dùng ngọn lửa. Các phản ứng xảy ra trong hệ thống bay hơi nguyên tử Hyđrit: - NaBH4 + HCl = NaCl + BH2 + 2H - 4 H + HgCl2 = HgH2 + 2 HCl - HgH2 = Hg + H2
Hình 3.1 Máy HG – AAS 3.6.2. điều kiện tối ưu của thiết bị: qua quá trình khảo sát đã chọn được một số thông số tối ưu của thiết bị như sau: Cường độ đèn: 3 mA. Thời gian đọc: 3 giây. độ rộng khe: 0,5 nm. Bước sóng: λ = 253,7 nm. Tốc độ khí mang Argon: 30 mL/phút. Tốc độ hút mẫu: 8 -10 mL/phút. Tốc độ dòng chất khử NaBH4: 6 - 8 mL/phút. Tốc độ dòng acid HCl: 6 - 8 mL/phút. 3.6.3. Xây dựng đường chuẩn và xác định giới hạn phát hiện Pha dung dịch thủy ngân chuẩn 100 ppb. • Hút 5 mL chuẩn Hg 1000 ppm bình định mức 50 mL. định mức bằng nước cất 2 lần lên tới vạch ta được chuẩn Hg 100 ppm. • Hút 5 mL chuẩn Hg 100 ppm bình định mức 250 mL. định mức bằng nước cất 2 lần lên tới vạch ta được chuẩn Hg 2 ppm. • Hút 5 mL chuẩn Hg 2 ppm bình định mức 100 mL. định mức bằng nước cất 2 lần lên tới vạch ta được chuẩn Hg 100 ppb. Dãy chuẩn được chuẩn bị và được xác định độ hấp thu theo thứ tự bảng 3.1. Bảng 3.1 độ hấp thu của các dung dịch chuẩn Hóa chất  Số bình định mức    0  1  2  3  4  5   Chuẩn Hg 100 (µg/L) (mL)  0  1  2  5  10  15   HNO3 0,05 N định mức đến vạch  100  100  100  100  100  100   Nồng độ Hg (µg/L)  0  1  2  5  10  15   độ hấp thu của dãy chuẩn  0  0,0043  0,0086  0,0242  0,0615  0,1224   Hình 3.2 đồ thị độ hấp thu của thủy ngân. Kết luận: đường chuẩn có hệ số tương quan R = 1, điều này có thể nói trong khoảng nồng độ 1-15 ppb độ hấp thu Abs tuyến tính với nồng độ thủy ngân. đường chuẩn này được sử dụng xác định hàm lượng thủy ngân trong những thí nghiệm khảo sát hiệu suất của các phương pháp xử lý mẫu và khảo sát hàm lượng thủy ngân trong các mẫu thật. Xác định giới hạn phát hiện Giới hạn phát hiện được xác định bằng cách đo độ hấp thu của mẫu chuẩn có nồng độ 10 µg/L và mẫu Blank. Công thức tính: LOD = 2× S ×C blank Hg A Hg Trong đó: SBlank: độ lệch chuẩn của độ hấp thu mẫu Blank. CHg: Nồng độ của chuẩn Hg dùng để xác định giới hạn phát hiện, ở đây CHg = 10 µg/L . A : độ hấp thu trung bình của chuẩn Hg dùng để xác định giới hạn phát hiện. Công thức tính: S RSD = Hg ×100 A Hg RSD: Hệ số biến động hiện SHg: độ lệch chuẩn của chuẩn Hg dùng để xác định giới hạn phát Bảng 3.2: Kết quả độ hấp thu để xác định giới hạn phát hiện Số lần đo độ hấp thu của Chuẩn Hg 10 (µg/L) (AHg) độ hấp thu của mẫu Blank   1  0,056  -0,000   2  0,060  -0,002   3  0,059  -0,002   4  0,057  -0,004   5  0,059  -0,003   6  0,058  -0,005   7  0,060  -0,001   8  0,059  -0,006   9  0,057  -0,001   10  0,056  -0,005   TB  0,0581  -0,0029   s  0,001524  0,002025   RSD  2,623    LOD  0,697    Vậy giới hạn phát hiện là 0,697 µg/L. 3.6.4. Khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với các hệ dung môi khác nhau: 3.6.4.1. Thí nghiệm 1: khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + H2O2. Mẫu thịt cá được cắt nhỏ, cân khoảng 2 g cho vào bình Kjeldahl, thêm 10 mL dung dịch chuẩn Hg 100 (µg/L). Cho vào bình Kjeldahl hỗn hợp HNO3+H2SO4+ H2O2 tỉ lệ 30:15:3 mL.. đun đến khi dung dịch mẫu trong, không màu. để nguội đến khi hết khí bay lên. Chuyển mẫu ra cốc 100 mL và đun đuổi acid dư trên bếp cách cát. Sau đó để nguội mẫu, thêm 2 mL KI 10%, đun nhẹ đến khi hết hơi I2 được dung dịch mẫu trong, không màu. để nguội mẫu, chuyển mẫu sang bình định mức 100 mL, thêm 5 mL HCl 2% và định mức bằng nước cất hai lần. Lọc mẫu qua giấy lọc, phần dung dịch bên dưới được dùng để phân tích thủy ngân trên máy HG – AAS. Hình 3.3. Hệ thống Kjeldahl phá mẫu Chú ý: Trong quá trình đun nếu dung dịch còn màu đen và cạn phải thêm hỗn hợp HNO3 vào vì mẫu bị khô rất dễ nổ. Mẫu cá tra filet Cắt nhỏ mẫu Cân 2 g mẫu Bình Kjeldahl đun đến mẫu trong  Thêm 10 mL chuẩn Hg 100(µg/L) HNO3:H2SO4 :H2O2 = 30:15:3 mL Chuyển sang cốc 100mL, đun đuổi axit dư để nguội mẫu Thêm 2mL KI 10% Thêm 5mL HCl 2% đun thành dung dịch trong định mức, lọc cặn Phân tích bằng HG - AAS Hình 3.4. Sơ đồ xử lý mẫu bằng kỹ thuật vô cơ hóa ướt với hỗn hợp HNO3 +H2SO4 + H2O2 Bảng 3.3 : Chuẩn bị mẫu thí nghiệm hiệu suất thu hồi: Số TT  Khối lượng mẫu (g)  Chuẩn Hg 100 (µg/L)  V định múc(mL)   1  2,2747  0 mL  100 mL   2  2,2011     3  2,2058  10 mL    4  2,0125     5  2,2586     6  2,1164     7  2,0134     8  2,2216     9  2,1539     Chuẩn so sánh     Bảng 3.4: Kết quả của phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt với hỗn hợp HNO3 +H2SO4 + H2O2. Nồng độ Hg (ppb)  Hiệu suất thu hồi (%)   KPH  ---   KPH  ---   7,6441  76,5282   6,5754  65,829   7,3785  73,8692   6,9184  69,263   6,8491  68,5692   7,2453  72,5357   7,0415  70,4954   Chuẩn 9,9886    Hiệu suất thu hồi trung bình  70,013 ± 3,584%   KPH: Không phát hiện (LOD = 0,697 µ g/L). Nhận xét: Phương pháp xử lý mẫu ướt với HNO3+H2SO4+ H2O2 cho hiệu suất thu hồi 70,013 ± 3,584%. Lượng hóa chất dùng công phá mẫu tổng cộng là HNO3:H2SO4:H2O2 = 30:15:3 mL. 3.6.4.2. Thí nghiệm 2: khảo sát hiệu suất khi phá mẫu với hệ dung môi HNO3 + H2SO4 + V2O5. Mẫu thịt cá được cắt nhỏ, cân khoảng 2 g cho vào bình Kjeldahl, thêm 10 mL dung dịch chuẩn Hg 100 µ g/L. Cho vào bình Kjeldahl hỗn hợp HNO3+H2SO4 tỉ lệ 20:10 mL và 20 mg V2O5. Sau đó lắp vào hệ thống kjeldahl hoàn lưu. đun đến khi dung dịch mẫu trong. để nguội đến khi hết khí bay lên. Cho vào 2 giọt H2O2 đun thêm khoảng 4 phút để oxi hóa mẫu hoàn toàn. Sau đó để mẫu thật nguội, tráng rửa bình Kjeldahl thật kỹ bằng nước cất hai lần, chuyển mẫu sang bình định mức 100 mL, định mức bằng nước cất hai lần. Lọc mẫu qua giấy lọc, phần dung dịch bên dưới được dùng để phân tích thủy ngân trên máy HG – AAS.
Hình 3.5. Hệ thống Kjeldahl hoàn lưu Mẫu cá tra filet Cắt nhỏ mẫu Cân 2 g mẫu Bình Kjeldahl hoàn lưu đun đến mẫu trong Thêm 10 mL chuẩn Hg 100(µg/L) HNO3:H2SO4= 30:15mL và 20mg V2O5 để nguội mẫu Thêm 2 giọt H2O2 30% định mức, lọc cặn Phân tích bằng HG - AAS