1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN KIM NGÂN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CÁC NGUYÊN TỐ ĐỘC HẠI Pb, Hg, Cd, As TRONG MỘT SỐ LOÀI RAU Ở VÙNG TRỒNG RAU ĐÀ LẠT Chuyên ngành: hóa vô cơ Mã số: 60.44.01.13 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quốc Thắng Vinh, 2012 2 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới TS Nguyễn Quốc Thắng – Người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và thực hiện luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô khoa Hóa đã đóng góp những ý kiến quý báu của mình, các thầy, các cô kỹ thuật viên phụ trách phòng thí nghiệm đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn Qua đây tôi cũng xin cám ơn Ban Giám hiệu, Ban lãnh đạo Khoa Hóa, Khoa Sau đại học – Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè cùng với các đồng nghiệp và tất cả những người đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành tốt luận văn Tuy nhiên, trong luận văn sẽ không tránh được những khuyết điểm và thiếu sót nên tôi rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý để hoàn thiện hơn luận văn và tích lũy kinh nghiệm cho công tác nghiên cứu sau này Xin chân thành cảm ơn! Vinh, Tháng 09 năm 2012 Nguyễn Kim Ngân 3 MỤC LỤC Lời cảm ơn 1 Mục lục 2 Danh mục bảng 2 Danh mục hình 4 Mở đầu 5 Chương 1: TỔNG QUAN 8 1.1 Giới thiệu chung về rau xanh 8 1.2 Giới thiệu về Đà Lạt và rau Đà Lạt .11 1.3 Giới thiệu về kim loại nặng 15 1.4 Vai trò, chức năng sinh hóa và sự nhiễm độc Pb, Hg, Cd, As .23 1.5 Các phương pháp nghiên cứu .32 1.6 Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Pb, Hg, Cd, As .41 CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 45 2.1 Dụng cụ và hóa chất 45 2.2 Lấy mẫu và xử lí mẫu 48 2.3 Pha các dung dịch cần cho nghiên cứu .52 2.4 Qui trình thực nghiệm 53 2.5 Xử lí các số liệu từ kết quả đo được 56 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Kết quả xác định hàm lượng Pb, Cd trong mẫu rau và trong nước tưới bằng phương pháp cực phổ 58 3.2 Kết quả xác định đồng thời hàm lượng Pb, Cd, Hg, As trong mẫu rau và trong nước tưới bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS 61 3.3 Kết quả xác định đồng thời hàm lượng Pb, Cd, Hg, As trong mẫu rau và trong nước tưới bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ ICP-MS 62 3.4 So sánh kết quả phân tích với giới hạn an toàn của kim loại nặng .64 3.5 Mối liên hệ giữa kim loại nặng trong nước tưới và trong rau .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 PHỤ LỤC 71 4 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tải lượng một số chất gây ô nhiễm đổ ra biển của một số hệ thống sông .22 Bảng 1.2 Tải lượng chất gây ô nhiễm đổ ra biển Hải Phòng – Quảng Ninh 23 Bảng 1.3 So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích (ppb) .40 Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu 49 Bảng 2.2 Tỉ lệ khối lượng của một số loại rau trước và sau khi sấy khô 51 Bảng 2.3 Qui trình xử lý mẫu trên máy vi sóng Anton Paar Multiwave 300055 Bảng 2.4 Điều kiện đo mẫu trên máy phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa Shimadzu AAS 6300 cho hai nguyên tố Cd, Pb 55 Bảng 2.5 Điều kiện đo trên máy bằng phương pháp HVG-AAS cho nguyên tố As 56 Bảng 2.6 Điều kiện đo trên máy bằng phương pháp MVU-AAScho nguyên tố Hg 57 Bảng 2.7 Thông số đo trên ICP-MS 7500 Series Agilent .57 Bảng 3.1 Kết quả xác định hàm lượng chì bằng phương pháp cực phổ 59 Bảng 3.2 Kết quả xác định hàm lượng cadimi bằng phương pháp cực phổ 59 Bảng 3.3 Kết quả xác định hàm lượng chì bằng phương pháp AAS 62 Bảng 3.4 Kết quả xác định hàm lượng cadimi bằng phương pháp AAS 63 Bảng 3.5 Kết quả xác định hàm lượng thủy ngân bằng phương pháp AAS 63 Bảng 3.6 Kết quả xác định hàm lượng asen bằng phương pháp AAS 63 Bảng 3.7 Kết quả xác định hàm lượng chì bằng phương pháp ICP – MS 64 Bảng 3.8 Kết quả xác định hàm lượng cadimi bằng phương pháp ICP – MS 64 Bảng 3.9 Kết quả xác định hàm lượng thủy ngân bằng phương pháp ICP – MS 64 Bảng 3.10 Kết quả xác định hàm lượng asen bằng phương pháp ICP – MS 64 Bảng 3.11 So sánh kết quả phân tích với giới hạn an toàn của kim loại nặng: Pb, Cd, Hg, As trong thực phẩm 65 Bảng 3.12 So sánh kết quả phân tích với giới hạn an toàn của kim loại nặng: Pb, Cd, Hg, As trong nước tưới rau .66 5 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ phân bố diện tích canh tác rau các loại tại các phường xã thành phố Đà Lạt 14 Hình 1.2 Kim loại chì 24 Hình 1.3 Kim loại cadimi .24 Hình 2.1: Máy đo cực phổ 797 Computrace 46 Hình 2.2: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA – 6300 48 Hình 2.3: Hệ thống Agilent 7500 Series ICP-MS 48 Hình 2.4 Ruộng súp lơ 50 Hình 2.5 Ruộng bắp cải 50 Hình 2.6 Ruộng hành tây .50 Hình 3.1 Đường cong cực phổ mẫu nước Đà Lạt 59 Hình 3.2 Đường cong cực phổ mẫu trắng nước Đà Lạt .60 Hình 3.3: Đường cong cực phổ mẫu súp lơ xanh 60 Hình 3.4 Đường cong cực phổ mẫu bắp cải 61 Hình 3.5 Đường cong cực phổ mẫu hành tây .61 Hình 3.6 Đường cong cực phổ mẫu trắng rau 62 6 MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài: Ngày nay việc bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm là vấn đề quan trọng đối với mỗi quốc gia Trong đời sống, rau xanh luôn là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng Hiện nay do nhiều nguyên nhân khác nhau mà chủ yếu là việc sử dụng phân bón hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, chất thải của các nhà máy, khu công nghiệp đã dẫn đến sự ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước và bầu khí quyển Do đó rau xanh có thể bị nhiễm một số kim loại nặng như Se, Pb, Hg, As, Cd, Sn, Mn, Cu, Zn và các vi sinh vật gây bệnh Nếu con người sử dụng phải sẽ bị ngộ độc có thể gây ra những căn bệnh hiểm nghèo như ung thư sẽ dẫn đến tử vong Hiện nay, Đà Lạt là nơi cung cấp rau xanh lớn và có uy tín trên cả nước Vấn đề đang được đặt ra là làm thế nào để có được rau xanh an toàn (rau sạch)? Như vậy việc điều tra, đánh giá chất lượng rau sạch trở nên vô cùng cấp thiết Một trong các chỉ tiêu dùng để đánh giá độ an toàn thực phẩm nói chung và rau sạch nói riêng là hàm lượng các kim loại nặng Do đó, việc phân tích để tìm ra hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh ở vùng trồng rau Đà Lạt sẽ góp phần kiểm soát được chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩn rau sạch đang được áp dụng ở Việt Nam Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: “Xác định hàm lượng các nguyên tố độc hại Pb, Hg, Cd, As trong một số loài rau ở vùng trồng rau Đà Lạt” làm nội dung nghiên cứu cho đề tài luận văn cao học thạc sĩ của mình 2 Mục đích nghiên cứu: Xác định được hàm lượng các nguyên tố độc hại Pb, Hg, Cd, As trong một số loài rau xanh, trong nước tưới rau và đánh giá hiện trạng ô nhiễm bởi 7 các kim loại này trong rau xanh, trong nước tưới rau ở một số vùng trồng rau Đà Lạt 3 Nhiệm vụ nghiên cứu: Để thực hiện đề tài này, chúng tôi tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau: 3.1 Xác định các nguyên tố kim loại nặng như Pb, Hg, Cd, As trong nuớc tưới, trong rau xanh ở vùng trồng rau Đà Lạt cung cấp cho thành phố Hồ Chí Minh 3.2 So sánh kết quả phân tích được với giới hạn an toàn của kim loại nặng trong thực phẩm 3.3 Đánh giá mối quan hệ giữa thành phần kim loại nặng trong nước tưới và trong rau xanh 3.4 Rút ra kết luận và có những khuyến cáo cần thiết Đề tài này được đặt ra là cần thiết vì Đà Lạt là nguồn cung cấp rau lớn cho Thành phố Hồ Chí Minh và cả nước hầu như quanh năm Xác định một số chỉ tiêu về chất lượng rau rất quan trọng, làm cho người tiêu dùng yên tâm, mở rộng vùng sản xuất, nếu có dấu hiệu ô nhiễm thì có khuyến cáo đến người sản xuất, người tiêu dùng và các cơ quan chức năng để có biện pháp giảm thiểu 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Lấy mẫu rau ở vùng trồng rau Đà Lạt Xác định đồng thời hàm lượng Pb, Hg, Cd, As trong một số mẫu rau và trong nước tưới bằng các phương pháp khác nhau So sánh kết quả phân tích với giới hạn an toàn của kim loại nặng: Pb, Hg, Cd, As trong thực phẩm Xét ảnh hưởng giữa hàm lượng kim loại trong nước tưới rauvà trong rau 5 Phương pháp nghiên cứu: 8 Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng các kim loại, tùy thuộc vào hàm lượng chất phân tích mà có thể sử dụng các phương pháp khác nhau: phương pháp phân tích thể tích, phương pháp phân tích trọng lượng, phương pháp điện hóa, phương pháp phân tích công cụ (phương pháp kích hoạt nơtron, phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS) Trong luận văn này, chúng tôi chủ yếu sử dụng các phương pháp sau: 1 Phương pháp cực phổ 2 Phương pháp AAS 3 Phương pháp ICP-MS 6 Giả thuyết khoa học: Các kim loại nặng được chọn để khảo sát là Pb, Hg, Cd, As Chúng được đánh giá là các nguyên tố độc ở dạng vết (Gover, 1996) và có thể gây ngộ độc tức thời hoặc ảnh hưởng lâu dài đến sinh vật và con người NỘI DUNG 9 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về rau xanh:[10, 13, 28] Các loại rau ở nước ta rất phong phú Nhìn chung ta có thể chia rau thành nhiều nhóm: nhóm rau ăn lá như rau cải, rau muống, rau xà lách, rau cần nhóm rễ củ như cà rốt, củ cải, củ su hào, củ đậu nhóm cho quả như cà chua, dưa chuột nhóm hành gồm các loại hành, tỏi Trong ăn uống hàng ngày rau có vai trò đặc biệt quan trọng Rau xanh nằm trong nhóm thực phẩm, cung cấp vitamin và muối khoáng Rau còn quan trọng ở chỗ nó cung cấp chất xơ Chất xơ không dễ tiêu hoá hấp thụ được, không cung cấp năng lượng, nó tạo ra chất thải lớn trong ruột, làm tăng nhu động ruột, chống táo bón Đây là điều rất quan trọng trong việc tránh hấp thụ có hại cho cơ thể Nếu phân để lâu trong ruột do thiếu chất xơ cũng tăng tỉ lệ ung thư tiêu hoá, đại tràng, gây xơ vữa động mạch Ngoài ra, chất xơ còn thúc đẩy sự hấp thụ của cơ thể đối với ba nhóm thức ăn đạm, béo, đường Rau còn là nguồn chất sắt quan trọng Sắt trong rau được cơ thể hấp thụ tốt hơn Các loại rau, đậu, xà lách là nguồn cung cấp mangan tốt Tóm lại, rau xanh có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng, trong bữa ăn hàng ngày của chúng ta không thể thiếu được Ngày nay để có sức khỏe tốt trên bàn ăn của mọi gia đình luôn hướng giảm lượng thịt cá và tăng cường lượng rau xanh Điều quan trọng là phải đảm bảo rau sạch, không có vi khuẩn gây bệnh và các hoá chất độc nguy hiểm 1 1 1 Rau sạch: Rau sạch là rau không bị ô nhiễm bởi các tác nhân sinh học, hoá học, vật lí vượt qua giới hạn cho phép và không gây nguy hại tới sức khoẻ cho người tiêu dùng Ô nhiễm sinh học: ô nhiễm vi khuẩn, vi rút, kí sinh trùng Ô nhiễm hoá học: ô nhiễm kim loại nặng, hoá chất bảo vệ thực vật, phụ gia bảo quản 10 1.1.2 Một số tiêu chí rau an toàn 1.1.2.1 Định nghĩa Trong quá trình gieo trồng , để có sản phẩm rau an toàn nhất thiết phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật và sử dụng một số nguyên liệu như nước, phân bón, thuốc phòng trừ sâu bệnh Trong các nguyên liệu này, kể cả đất trồng đều có chứa các nguyên tố gây ô nhiễm rau và ít nhiều đều để lại một số dư lượng trên rau sau khi thu hoạch.Trong thực tế hiện nay hầu như không thể có sản phẩm của rau sạch với ý nghĩa hoàn toàn không có yếu tố độc hại Tuy vậy những yếu tố này thực sự chỉ gây độc khi chúng để lại một dư lượng nhất định nào đó trên rau, dưới mức dư lượng này thì không độc hại, mức dư lượng tối đa không gây hại cho người có thể chấp nhận được gọi là mức dư lượng cho phép (hoặc ngưỡng dư lượng giới hạn) Như vậy những sản phẩm rau tươi (bao gồm các loại rau ăn lá, củ, thân, hoa, quả) có chất lượng đúng như đặc tính của chúng, mức độ nhiễm các chất độc hại và các vi sinh vật gây hại không vượt quá chỉ tiêu cho phép, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng và nuôi trồng được coi là rau đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, gọi tắt là “rau an toàn” (theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) 1.1.2 2 Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau Có nhiều yếu tố làm rau bị ô nhiễm, song quan trọng nhất là các yếu tố sau: Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật Dư lượng nitrat (NO3- ) Sinh vật gây bệnh Dư lượng kim loại nặng Sự ô nhiễm rau do dư lượng kim loại nặng: Các kim loại nặng như asen (As), chì (Pb), thủy ngân (Hg), cadimi (Cd), kẽm (Zn), thiếc (Sn), nếu vượt qua mức cho phép là những chất có hại cho cơ thể, hạn chế sự phát triển của tế bào và hoạt động của máu, gây thiếu máu, biến động thân nhiệt, rối loạn tiêu hóa ... Hg, Cd, As số loài rau vùng trồng rau Đà Lạt? ?? làm nội dung nghiên cứu cho đề tài luận văn cao học thạc sĩ Mục đích nghiên cứu: Xác định hàm lượng nguyên tố độc hại Pb, Hg, Cd, As số loài rau. .. tìm hàm lượng kim loại nặng rau xanh vùng trồng rau Đà Lạt góp phần kiểm sốt chất lượng rau theo tiêu chuẩn rau áp dụng Việt Nam Vì vậy, chọn đề tài: ? ?Xác định hàm lượng nguyên tố độc hại Pb,. .. Kết xác định hàm lượng chì phương pháp AAS 62 Bảng 3.4 Kết xác định hàm lượng cadimi phương pháp AAS 63 Bảng 3.5 Kết xác định hàm lượng thủy ngân phương pháp AAS 63 Bảng 3.6 Kết xác định hàm lượng