Xác định hàm lượng Cu(II), Pb(II), Zn(II) trong hàu ở vùng quán hàu tỉnh Quảng Bình - Nguyễn Đình Luyện

Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế ISSN 1859-1612, Số 04(12)/2009: tr. 29-35 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Cu(II), Pb(II), Zn(II) TRONG HÀU Ở VÙNG QUÁN HÀU TỈNH QUẢNG BÌNH NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế VÕ THỊ NGỌC CHIẾN Học viên Cao học, Trường ĐHSP - Đại học Huế QUÁCH NGUYỄN KHÁNH NGUYÊN Học viên Cao học, Đại học Khác cốp, Ucraina Tóm tắt: Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit (GF-AAS) được áp dụng để xác định CuII và PbII và phương pháp hấp thụ ngọn lửa(F- AAS) được áp dụng xác định ZnII trong Hàu ở vùng Quán Hàu - Quảng Bình. Phương pháp này có độ thu hồi đạt từ 93,5÷ 102,2%, giới hạn phát hiện từ 1,1÷ 56,5 ppb. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng trung bình ( g /µ g tươi) của các kim loại trong Hàu như sau: với CuII từ 1,88± 0,25 đến 2,75± 0,57; PbII từ 0,28± 0,07 đến 0,36± 0,04, ZnII từ 410,0± 43,0 đến 492,1 ± 75,8. Hàm lượng PbII thấp hơn so với các tiêu chuẩn cho phép của Châu Âu, Australia - New Zealand và tiêu chuẩn Việt Nam, còn hàm lượng ZnII thì rất cao. 1. MỞ ĐẦU Đã từ lâu thị trấn Quán Hàu - Quảng Bình nổi tiếng cả nước với nhiều món ăn ngon được chế biến từ Hàu. Người dân Quảng Bình lớn lên từ mảnh đất này không một ai lại chưa thưởng thức một vài món ăn được chế biến từ Hàu bắt từ sông Nhật Lệ. Không những người dân trong tỉnh mà những người từ nơi khác đến đây cũng muốn được thưởng thức loài hải sản bổ dưỡng này. Song song với việc khai thác thì vấn đề môi trường ở đây cũng cần được quan tâm, đặc biệt sự ô nhiễm kim loại nặng (Hg, Cd, Pb, Cr, Cu, Zn) do bởi tính độc hại và sự khuếch đại sinh học của chúng qua chuỗi thức ăn gây hại cho sức khoẻ con người [1, 3, 6, 9, 10]. Ngoài ra Hàu còn là sinh vật chỉ thị để đánh giá sự ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước [10]. Vì vậy, trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu xác định CuII, PbII, ZnII trong Hàu ở vùng Quán Hàu - Quảng Bình bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS). 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Thiết bị và hoá chất - Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử hiệu AA 6800 Shimazu (Nhật) cùng với hệ ghép nối thiết bị tự động bơm mẫu (ASC-6100) vào lò GFA-EX7. - Đèn catot rỗng HCL Data Coded, máy cất nước siêu sạch (Easypurell). VÕ THỊ NGỌC CHIẾN và cs. 30 - Dung dịch chuẩn làm việc của CuII, PbII, ZnII được pha từ các dung dịch gốc CuII, PbII, ZnII 1000 mg/L của hãng Merck chuyên dùng cho AAS - HNO3 nồng độ 65% , H2O2 P.A, Merck được sử dụng để xử lí mẫu. - Nước cất siêu sạch thu được bằng phương pháp khử ion (cột khử: Millipore - Q. Bed ford, MA, USA), dùng để pha loãng. - Khí Argon có độ sạch cao được dùng làm khí trơ bao quanh lò graphit, bảo vệ lò không bị oxi hóa trong quá trình làm việc ở nhiệt độ cao. 2.2. Chuẩn bị mẫu Các mẫu Hàu được lấy 4 đợt (đợt 1: 5/1/2009, đợt 2: 12/2/2009, đợt 3: 25/5/2009, đợt 4: 18/6/2009), mỗi đợt gồm 4 mẫu được lấy ở 4 vị trí khác nhau, mỗi mẫu gồm 20 cá thể. Mẫu Hàu được lấy ở môi trường có pH = 7,66 ÷ 8,18, độ mặn 29,5÷ 40,5ppt Dùng dao nhựa tách đôi vỏ, toàn bộ phần thịt bên trong được bảo quản trong chai nhựa PE sạch và giữ trong tủ lạnh sâu -200C. Trước khi phân tích, mẫu được lấy ra và được làm nhuyễn đều trong cối nhựa sạch, để yên đến nhiệt độ phòng rồi cân một lượng chính xác 1,0000 gam để phân hủy mẫu cho phân tích. Ký hiệu mẫu: Các mẫu Hàu được ký hiệu Hij, trong đó: i = 1 ÷ n (thứ tự đợt lấy mẫu), j = 1 ÷ m (vị trí lấy mẫu). 2.3. Tiến hành phân tích * Chuẩn bị mẫu phân tích Cân chính xác 1,0000 g mẫu Hàu tươi (sau khi đã được làm nhuyễn đều) cho vào bình Kjeldahl. Thêm 7mL dung dịch HNO3 65% và 3 mL H2O2, đậy nắp kín, đưa vào bộ bếp phá mẫu điều nhiệt, để ở nhiệt độ thấp trong khoảng 1 giờ. Sau đó, nâng dần nhiệt độ lên đến 1500C và giữ trong khoảng 4 giờ tới khi màu vàng nâu của dung dịch không còn nữa và dung dịch có màu vàng nhạt trong suốt, chuyển toàn bộ dung dịch sang cốc thủy tinh và đun trên bếp cách cát để đuổi axit cho đến gần khô, cuối cùng thêm nước cất hai lần định mức đến 10mL (dung dịch A). Mẫu trắng là nước cất hai lần và được phân hủy hoàn toàn tương tự như đối với mẫu Hàu và mẫu nước. Lấy 5mL dung dịch A pha loãng thành 50 mL, lấy 2 mL dung dịch này cho vào bình định mức 10 mL thêm nước cất 2 lần cho đến vạch dùng để định lượng ZnII, CuII ,PbII. * Cách tiến hành phân tích mẫu thực tế Phương pháp AAS xác định MeII được thực hiện tại Trung tâm Kiểm nghiệm Dược phẩm - Mỹ phẩm Thừa Thiên Huế. Định lượng MeII theo phương pháp đường chuẩn với Cu, Pb dùng phương pháp GF-AAS, Zn dùng phương pháp F-AAS. Các thông số xác định như ở các bảng 1, 2, 3. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Cu(II), Pb(II), Zn(II) TRONG HÀU Ở VÙNG QUÁN HÀU... 31 Bảng 1. Chương trình nhiệt độ của lò graphit [7] Nguyên tố Giai đoạn Nhiệt độ (0C) Thời gian giữ (s) Lưu lượng dòng Ar (L/phút) Cu Sấy khô 150-250 30 0,1 Tro hóa 450-600 20 1 Nguyên tử hóa 2200 5 1 Làm sạch lò 2400 3 1 Pb Sấy khô 150-250 30 0,1 Tro hóa 450-800 20 1 Nguyên tử hóa 2400 4 1 Làm sạch lò 2500 3 1 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phương trình đường chuẩn và xác định giới hạn định lượng của phép đo MeII * Xây dựng phương trình đường chuẩn Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn CuII có nồng độ 5; 10; 15; 20; 25 ppb. Dựa vào kết quả khảo sát các thông số máy đo xác định CuII ở các điều kiện tối ưu, tiến hành đo độ hấp thụ của dãy dung dịch chuẩn này. Kết quả sau khi xử lí thống kê nhận được phương trình đường chuẩn: Thông số Cu Pb Λ (nm) 324,8 283,3 Độ rộng khe (nm) 0,5 1,0 Thời gian đo (s) 58 57 Dòng HCL (mA) 6 10 Thông số Zn λ (nm) 213,9 Độ rộng khe (nm) 0,5 Hỗn hợp khí đốt KK-C2H2 Cường độ dòng (mA) 8 Kiểu đèn BGC-D2 Chiều cao đầu đốt (mm) 7 Bảng 2. Điều kiện đo GF-AAS với lò graphit được xử lý nhiệt với đĩa đệm (platform) xác định Cu, Pb [7] Bảng 3. Điều kiện đo F-AAS xác định Zn [2] VÕ THỊ NGỌC CHIẾN và cs. 32 A = 0,0228C + 0,0273 với R = 0,9992. Trong đó C(ppb) là nồng độ CuII trong mẫu và A là độ hấp thụ. Đồ thị đường chuẩn được biểu diễn ở hình 1. Hình 1. Đồ thị đường chuẩn xác định CuII Tương tự, chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn PbII có nồng độ 5; 10; 20; 30; 50 ppb, dung dịch chuẩn ZnII có nồng độ 0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0 ppm, tiến hành đo độ hấp thụ của các dãy dung dịch chuẩn này. Kết quả thực nghiệm sau khi xử lí thống kê, nhận được phương trình đường chuẩn của PbII có dạng: A = 0,0144 C + 0,0870 với R = 0,9972; của ZnII có dạng A = 0,4092 C + 0,0043 với R = 0,9998. * Khảo sát giới hạn định lượng của các phép đo Để xác định LOD và độ nhạy của phương pháp, chúng tôi áp dụng quy tắc 3σ [8]. Kết quả thu được ở bảng 4. Bảng 4. Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn A= bC + a MeII a b Sy LOD, ppm LOQ, ppm CuII -0,0273 0,0228 0,0766 0,0011 0,0037 PbII 0,0870 0,0144 0,0222 0,0046 0,0153 ZnII 0,0043 0,4092 0,0077 0,0565 0,1883 3.2. Khảo sát sơ bộ hàm lượng CuII, PbII, ZnII trong mẫu phân tích và đánh giá độ lặp lại, độ đúng của phương pháp * Khảo sát sơ bộ hàm lượng CuII, PbII, ZnII trong mẫu phân tích Kết quả khảo sát sơ bộ hàm lượng CuII, PbII, ZnII trong 16 mẫu Hàu ở trong các dung dịch A cho kết quả là: Cu trong khoảng 0,135 ÷ 0,467 (ppm); Pb 0,017÷ 0,048 (ppm); Zn 32,251 ÷ 65,492 (ppm). Kết quả khảo sát cho thấy hàm lượng các kim loại trong các mẫu Hàu đều lớn hơn LOQ nên không cần làm giàu mẫu. Hàm lượng các kim loại trong dung dịch A lớn nên phải pha loãng 10 lần để định lượng CuII; 2 lần để định lượng PbII và 50 lần để định lượng ZnII. 5 10 15 20 25 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6A C (ppb) XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Cu(II), Pb(II), Zn(II) TRONG HÀU Ở VÙNG QUÁN HÀU... 33 * Đánh giá độ đúng và độ lặp lại của phương pháp AAS Để đánh giá độ lặp lại và độ đúng của phương pháp F-AAS và GF-AAS, chúng tôi đã tiến hành phân tích 4 mẫu Hàu, rồi tiến hành thêm chuẩn CuII, PbII, ZnII vào 4 mẫu đó, và tiến hành phân tích lại. Các kết quả cho thấy, phương pháp F-AAS và GF-AAS khi phân tích mẫu Hàu đạt độ lặp lại tương đối tốt RSD < 6,3% và độ thu hồi đạt được 97,6 ÷ 100,4 % đối với Cu; 93,5 ÷ 102,2% đối với Pb và 98,7 ÷ 100,3% đối với Zn. 3.3. Xác định hàm lượng MeII trong mẫu thực Áp dụng các điều kiện thí nghiệm thích hợp, tiến hành phân tích CuII, PbII, ZnII trong các mẫu Hàu tươi và khô kết quả được đưa ra ở bảng 5. Bảng 5. Kết quả phân tích MeII trong Hàu ở vùng Quán Hàu tỉnh Quảng Bình Mẫu Hàm lượng MeII trong mẫu Hàu Độ ẩm, % µg/g tươi µg/g khô CuII PbII ZnII CuII PbII ZnII H11 1,47 0,31 480,0 10,35 2,18 3380,3 85,8 H12 2,38 0,31 520,2 13,68 1,78 2988,5 82,6 H13 2,11 0,26 442,1 12,95 1,69 2712,3 83,7 H14 1,56 0,30 313,2 10,2 1,96 2496,7 84,7 H21 1,93 0,25 382,0 11,77 1,52 2329,3 83,6 H22 1,63 0,20 414,6 10,32 1,27 2624,1 84,2 H23 1,84 0,46 333,4 11,43 2,86 2070,8 83,9 H24 2,33 0,20 510,0 16,29 1,40 3566,4 85,7 H31 3,31 0,33 491,6 19,59 1,95 2908,9 83,1 H32 1,61 0,44 415,6 8,99 2,46 2321,8 82,1 H33 3,80 0,26 651,5 19,69 1,35 3375,7 80,7 H34 2,28 0,31 388,4 11,46 1,56 1951,8 80,1 H41 1,73 0,32 427,0 8,74 1,62 2156,6 80,2 H42 3,42 0,38 475,2 16,77 1,86 2329,4 79,6 H43 1,56 0,29 385,0 8,13 1,51 2005,2 80,8 H44 3,39 0,45 681,0 17,39 2,31 3492,3 80,5 Từ kết quả thu được ở bảng 5 cho thấy: hàm lượng kim loại độc PbII trong Hàu ở vùng Quán Hàu tỉnh Quảng Bình so với một số loài nhuyễn thể thân mềm ở một số vùng trên thế giới hầu như không khác nhau nhiều còn hàm lượng kẽm cao hơn rất nhiều lần. Hàm lượng của PbII trong 16 mẫu Hàu đem phân tích thấp hơn nhiều so với các tiêu chuẩn cho phép về an toàn thực phẩm của Châu Âu (2001) đối với Pb là 1,5 µg/g tươi; tiêu chuẩn Australia - New Zealand (2003) đối với Pb là 2,0 µg/g tươi [10]; tiêu chuẩn Việt Nam (28 TCN 193 :2004) đối với Pb là 1,5 µg/g tươi [4]. VÕ THỊ NGỌC CHIẾN và cs. 34 3.4. Đánh giá sự tích luỹ hàm lượng CuII, PbII, ZnII trong Hàu Kết quả phân tích hàm lượng MeII trong Hàu được nêu ở bảng 5. Từ đó xác định được khoảng biến động (min ÷ max), trung vị (median), giá trị trung bình (Me), độ lệch chuẩn (S ) cho thấy: giá trị trung bình của CuII, PbII giữa các mẫu Hàu ở các tháng 1, 2, 5, 6/2009 chênh lệch nhau nhưng không đáng kể, còn giá trị trung bình của ZnII thì có sự chênh lệch rõ giữa các mùa, tháng 1, 2 thì hàm lượng thấp hơn còn tháng 5, 6 thì cao hơn. Điều này có thể khẳng định Hàu là một loài nhuyễn thể thân mềm hai mảnh vỏ có khả năng tích luỹ ZnII tốt . 4. KẾT LUẬN • Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit (GF-AAS) được áp dụng để xác định CuII và PbII và phương pháp hấp thụ ngọn lửa (F-AAS) được áp dụng xác định ZnII trong Hàu ở vùng Quán Hàu, Quảng Bình có độ lặp lại và độ chính xác cao, giới hạn phát hiện thấp. • Kết quả phân tích các mẫu Hàu ở vùng Quán Hàu, Quảng Bình cho thấy hàm lượng của PbII trong các mẫu đều nhỏ hơn các tiêu chuẩn cho phép về an toàn thực phẩm của Châu Âu (2001) đối với Pb là 1,5 µg/g tươi; tiêu chuẩn Australia - New Zealand (2003) đối với Pb là 2,0 µg/g tươi; tiêu chuẩn Việt Nam (28 TCN 193 :2004) đối với Pb là 1,5 µg/g tươi. Còn hàm lượng ZnII cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Hợp, Angus McEwin (2007), Đánh giá môi trường đầm phá Tam Giang - Cầu Hai, Báo cáo chuyên đề thuộc dự án hỗ trợ kỹ thuật ADBT 4644 ở Thừa Thiên Huế. [2] Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội. [3] Nguyễn Thị Hải Lý (2002), Đặc điểm sinh học và sinh thái Vẹm Xanh Perna viridis L. tại đầm An Cư, Lăng Cô, Thừa Thiên Huế, Luận văn Thạc sỹ Sinh học, Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế. [4] 28 TCN 193:2004, Vùng thu hoạch nhuyễn thể hai mảnh vỏ. Điều kiện đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, 2005. [5] Ngô Văn Tứ, Nguyễn Kim Quốc Việt (2009), Phương pháp von-ampe hoà tan anot xác định đồng thời PbII, CdII, ZnII trong Vẹm Xanh ở đầm Lăng Cô - Thừa Thiên Huế, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, Số 50, tr. 155-163. [6] Nguyễn Kim Quốc Việt (2008), Phương pháp von-ampe hoà tan anot xác định đồng thời PbII, CdII, ZnII trong Vẹm Xanh ở đầm Lăng Cô - Thừa Thiên Huế, Luận văn Thạc sĩ hoá học, ĐHSP Huế. [7] Antonio Moreda Pineiro, Pilar bermejo Barrera, Jorge Moreda Pineiro and Adeia Bermejo (1998), Usefulness of the chemical modification and the multi-injection technique approaches in the electrothermal atomic absorption spectrometric determination of Ag, As, Cd, Cr, Hg, Ni, Cu and Pb in sea - water, Journal of Analytical Atomic spectrosmetry, Vol. 13, pp. 777-786. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Cu(II), Pb(II), Zn(II) TRONG HÀU Ở VÙNG QUÁN HÀU... 35 [8] Gustavo González A, Ángeles Herrador M (2007), A practical guide to analytical method validation, including measurement uncertainty and accuracy profiles, Trends in Analytical Chemistry, Vol. 26, No. 3. [9] Clinio Locatelli (2000), Proposal of new analytical procedures for heavy metal determinations in mussels, clams and fishes, Food Additives and Contaminants, Vol. 17, No. 9, pp. 769-774. [10] José Usero, José Morillo, Ignacio Gracia (2005), Heavy metal concentrations in molluscs from the Atlantic coast of southern Spain, Chemosphere, 59, pp. 1175- 1181. Title: DEFINING THE CONTENT OF Cu(II), Pb(II), Zn(II) IN THE OYSTER OF THE QUAN HAU - QUANG BINH PROVINCE Abstract: The spectrum method of absorbing atoms in the granite kiln is used to identify Cu and Pb and the fire-absorbing method is used to identify Zn in the Oyster in Quan Hau, Quang Binh. These methods have the retrieval from 93,5÷ 102,2% and the discovery limit from 1,1÷ 56,5 ppb. The analysis results show that the average content ( g /µ g) of the metal in the Oyster as follows: with CuII from 1,88± 0,25 to 2,75± 0,57; PbII from 0,28± 0,07 to 0,36± 0,04, ZnII from 410,0± 43,0 to 492,1 ± 75,8. The content of PbII is lower than the allowance standards of Europe, Australia, New Zealand and Vietnam. And the content of ZnII is very high. TS. NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế. ThS. VÕ THỊ NGỌC CHIẾN Trường THPT Đào Duy Từ, Đồng Hới, Quảng Bình. ThS. QUÁCH NGUYỄN KHÁNH NGUYÊN Tốt nghiệp Thạc sĩ tại Trường Đại học Khác Cốp, Ukraina.