ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HÀ TIẾN LƢỢNG PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Pb, Cd VÀ Zn TRONG SỮA BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHA LOÃNG ĐỒNG VỊ ICP-MS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HÀ TIẾN LƢỢNG PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Pb, Cd VÀ Zn TRONG SỮA BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHA LỖNG ĐỒNG VỊ ICP-MS Chun ngành: Hóa phân tích Mã số : 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ HUỆ Hà Nội - Năm 2014 LỜ I CẢ M ƠN Với lòng biết ơn chân thành sâu sắ c , em xin cảm ơn cô PGS TS Nguyễn Thi ̣ Huê ̣, Viện Công nghệ môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn , tạo điều kiện cho em suốt trình thực tập làm luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn PGS TS Tạ Thị Thảo cùng thầy cô tro ng bộ môn Hóa phân tích truyền thụ kiến thức quý báo tạo điều kiện giúp đỡ em suốt quá trình học tập và nghiên cứu Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đế n ThS Vũ Văn Tú , ThS Phạm Hải Long cùng anh chi ̣ em phòng phân tích chấ t lượng môi trường – Viê ̣n Công nghê ̣ môi trường – Viê ̣n Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam , đã động viên , giúp đỡ suố t quá trình làm thực nghiê ̣m Cuối cùng xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường THPT Nho Quan A, bạn đồng nghiệp, gia đình bạn bè, người quan tâm giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2014 Học viên cao học Hà Tiến Lƣợng MỤC LỤC MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………… Chƣơng TỔNG QUAN ……………………………………………………… 1.1 Thành phần hóa học sữa ………………………………………… 1.2 Tình hình nhiễm kim loại Pb, Cd Za sản phẩm tiêu dùng (thực phẩm) Việt Nam ………………………………………………………………… 1.3 Trạng thái tự nhiên số tính chất lý, hóa Pb, Cd Zn 1.3.1 Trạng thái tự nhiên kim loại Pb, Cd Zn ……………………… 1.3.2 Một số tính chất lý, hóa Pb, Cd Zn………………………… 1.3.2.1 Tính chất vật lý Pb, Cd Zn…………………………………… 1.3.2.2 Một số tính chất hóa học Pb, Cd Zn ………………………… 1.4 Vai trò nguyên tố Pb, Cd Zn người ………………… 1.4.1 Độc tính Pb ………………………………………………………… 1.4.2 Độc tính Cd ………………………………………………………… 11 1.4.3 Chức sinh học Zn …………………………………………………… 12 1.4.4 Giới hạn tối đa cho phép kim loại thực phẩm ………………… 13 1.5 Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng ………………… 17 1.5.1 Các phương pháp phân tích quang học …………………………… 17 1.5.1.1 Phương pháp huỳnh quang …………………………………… 17 1.5.1.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS ………………… 18 1.5.1.3 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES …………………… 19 1.5.1.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS …………………… 20 1.5.2 Các phương pháp phân tích điện hố …………………………………… 21 1.5.2.1 Phương pháp cực phổ ………………………………………… 21 1.5.2.2 phương pháp Von-Ampe hòa tan …………………………………… 22 1.5.3 Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) ……………… 23 1.5.4 Kỹ thuật pha loãng đồng vị ……………………………………………… 28 1.6 Các phương pháp sử lý mẫu thực phẩm để xác định kim loại ……………… 32 1.6.1 Nguyên tắc sử lý mẫu …………………………………………………… 32 1.6.2 Phương pháp tách chiết, làm giàu dung môi 33 1.6.3 Một số phương pháp sử lý mẫu sữa xác định hàm lượng kim loại nặng … 34 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 36 2.1 Mục tiêu nghiên cứu …………………………………………………… 36 2.2 Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu …………………………… 36 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu ……………………………………………… 36 2.2.2 Nội dung nghiên cứu 36 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu ………………………………………………… 37 2.3 Hóa chất, dụng cụ thiết bị ………………………………………………… 38 2.4 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu ……………………………… 42 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Khảo xát lựa chọn điều kiện tối ưu thiết bị ICP-MS …………… 43 3.1.1 Chuẩn hóa số khối – Tunning …………………………………………… 43 3.1.2 Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí ……………………………………… 44 3.1.3 Khảo sát nguồn lượng (ICP) ……………………………………… 45 3.1.4 Khảo sát điều khiển thấu kính điện tử - ion ………………………… 46 3.1.5 Khảo sát thời gian phân tích mẫu ………………………………… 46 3.1.6 Khảo sát thời gian rửa mẫu ………………………………………… 48 3.2 Nghiên cứu phân hủy mẫu …………………………………………………… 49 3.2.1 Nghiên cứu hỗn hơ ̣p chấ t phân hủy mẫu sữa …………………………… 49 3.2.2 Nghiên cứu lươ ̣ng hỗn hơ ̣p chấ t phân hủy mẫu sữa ……………… 53 3.2.3 Nghiên cứu nhiê ̣t đô ̣ phân hủy mẫu sữa ………………………………… 54 3.3 Khảo sát lượng đồng vị thêm vào phù hợp cho phân tích mẫu sữa ………… 55 3.4 Đánh giá ảnh hưởng ion kim loại khác mẫu đến trình xác định Pb, Cd Zn 58 3.5 Đánh giá phương pháp phân tích …………………………………………… 61 3.5.1 Khoảng tuyến tính đường chuẩn ……………………………………… 61 3.5.2 Giới hạn phát giới hạn định lượng ……………………………… 62 3.5.3 Đánh giá hiệu suất thu hồi độ lập lại phương pháp ……………… 63 3.6 So sánh kết phân tích mẫu chuẩn mẫu thực ba kỹ thuật …… 65 3.7 Phân tích mẫu chuẩn cơng nhận ……………………………………… 66 3.8 Quy trình phân tích mẫu thực tế ……………………………………… 66 3.9 Kết phân tích mẫu thực tế ……………………………………………… 67 Chƣơng 4: KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số tính chất vật lý nguyên tố chì, cadimi kẽm ………… Bảng 1.2 Mức giới hạn tối đa cho phép kim loại thực phẩm …………… 14 Bảng 1.3 Giới hạn cho phép số kim loại nặng sữa ………………… 16 Bảng 1.4 Giới hạn rủi ro số kim loại nặng 17 Bảng 1.5 So sánh khả phát kỹ thuật phân tích ………………… 28 Bảng 1.6 Nguyên tố, số khối, tỷ lệ đồng vị yếu tố ảnh hưởng trùng số 30 khối Bảng 3.1 Kết khảo sát tốc độ khí sol hóa mẫu ……………………………… 44 Bảng 3.2 Kết khảo sát công suất máy phát cao tần …………………………… 45 Bảng 3.3 Kết khảo sát thời gian phân tích …………………………………… 47 Bảng 3.4 Kết khảo sát thời gian rửa mẫu ……………………………… 48 Bảng 3.5 Các điều kiện phân tích tối ưu thiết bị ICP-MS …………………… 49 Bảng 3.6 Kết khảo sát loại axit cho trình xử lí mẫu hệ hở …………… 50 Bảng 3.7 Kết khảo sát loại axit cho q trình xử lí mẫu hệ kín ………… 52 Bảng 3.8 Kết khảo sát ảnh hưởng của lươ ̣ng hỗn hơ ̣p phân hủy ……………… 54 Bảng 3.9 Kết khảo sát ảnh hưởng của nhiê ̣t đô ̣ phân hủy …………………… 55 Bảng 3.10 Kết phân tić h mô ̣t số mẫu sữ a ICP-MS ……………………… 55 Bảng 3.11 Kết khảo sát lươ ̣ng đồ ng vi ̣……………………………………… 57 Bảng 3.12 Kết phân tích thành phần ảnh hưởng mẫu …………… 58 Bảng 3.13 Nồng độ ion ảnh hưởng …………………………………………… 59 Bảng 3.14 Kết khảo sát ảnh hưởng ion kim loại mẫu … 60 Bảng 3.15 Kết xác định LOD LOQ Pb, Cd Zn …………………… 63 Bảng 3.16 Kết đánh giá hiệu suất thu hồi phương pháp ………………… 64 Bảng 3.17 Kết đánh giá độ lập lại phương pháp ………………………… 64 Bảng 3.18 Kết phân tích mẫu chuẩ n so sánh kỹ thuật ………………… 65 Bảng 3.19 Kết phân tích mẫu thực kỹ thuật …………………………… 66 Bảng 3.20 Kết phân tích mẫu chuẩn cơng nhận ………………………… 66 Bảng 3.21 Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng mẫu sữa bột 68 Bảng 3.22 Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng mẫu sữa nước 69 Bảng 3.23 Danh sách mẫu có hàm lượng Pb vượt quy định 69 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam ICP-MS Phương pháp cảm ứng cao tần ghép nối khối phổ (Inductively Coupled Plasma emission Mass Spectrometry) ID-ICP-MS Phương pháp pha loãng đồng vị thiết bị cảm ứng cao tần ghép nối khối phổ (Isotope Dilution Inductively Coupled Plasma emission Mass Spectrometry) GFA-AAS Phương pháp hấp thụ nguyên tử sử du ̣ng kỹ thuâ ̣t nguyên tử hóa lò nhiệt điện (Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry) F-AAS UV-VIS Phương pháp hấ p thu ̣ nguyên tử sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa lửa (Flame Atomic Absorption Spectrometry) Phương pháp trắc quang (Ultraviolet Visible Spectrometry) AAS Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrometry) ICP-AES Phương pháp quang phổ phát xạ plasma (Inductively Coupled Plasma atomic Emission Spectroscopy) AES Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (Atomic Emission Spectrometry) LOD Giới hạn phát (Limit of Detection) LOQ Giới hạn định lượng (Limit of Quantitation) RSD Độ lặp lại tương đối (Relative Standard Deviation) WHO Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization) FAO Tổ chức nông lương thế giới (Food and Agriculture Organization) MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, có gia tăng nhiễm kim loại nặng độc hại chì, cadimi, kẽm, thủy ngân, đồng … lương thực thực phẩm Ô nhiễm chất hóa học, hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón, chất phụ gia liên quan đến sản phẩm tiêu dùng ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người môi trường Các nguyên tố vi lượng chì, cadimi, đồng, kẽm thành phần cần thể, dư thừa thiếu hụt gây số bệnh bệnh Schizophrenia, bệnh Willson hay biểu tím tái người ngất xiủ đột ngột nhiễm độc chì,… Sữa thực phẩm quan trọng có nguồn gốc từ động vật, có hầu hết chất dinh dưỡng cần thiết cho thể, đặc biệt cho trẻ sơ sinh người già Tuy nhiên nhu cầu tiêu thụ sản phẩm sữa ngày gia tăng nên có số loại sữa không đủ chất lượng, hàm lượng số kim loại nặng sữa cao mức cho phép Để đánh giá xác tượng sản phẩm sữa, người ta phải sử dụng số thiết bị đo có độ xác cao để phân tích AAS, AES, ICP-AES, UV-VIS, ICP-MS … hàm lượng chúng nhỏ (dạng vết) Trong ICP-MS có tính ưu việt phương pháp khác khả phân tích nhanh, phân tích đồng thời nhiều nguyên tố kim loại dạng vết mẫu với độ xác cao, bị ảnh hưởng nguyên tố khác Bằng kĩ thuật pha lỗng đồng vị ICP-MS xác định xác nồng độ kim loại mẫu Để xác định thật xác lượng vết ion kim loại chì, cadimi kẽm sữa, việc xây dựng quy trình phân tích hồn thiện từ q trình chuẩn bị mẫu, xử lý mẫu phép phân tích cần thiết Chính đề tài “Phân tích xác định hàm lƣợng Pb, Cd Zn sữa phƣơng pháp pha loãng đồng ICP-MS” lựa chọn Nội dung chính luận văn gồm phần sau:  Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ưu trình xử lý mẫu để định lượng kim loại chì, cadimi kẽm sữa  Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ưu thiết bị ICP-MS để kết phân tích nồng độ chì, cadimi kẽm đạt độ xác cao phương pháp pha lỗng đồng vị  Nghiên cứu khảo sát điều kiện ảnh hưởng đến q trình phân tích ngun tố kim loại nói  Đưa quy trình phân tích chì, cadimi kẽm sữa phương pháp pha loãng đồng vị thiết bị ICP-MS  Áp dụng phân tích số đối tượng mẫu thực tế Từ (7) xác định hàm lượng đồng vị mẫu là: Cd= 114 Cd tính hàm lượng Cd 114 Cd x100 28,86 * Vơi nguyên tố Zn: - Tỉ lệ đồng vị tự nhiên 66Zn 27,81% - Tỉ lệ đồng vị tự nhiên 68Zn 18,56% Ta có: 68 Zn/66Zn = 0,667 (8) Khi thêm lượng đồng vị 68Zn u vào mẫu tỉ lệ (68Zn+u)/66Zn = v (9) Từ (8) (9) có: 0,6674 + u/66Zn = v (10) Từ (10) xác định hàm lượng đồng vị mẫu là: Zn= 66 Zn tính hàm lượng Zn 66 Zn x100 27,81 3.5.2 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng Giới hạn phát (LOD) hay giới hạn định tính định nghĩa nồng độ nhỏ chất phân tích mà thiết bị phân tích cịn cho tín hiệu phân tích khác với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu Giới hạn định lượng (LOQ) nồng độ nhỏ mà thiết bị đo cho phép định lượng với độ xác 95% Đối với hệ thống ICP-MS, LOD LOQ tính theo công thức: LOD = 3S CSTD I std  I blank (1) LOQ = 10S C S TD I s td  I b la n k (2) Trong đó: S: độ lệch chuẩn mẫu trắng C STD : Nồng độ mẫu chuẩn I std : Tín hiệu trung bình mẫu chuẩn (số đếm/giây, cps) I black : Tín hiệu trung bình mẫu trắng (số đếm/giây, cps) Như để xác định LOD LOQ phép đo, ta tiến hành đo lặp lại mẫu trắng 10 lần tính độ lệch chuẩn theo cơng thức: 62 S =  (I i  I b la n k) n 1 (3) Trong đó: I i : Tín hiệu mẫu trắng đo lần thứ i I blank : Giá trị trung bình tín hiệu mẫu trắng n lần đo lặp n: Số lần đo lặp Để xác định giới hạn phát phương pháp kim loại chì , cadimi kẽm chúng tơi pha dung dịch chuẩn có nồng độ Pb 0,2 ppb, Cd 0,1 ppb Zn 5,0 ppb từ dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 ppm, Cd 1000 ppm Zn 1000 ppm Tiến hành đo lặp 07 lần thiết bị ICP-MS với 07 mẫu trắng thu tín hiệu cường độ (cps) Tính số đếm trung bình thay số liệu vào cơng thức (1), (2), (3) ta tính giá trị LOD LOQ Kết bảng 3.9: Bảng 3.9 Kết quả xác định LOD LOQ Pb, Cd Zn Nồng độ Tín hiệu Tín hiệu Độ lệch chuẩn mẫu trắng mẫu chuẩn chuẩn (S) (ppb) Iblank (cps) Istand (cps) STDEV Pb 0,2 64,43 2011,71 Cd 0,1 11,71 Zn 5,0 97,71 Nguyên tố LOD LOQ (ppt) (ppt) 2,44 0,75 2,5 285,71 1,80 1,97 6,6 11418,28 14,50 19,0 64,0 Kết tính tốn cho thấy giới hạn phát (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) phép đo ICP-MS đối nguyên tố nhỏ (cỡ 10-12g/ml) Như phương pháp hoàn toàn phù hợp cho việc phân tích lượng vết siêu vết 3.5.3 Đánh giá hiệu suất thu hồi độ lập lại phƣơng pháp Nhằm đánh giá độ độ xác quy trình phân tích, tiến hành khảo sát hiệu suất thu hồi độ lặp lại phương pháp Hiệu suất thu hồi độ lập lại phương pháp thực cách thêm 25L dung dịch chuẩn hỗn hợp Pb 5,0 ppm, Cd 0,5 ppm Zn 100 ppm vào mẫu sữa Physiolac (Sd16) tiến hành sử lý mẫu hỗn hợp axit HNO3 đặc H2O2 lị 63 vi sóng, thể tích định mức cuối 25 mL, sau đo lập 07 lần phương pháp pha loãng đồng vị ICP-MS - Hiệu suất thu hồi tính theo cơng thức sau: H(%)= 100%(Ccó thêm chuẩn - Cnền)/Cchuẩn thêm vào [20] - Độ lập lại đánh giá thông qua độ lệch chuẩn tương đối theo công thức sau: RSD= S x100%; C S=  (C - C) i n-1 ; n  Ci n i=1 C= [20] Với: S: độ lệch chuẩn Ci: hàm lượng chất phân tích quan sát lần phân tích thứ i C : hàm lượng trung bình chất phân tích quan sát sau n lần lặp lại Nếu RSD nhỏ phương pháp có độ lặp lại tốt Kết khảo sát tóm tắt bảng 3.16 bảng 3.17 sau: Bảng 3.16 Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi phương pháp Mẫu thử Số lần lập lại Sd16 Nguyên Nồng độ Nồng độ tố thêm vào mẫu (ppb) thực (ppb) 07 Nồng độ xác định đƣợc (ppb) Hiệu suất thu hồi H (%) Pb 5,0 4,90 9,21 86,2 Cd 0,5 0,4 0,92 104 Zn 100 901,43 996,14 94,7 Bảng 3.17 Kết quả đánh giá độ lập lại phương pháp Nồng độ (ppb) Nguyên tố Độ lệch chuẩn (S) Độ lệch chuẩn tƣơng đối C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C Pb 4,9 4.8 4,9 5,0 5,0 4,8 4,9 4,9 0,082 1,67 Cd 0,41 0,41 0,40 0,39 0,40 0,41 0,40 0,40 0,0075 1,87 Zn 881,00 923,58 915,8 887,31 886,21 908,71 907,77 901,43 6,852 0,76 64 RSD (%) Như vậy, bảng 3.16 3.17 cho thấy hiệu suất thu hồi phương pháp cao (86-104%) ứng với mức nồng độ từ 0,5 đến 100μg/L, độ lặp lại tốt (RSD < 5%) Phương pháp có độ độ xác cao Kết luận: Các kết khảo sát rằng, phương pháp pha lỗng đồng vị thiết bị đo ICP-MS có giới hạn phát giới hạn định lượng nhỏ, khoảng tuyến tính rộng độ ổn định cao Vì phương pháp pha lỗng đồng vị thiết bị ICP-MS (ID – ICP - MS) phương pháp tốt để phân tích, xác định hàm lượng vết siêu vết kim loại nặng mẫu sữa 3.6 So sánh kết phân tích mẫu chuẩn mẫu thực ba kỹ thuật Chuẩn bị 07 mẫu chuẩn có nồ ng đô ̣ : Mẫu chuẩ n có nồ ng đô ̣ các nguyên tố sau: 0,002 mg/L Pb; 0,001 mg/L Cd 0,005 mg/L Zn Bảng 3.18 Kết quả phân tích mẫu chuẩn so sánh giữa kỹ thuật Phƣơng pháp phân tích ID -ICP-MS ICP-MS GF-AAS Nguyên tố Nồng độ chuẩn (ppb) Sai số tƣơng đối (%) 2,0 Nồng độ xác định đƣợc (ppb) 1,94 - 3,0 Độ lệch chuẩn tƣơng đối RSD (%) 0,19 Pb Cd 1,0 0,98 - 2,0 0,21 Zn 5,0 5,2 + 4,0 0,24 Pb 2,0 2,12 + 6,0 3,3 Cd 1,0 0,95 - 5,0 3,6 Zn 5,0 5,6 +12,0 5,8 Pb 2,0 2,5 + 25,0 6,3 Cd 1,0 0,92 - 8,0 5,8 Zn 5,0 6,7 + 34,0 7,3  Nhận xét: Bảng kết cho thấy; kỹ thuật pha loãng đồng vị ID -ICP-MS có đô ̣ chin ́ h xác và đô ̣ lă ̣p la ̣i tố t phân tích mẫu chuẩ n Chuẩn bị 01 mẫu thực phân hủy và phân tić h lă ̣p la ̣i tích trên: Kế t quả phân tić h lă ̣p la ̣i sau: 65 07 lầ n kỹ thuật phân Bảng 3.19 Kết quả phân tích mẫu thực giữa kỹ thuật Kỹ thuật ID-ICP-MS Kỹ thuật ICP-MS Kỹ thuật GF-AAS RSD (%) RSD (%) RSD (%) Pb 0,75 4,2 16,9 Cd 0,63 5,3 9,5 Zn 1,83 7,9 17,9 Kim loại  Nhận xét: Bảng kế t quả cho thấy , kỹ thuật pha loãng đồng vị ID -ICP-MS có đô ̣ lă ̣p la ̣i tố t phân tić h mẫu thực 3.7 Phân tích mẫu chuẩn đƣợc công nhận Để đánh giá phương pháp , mẫu chuẩ n đươ ̣c công nhâ ̣n ERM-BD151 đã đươ ̣c phân tích thu kết sau: Bảng 3.20 Kết quả phân tích mẫu chuẩn được công nhận Kế t quả phân tích (ID-ICP-MS) Giá trị đƣợc công nhận(ERM-BD151) mg/Kg mg/Kg Pb 0,210 0,207±0,014 Cd 0,109 0,106±0,013 Zn 45,63 44,9±2,3 Kim loại Bảng 3.20 cho thấy, kết phân tích nằm giới hạn cho phép Như vâ ̣y, kỹ thuật đo pha loãng đồng vị ICP -MS đảm bảo cho kế t quả tố t với mẫu chuẩ n đươ ̣c công nhâ ̣n 3.8 Quy trình phân tích mẫu thực tế Quy trình sử lý phân tích mẫu sữa bột, sữa nước thực theo sở đồ đây: 66 Chuẩ n bi mẫ ̣ u Chuẩ n bi thiế t bi ̣ ̣ Chuẩ n bi thiÕt thiế t bị bi Bật Bật máy tÝnh Cân 0,2 Chuẩ gam n bi sữamẫ ̣ bôụt hoă ̣c 10 mL sữa tươi Thêm mL HNO3:H2O2 (4:1) cho mẫu sữa bô ̣t Thêm mL HNO3:H2O2 (4:1) cho mẫu sữa tươi Kế t nố i máy Thêm lươ ̣ng đồ ng vi ̣ 110Cd, 207Pb, 68Zn để đinh ̣ mức thành 25 mL các đồ ng vi ̣có nồ ng đô ̣ tương ứng là 0,1; 1; 1000 ppb Chuẩ n hóa thiế t bi ̣ Cài đặt phƣơng pháp Phân hủy lò vi sóng: Tăng nhiệt độ lên 140oC vòng 10 phút Tăng nhiệt độ lên 160oC vòng 10 phút Hạ nhiệt độ xuống 50oC Sau để nguội tới nhiệt độ phịng Cài đặt chƣơng trình đo (khoảng giờ) Đinh ̣ mức tới 25 mL Chun mÉu vµo khay Đặt khay mẫu vào bô ̣ đƣa mẫu tƣ ̣ ̣ng Kích hoạt đo Hình 3.9 Sơ đồ quy trình sử lý, phân tích mẫu sữa bột sữa nước 3.9 Kết phân tích mẫu thực tế Chúng tơi sử dụng quy trình phá mẫu chọn để phân tích đồng thời kim loại nặng Pb, Cd Zn mẫu sữa Kết quy mg kim loại/kg mẫu mẫu sữa bột mg kim loại/L dung dịch mẫu mẫu sữa nước Sau kết phân tích 20 mẫu sữa bột 09 mẫu sữa nước: 67 Bảng 3.21 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng mẫu sữa bột Mẫu Sữa bột STT KHM Nồng độ kim loại (mg/Kg) Pb Cd Zn Sd1 0,16 0,105 32,36 Sd2 0,15 0,012 30,91 Sd3 0,20 0,010 28,16 Sd4a 0,12 0,0064 32,16 Sd4b 0,074 0,0033 28,63 Sd5a 0,23 0,0094 37,92 Sd5b 0,11 0,0071 36,65 Sd6 0,17 0,0062 31,99 Sd7 0,20 0,0093 24,88 10 Sd8 0,21 0,0035 30,61 11 Sd9 0,33 0,015 68,69 12 Sd10 0,15 0,0071 32,74 13 Sd11 0,15 0,011 39,87 14 Sd12 0,17 0,014 41,41 15 Sd13 0,23 0,014 40,54 16 Sd14 0,12 0,057 14,55 17 Sd15 0,13 0,051 28,78 18 Sd16 0,15 0,052 25,94 19 Sd17 0,13 0,055 57,29 20 Sd18 0,12 0,056 37,48 0,165 0,025 35,08 Trung bình (Trong mẫu Sd4a, Sd4b, Sd5a Sd5b loại sữa lấy địa điểm khác địa bàn TP Hà Nội) 68 Bảng 3.22 Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng mẫu sữa nước Mẫu STT KHM Nồng độ kim loại (mg/L) Pb Cd Zn Sf1 0,020 0,002 5,79 Sf2 0,012 0,002 7,60 Sf3 0,033 0,014 4,51 Sf4 0,014 0,0017 7,69 Sữa Sf5 0,016 0,0018 2,98 nước Sf6 0,016 0,0013 2,57 Sf7 0,018 0,0014 6,87 Sf8 0,018 0,0047 5,18 Sf9 0,0092 0,0026 2,30 0,017 0,0035 5,05 Trung bình  Nhận xét: Theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng sữa sản phẩm từ sữa sau: Với Pb 0.02 mg/kg (mg/L), Cd 1,0 mg/kg (mg/L) (QCVN 8-2:2011 BYT) So sánh kết phân tích mẫu thu bảng 3.21, bảng 3.22 quy định Bộ Y Tế ta thấy, mẫu sữa bột mẫu sữa nước có hàm lượng Pb vượt giới hạn cho phép, lại hàm lượng Cd mẫu sữa nhỏ giới hạn cho phép hàm lượng Zn mẫu sữa hầu hết phù hợp với hàm lượng nghi bao bì nhà sản xuất Hàm lượng kim loại Pb vượt mức cho phép bảng Bảng 3.23 Danh sách mẫu có hàm lượng Pb vượt quy định Nồng độ mẫu Số lần vƣợt giới (mg/kg mg/L) hạn cho phép Pb 0,16 Sd2 Pb 0,15 7,5 Sd3 Pb 0,20 10 Sd4a Pb 0,12 Sd4b Pb 0,074 3,7 STT Mẫu Kim loại Sd1 69 Sd5a Pb 0,23 11,5 Sd5b Pb 0,11 5,5 Sd6 Pb 0,17 8,5 Sd7 Pb 0,20 10 10 Sd8 Pb 0,21 10,5 11 Sd9 Pb 0,33 16,5 12 Sd10 Pb 0,15 7,5 13 Sd11 Pb 0,15 7,5 14 Sd12 Pb 0,17 8,5 15 Sd13 Pb 0,23 11,5 16 Sd14 Pb 0,12 17 Sd15 Pb 0,13 6,5 18 Sd16 Pb 0,15 7,5 19 Sd17 Pb 0,13 6,5 20 Sd18 Pb 21 Sf3 Pb 0,12 0,03 1,5 Trung bình Pb 0,158 7,9  Kết luận: Qua khảo sát số mẫu sữa bột sữa nước lấy địa bàn TP Hà Nội ta thấy có số mẫu có hàm lượng Pb vượt quy định cho phép Bộ Y tế, theo bảng 3.23 mẫu cao vượt quy định 16,5 lần mẫu thấp vượt quy định 1,5 lần trung bình vướt quy định 7,9 lần Tuy nhiên kết luận tất mẫu sữa loại có hàm lượng kim loại Pb vượt quy định Nhưng qua thấy thị trường có số loại sữa bị nhiễm kim loại nặng mức độ khác Muốn có kết xác mức độ nhiễm kim loại nặng thực phẩm sữa cần phải tiến hành điều tra, nghiên cứu diện rộng với nhiều loại sữa, nhiều nguồn xuất sứ, vùng miền khác Đồng thời nghiên cứu trình nhiễm kim loại nặng vào thực phẩm (sữa) để có biện pháp phịng ngừa kiểm sốt 70 Chƣơng 4: KẾT LUẬN Q trình nghiên cứu thực đề tài, thu kết sau: Đã khảo sát điều kiện tối ưu cho trình phân tích ngun tố chì, cadimi, kẽm theo phương pháp pha loãng đồng vị thiết bị ICP-MS tìm tốc độ khí cho sol hố mẫu 0,5 l/phút, công suất máy phát cao tần 1000 W, thời gian lấy tín hiệu 40 giây, thời gian rửa mẫu 45 giây, tốc độ khí mang Ar 15-20 l/phút, tốc độ bơm mẫu 2- ml/phút, điều khiển thấu kính điện tử - ion 7,2V tương ứng với cường độ tín hiệu Rh cao Đã nghiên cứu khảo sát phương pháp xử lý mẫu sữa hệ hở hệ kín với loại axit HNO3, HCl, H3PO4, H2SO4, hỗn hợp HNO3 HCl (tỷ lệ 1:3), hỗn hơ ̣p HNO H2O2 (tỷ lệ 4:1), hỗn hợp HNO3, H2SO4 HF (tỷ lệ 4:1:1) Trong phương pháp xử lý mẫu hỗn hợp HNO3 đặc H2O2 30% lị vi sóng lựa chọn, phù hợp với trang thiết bị có cho hiệu suất thu hồi cao (mẫu sữa bôt: 96%-99%, mẫu sữa nước: 98%-99%), độ lặp lại tốt Trên sở lựa chọn phương pháp xử lý mẫu sữa thích hợp, đề tài tiến hành nghiên cứu khảo sát lươ ̣ng đồng vị thêm vào và tim ̀ lươ ̣ng đồng vị thêm vào phù hơ ̣ p khoảng 0,25 tới lầ n giá tri ̣thực Đề tài khảo sát ảnh hưởng ion kim loại kèm (Na, Ca, Mg, Sr, Ba, Zr, Sn, Mo, Ni, Ti, Ce, Pd, Th, W) Kết cho thấy khoảng nồng độ lựa chọn để khảo sát khơng có ảnh hưởng đáng kể ion kim loại đến việc xác định hàm lượng chì, cadimi, kẽm sữa Đã xây dựng quy trình phân tích, xác định đồng thời lượng vết kim loại nặng Pb, Cd Zn mẫu sữa theo phương pháp ID-ICP-MS, phù hợp với trang thiết bị có phịng thí nghiệm cho kết có độ xác cao Đã áp dụng điều kiện phương pháp nghiên cứu vào phân tích 20 mẫu sữa bột mẫu sữa nước Kết phân tích cho thấy Pb kim loại bị nhiễm nhiều mẫu sữa bột mẫu sữa nước, hàm lượng Cd nhỏ giới hạn cho phép, hàm lượng Zn hầu hết phù hợp với hàm lượng nghi bao bì nhà sản xuất không vượt tiêu chuẩn cho phép 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Ngơ Thị Bích Hà (2000), “Nghiên cứu xác định hàm lượng Hg, Pb nước tiểu máu”, Tạp chí phân tích Hoá, Lý Sinh học, Tập 5, số 2 Bộ Y tế 2011 “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm”, QCVN 8-2:2011/BYT Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận(1996), "Xác định trắc quang Cu, Zn, Mn, Ni hỗn hợp Pyridin-azo-naphtol (PAN)", Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, Tập 1, số 3+4, trang 24-25 Vũ Đăng Độ (1993), Hóa sinh vơ cơ, Khoa Hóa - Bộ mơn Hóa vơ - Đại học tổng hợp Hà Nội Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức (2008),“Xác định lượng vết kim loại nặng loài trai ốc Hồ Tây – Hà Nội phương pháp ICP – MS” Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, Tập 13, số 2, trang 111 -115 Kỷ hiếu Hội nghị khoa học toàn quốc – Hội Y tế công cộng Việt Nam lần thứ 7, 2011 Hội nghị toàn quốc thường niên Hội YTCC Việt Nam lần thứ 10 (11/2014) Lê Đức Liêm (2001), “Chì tác hại Chì”, Tạp chí Cơng nghiệp Số 6,Trang 27-29 Phạm Hải Long, Vũ Văn tú, Nguyễn Thị Huệ (2012), “Xác định chì nước uống phương pháp pha loang đồng vị sử dụng thiết bị ICP-MS”, Tạp chí khoa hoc công nghệ 50 (2B), trang 278-285 10 Phạm Luận cộng (1995), Xác định kim loại mẫu nước phép đo phổ phát xạ nguyên tử, ĐHTH Hà nội 11 Phạm Luận (1998), “Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ khối lượng nguyên tử - phép đo ICP-MS.” 12 Phạm Luận (2004), “Giáo trình vấn đề sở kỹ thuật xử lý mẫu phân tích”- Phần 1: vấn đề sở lý thuyết 13 Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu (1999), “Xác định lượng vết kim loại bia phương pháp cực phổ”, Tạp chí phân tích Hoá, Lý Sinh học, Tập 3, số 14 Lê Văn Việt Mẫn (2004), Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa thức uống, tập 1, NXB Đại học Quốc Gia TP HCM 72 15 Nguyễn Thị Nga (2012), “Xác định kim loại nặng thực phẩm phương pháp phổ khối lượng cao tần cảm ứng plasma (ICP-MS)”, Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên –Đại học Quốc gia Hà Nội 16 Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập 3, NXB Giáo dục 17 Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố học an toàn thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 18 TS Lâm Xuân Thanh (2003), Giáo trình Công nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội 19 Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học môi trường sức khỏe người, Trường ĐH quốc gia Hà Nội 20 Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình thống kê hóa phân tích, Khoa Hóa- trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên-Đại Học Quốc Gia Hà Nội 21 Nguyễn Đức Vận (1999), Hóa học vô cơ, tập 2: Các kim loại điển hình, NXB khoa học kĩ thuật 22 R.A Liđin, V.A Molosco, L.L Anddreeeva (2001), Tính chất lý hóa học chất vô cơ, người dịch: Lê Kim Long Hồng Nhận, hiệu đính: Hồng Nhâm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 23 A.Ataro, R.I.McCrindle, B.M.Botha, C.M.E.McCrindle, P.P.Ndibewu (2008), “Quantification of trace elements in raw cow’s milk by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)”, Food Chemistry 111: 243–248 24 Abdulkhaliq A, Swaileh K M, Hussein R M and Matani M (2012), “Levels of metals (Cd, Pb, Cu and Fe) in cow’s milk, dairy products and hen’s eggs from the West Bank, Palestine”, International Food Research Journal 19 (3) pp 1089-1094 25 Ana Paula Packer, Ana Paula G Gervasio, Carlos E.S Miranda, Boaventura F Reis, Amauri A Menegário, Maria F Giné (2003), “On-line electrolytic dissolution for lead determination in high-purity copper by isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry”, Analytica Chimica Acta 485, pp 145–153 26 Angeline M.Stoyanova (2004), “Determination of Cr(VI) by a Catalytic Spectrometic Method in the presence of p-Aminobenzoic acid”, Turk.J.Biochem, Volume 29, pp 367375 73 27 A.T.Townsend and I.Snape (2008), “Multiple Pb sources in marine sediments near the Australian Antarctic Station, Casey”, Science of The Total Environment, Volume 389, Issues 2-3, Pages 466-474 28 B.W.Bailey , R.M.Donagall and T.S West (2001), “A spectrofluorimetric method for the determination of submicrogam amounts of copper”, Talanta, Volume 13,Issue 12, Pages 1661 -1665 29 Blood lead and its effect Cd, Cu, Zn, Fe and hemoglobin levels of children, Science of the total Environment, Vol 277 (13), page 161-168 30 Chongqiu Jiang, Hongjian Wang, Jingzheng Wang (2001) “Highly sensitive spectrofluorimetric determination of trace amount of Chromium with 2-hydroxy- 1naphtaldehyene- 8- aminoquinoline”, Analytical letters, 34(8), p.1341- 1352 31 Dong Yan-Jie, Ke Gai (2006), “The application of gibberellic acid to the determination of trace amounts of lead by spectrofluorimetry”, Journal of the Chinese Chemical Society, Vol 52, no 6, pp 1131-1135 32 Emilia Vassileva, Christophe R Quétel (2004), Certification measurement of the cadmium, copper and lead contents in rice using isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry 33 Gil Ho Hwang, Won Kyu Han, Joon Shik Park and Sung Goon Kang (2008), “Determination of trace metals by anodic stripping voltammetry using a bismuthmodified carbon nanotube electrode”, Talanta, 76(2), pp 301-308 34 Hung-Wei Liu, Shiuh-Jen Jiang, Shin-Hung Liu (1999), “Determination of cadmium, mercury and lead in seawater by electrothermal vaporization isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry”, Spectrochimica Acta Part B 54: 1367-1375 35 Hsien-Chung Liao, Shiuh-Jen Jiang (1999), “Determination of cadmium, mercury and lead in coal fly ash by slurry sampling electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry”, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Volume 54, Issue 8, Pages 1233–1242 36 Jens Heilmann, Sergei F Boulyga and Klaus G Heumann (2009), “Development of an isotope dilution laser ablation ICP-MS method for multi-element determination in crude and fuel oil samples”, J Anal At Spectrom 24, pp 385-390 74 37 Jingfeng Wu and Edward A Boyle (1997), “Low Blank Preconcentration Technique for the Determination of Lead, Copper, and Cadmium in Small-Volume Seawater Samples by Isotope Dilution ICP-MS”, Analytical Chemistry, Vol 69, No 13, pp.24642470 38 Josộ Brandóo-Neto, VivianStefan, Berenice B.Mendonỗa, Walter Bloise, Ana Valéria B.Castro (1995), “The essential role of zinc in growth”, Nutition research, Volume 15, Issue 3, p 355-358 39 Klaus G Heumann, Stefan M Gallus, Gunther Rädlinger, Jochen Vogl (1998) “Accurate determination of element species by on-line coupling of chromatographic systems with ICP-MS using isotope dilution technique”, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy Volume 53, Issue 2, 27, Pages 273-287 40 K.M Hambidge and N.F Krebs (2007), “Zinc deficiency a special challenge”, J Nutr 137 (4), pege – 10] 41 Kristine Y.Patterson, Claude Veillon, Phylis B.Moser, Gordon F.Wallace (1992), “Determination of zinc stable isotopes in biological materials using isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry”, Analytica Chimica Acta, Volume 258, Issue 2, 20 March 1992, Pages 317–324 42 Marcos Pérez-López, María Hermoso de Mendoza, Ana López Beceiro and Francisco Soler Rodríguez (2008), “Heavy metal (Cd, Pb, Zn) and metalloid (As) content in raptor species from Galicia (NW Spain)”, Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 70, Issue 1, Pages 154-162 43 Michalis Leotsinidisa, Athanasios Alexopoulos, Evangelia Kostopoulou-Farri (2005), “Toxic and essential trace elements in human milk from Greek lactating women: Association with dietary habits and other factors”, Chemosphere 61: 238–247 44 Mohamed Maanan (2008), “Heavy metal concentrations in marine molluscs from the Moroccan coastal region”, Environmental Pollution, Volume 153, Issue 1, Pages 176183 45 Mónica Cecilia Vargas Mamani, Luiz Manoel Aleixo, Mônica Ferreira de Abreu, Susanne Rath (2005), “Simultaneous determination of cadmium and lead in medicinalplants by anodic stripping voltammetry”, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 37, pp 709–713 75 46 N.Pourreza and K.Ghanemi (2009), “Determination of mercury in water and fish samples by cold vapor atomic absorption spectrometry after solid phase extraction on agar modified with 2-mercaptobenzimidazole”, Journal of Hazardous Materials, Volume 161, Issues 2,9 February 2009, page 928-987 47 Paulo C F C Gardolinski, Ana P Packer, Celso R de Almeida and M Fernanda Giné (2002), “Determination of Cd, Pb, Zn and Cu in Sediment Compartments by Sequential Extraction and Isotope Dilution Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ID-ICP-MS)”, J Braz Chem Soc,Vol 13, No 3, pp 375-381 48 Peter Heitland and Helmut D Koster (2006), “Biomonitoring of 30 trace elements in urine of children and adultus by ICP-MS”, Clinica Chimica Acta, 365(1-2), pp 310-318 49 Sergio Luis Costa Ferreira, Hilda costa dos Santos… (1998), “Preconcentration and determination of Cu, Zn in natural water”, J Braz Chem Soc Vol No pp 525 – 530 50 Simone Griesel, Antje Kakuschke, Ursula Siebert and Andreas Prange (2008), “Trace element concentrations in blood of harbor seals (Phoca vitulina) from the Wadden Sea”, Science of The Total Environment, Volume 392, Issues 2-3, Pages 313-323 51 S.García Salgado, M.A.Quijano Nieto and M.M.Bonilla Simón (2008), “Assessment of total arsenic and arsenic species stability in alga samples and their aqueous extracts”, Talanta, 75(4), pp 897-903 52 Wenling Hu, Fei Zheng and Bin Hu (2008), “Simultaneous separation and speciation of inorganic As(III)/As(V) and Cr(III)/Cr(VI) in natural waters utilizing capillary microextraction on ordered mesoporous Al2O3 prior to their on-line determination by ICP-MS”, Journal of Hazardous Materials, 151( 1), pp 58-64 53 Ykbal Kojuncu, Jozica Majda Bundalevska,Umit Ay, Katarina Cundeva, Trajce Stafilov, and Gosel Akcin (2004), “Atomic Absorption Spectrometry Determination of Cd, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn, and Tl Traces in Seawater Following Flotation Separation” Separation science and technology, Vol 39, No 11, pp 2751–2765 76 ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HÀ TIẾN LƢỢNG PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Pb, Cd VÀ Zn TRONG SỮA BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHA LỖNG ĐỒNG VỊ ICP- MS Chun ngành: Hóa phân tích. .. dựng quy trình phân tích hồn thiện từ trình chuẩn bị mẫu, xử lý mẫu phép phân tích cần thiết Chính đề tài ? ?Phân tích xác định hàm lƣợng Pb, Cd Zn sữa phƣơng pháp pha loãng đồng ICP- MS? ?? lựa chọn... có 19 đồng vị, có đồng vị gặp thiên nhiên (12,39%), 111 Cd (12,7%), 112 Cd (24,07%), 113 1 06 Cd (0,875%), 110 Cd Cd (28, 86% ), 1 16 Cd Cd (1,215%), 114 Cd (12, 26% ), 108 (7,58%) Trong đồng vị phóng