ĐẠI HỌC THÁI NGUN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGƠ TRUNG HIẾU NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ
TRONG MÁU BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG
PHỔ HẤP THỤ NGUN TỬ VỚI KỸ THUẬT
NGUN TỬ HĨA BẰNG LỊ GRAPHIT
LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ LAN ANH
THÁI NGUN - 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu,
kết quả đưa ra trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai cơng bố
trong bất kỳ một cơng trình nào khác. Tác giả
Ngơ Trung Hiếu XÁC NHẬN CỦA
KHOA CHUN MƠN


tơi học tập, nghiên cứu để hồn thành bản luận văn này.
Cuối cùng tơi xin được cảm ơn những người thân u nhất của tơi, đã ln
động viên, cổ vũ để tơi hồn thành tốt luận văn của mình.
Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên
Ngơ Trung Hiếu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Vạch phổ đặc trưng của chì
Bảng 2.2: Bảng quy hoạch thực nghiệm phân tích phương sai một yếu tố
Bảng 2.3: Phân tích phương sai một yếu tố
Bảng 3.1: Các thơng số máy khảo sát cường độ đèn HCL của Pb
Bảng 3.2: Chương trình nhiệt độ lò graphit khảo sát cường độ đèn HCL của Pb
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát cường độ đèn HCL của Pb
Bảng 3.4: Các thơng số máy khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb
Bảng 3.5: Chương trình nhiệt độ khảo sát nhiệt độ sấy mẫu của Pb

Hình 3.5: Ảnh hưởng của K đến độ hấp thụ của Pb
Hình 3.6: Ảnh hưởng của Ca đến độ hấp thụ của Pb
Hình 3.7: Ảnh hưởng của Mg đến độ hấp thụ của Pb
Hình 3.8: Khoảng tuyến tính của Pb
Hình 3.9: Đồ thị đường chuẩn của Pb
Hình 3.10: Mẫu máu chuẩn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1 Giới thiệu chung về ngun tố chì [14] 3

1.2 Tính chất lý, hóa học của chì [14, 19] 3

1.2.1 Tính chất vật lý 3

1.2.2 Tính chất hóa học [14] 5

1.3 Các hợp chất của chì 5

1.3.1 Oxit [14,19] 5

1.3.2 Hydroxit 7

1.9.1 Phương pháp phổ khối lượng kết hợp nguồn cảm ứng cao tần plasma
(ICP-MS) 27

1.9.2 Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP) 27

1.9.3 Phương pháp Von – Ampe hòa tan anot 27

1.10 Phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử 27

1.10.1 Lược sử phát triển phương pháp quang phổ hấp thụ ngun tử AAS 28

1.10.2 Ngun tắc của phép đo 28

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC
NGHIỆM 30

2.1 Đối tượng, mục đính nghiên cứu 30
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 30

2.1.2 Mục đích nghiên cứu 32

2.2 Phương pháp nghiên cứu 32

2.3 Nội dung nghiên cứu 32

2.4 Nghiên cứu thực nghiệm 32

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu />2.4.1 Nghiên cứu các điều kiện đo quang phổ hấp thụ của chì 32

2.4.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo quang phổ hấp thụ ngun

3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo quang phổ hấp thụ ngun tử
của chì 50

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Na 50

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ K 52

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Ca 53

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Mg 54

3.3 Nghiên cứu loại trừ ảnh hưởng đồng thời của Na, K, Ca, Mg 55

3.3.1 Lựa chọn chất cải biến nền 55

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng đồng thời của các cation 56

3.4 Xây dựng quy trình phân tích mẫu 57

3.4.1 Xác định khoảng tuyến tính của Pb 57

3.4.2 Xây dựng đường chuẩn để phân tích mẫu 58

3.4.3 Giới hạn phát hiện của phương pháp 59

3.4.4 Độ chính xác của phương pháp 60

3.4.5 Quy trình phân tích mẫu máu 61

3.5 Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của Pb 61

động vật. Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hưởng đối với sự tổng hợp
máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzim quan trọng của q
trình tổng hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của q trình trao đổi
chất. Một hợp chất trung gian kiểu này là delta-amino levulinic axit (ALA
dehydrase). Một giai đoạn quan trọng của tổng hợp máu là sự chuyển hóa delta-
amino levulinic axit thành porphobilinogen khơng thể xảy ra, kết quả là phá
hủy q trình tổng hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hơ hấp khác cần thiết
trong máu như cytochromes[8].
Chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản sinh năng lượng cho q
trình sống. sự cản trở này có thể nhận thấy khi nồng độ chì trong máu khoảng
0,3 ppm. Ở nồng độ cao hơn (>0,3 ppm) có thể gây hiện tượng thiếu máu do sự
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 2

thiếu hemoglobin. Nếu hàm lượng chì trong máu trong khoảng 0,5 – 0,8 ppm
có thể gay ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não.
Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hóa, hơ hấp. Người bị nhiễm
độc chì sẽ mắc một số bệnh nguy hiểm như thiếu máu, đau đầu, chóng mặt,
sưng khớp [8, 13].
Xuất phát từ những độc tính của chì và những tác dụng hóa sinh của nó
đối với cơ thể con người nên việc xác định hàm lượng chì trong các mẫu sinh
học (máu) là rất cần thiết. Từ u cầu thực tế và cấp bách đó chúng tơi thực
hiện đề tài: “ Xác định hàm lượng chì trong máu bằng phương pháp quang
phổ hấp thụ ngun tử với kỹ thuật ngun tử hóa bằng lò graphit”


Trong thiên nhiên, chì là ngun tố kém phổ biến. Trữ lượng chì trong
vỏ quả đất là 1,6.10
-4
% tổng số ngun tử. Chì tồn tại trong các hợp chất dưới
dạng khống vật kết hợp với sắt, oxi, lưu huỳnh, cacbon, đặc biệt là trong các
quặng. Khống vật chính của chì là galen (PbS), anglesite (PbSO
4
) và ceussite
(PbCO
3
) trong đó hàm lượng chì lần lượt là 88%, 68% và 77%.
Q trình điều chế chì gồm hai giai đoạn: Đốt cháy galen để chuyển
galen thành oxit rồi dùng than cốc khử oxit thành kim loại ở trong lò đứng.
2PbS + 3O
2
= 2PbO + 2SO
2

PbO + C = Pb + CO
1.2 Tính chất lý, hóa học của chì [14, 19]
1.2.1 Tính chất vật lý
Chì thể hiện rõ rệt nhất tính kim loại trong dãy Ge – Sn – Pb. Nó chỉ tồn
tại ở dạng kim loại với cách gói gém sít sao kiểu lập phương của các ngun tố.
Chì rất nặng nhưng mềm dùng móng tay có thể rạch được và rất dễ dát mỏng.
Một số đặc điểm vật lý quan trọng của chì:
 Tính chất ngun tử:
- Khối lượng ngun tử: 207,21 đvc.
- Bán kính ngun tử: 180 (154) pm.
- Bán kính cộng hóa trị: 147 pm.
- Bán kính Van Der Walls: 202 pm.

- Pb
207
(chiếm 22,1%), ổn định có 125 nơtron.
- Pb
208
(chiếm 52,4%), ổn định có 126 nơtron.
Ngồi ra còn có Pb
205
tổng hợp nhân tạo có thời gian bán hủy là 1,53.10
7

năm. Pb
204
(chiếm 1,4%) có thời gian bán hủy là 1,4.10
17
năm. Pb
210
tồn tại ở
dạng vết có thời gian bán hủy là 22,3 năm.
Chì và các hợp chất của chì đều rất độc. Chúng nguy hiểm ở chỗ khó có
những phương tiện để cứu chữa khi bị nhễm độc lâu dài cho nên cần hết sức
cẩn thận khi tiếp xúc với chúng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 5

1.2.2 Tính chất hóa học [14]
Chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hóa học. Ở điều kiện thường
chì bị oxi hóa tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt, bảo vệ
khơng cho chì tiếp xúc bị oxi hóa.
2Pb + O
2

4
+ H
2
SO
4
= Pb(HSO
4
)
2

Với axit HNO
3
bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại.
3Pb + 8HNO
3 lỗng
= 3Pb(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Khi có mặt của oxi, chì có thể tương tác với nước.
2Pb + 2H
2
O + O
2
= 2Pb(OH)
2


,
Pb
3
O
4
.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 6

● Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng: PbO – α mầu đỏ và PbO – β mầu
vàng. Tinh thể PbO – α thuộc hệ tứ phương và PbO – β thuộc hệ tà
phương. PbO – α có kiến trúc lớp khác thường, mỗi ngun tử kim loại
liên kết với bốn ngun tử oxi tạo thành nhóm PbO
4
hình chóp ngũ giác.
PbO tan ít trong nước có thể tương tác với nước khi có mặt oxi. Khi đun
nóng trong khơng khí nó dễ dàng chuyển hóa thành oxit cao hơn.
PbO Pb
3
O
4

PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh.
● Đioxit PbO
2
là chất rắn mầu nâu đen. Tinh thể PbO
2
có kiến trúc kiểu
rutin trong đó mỗi ngun tử kim loại được sáu ngun tử oxi bao quanh
kiểu tam giác. PbO
2

giải phóng oxi; Với axit clohidric
giải phóng khí clo.
2PbO
2
+ 2H
2
SO
4
= 2PbSO
4
+ 2H
2
O + O
2

PbO
2
+ 4HCl = PbCl
2
+ 2H
2
O + Cl
2
Trong mơi trường axit đậm đặc, PbO
2
oxi hóa Mn (II) đến Mn (VII), ở
mơi trường kiềm mạnh oxi hóa Cr (III) đến Cr (VI).
5PbO
2
+ 2MnSO

0
C
Pb
2
O
3

(vàng đỏ)
Pb
2
O
3

(vàng đỏ)
Pb
2
O
3

(vàng đỏ)
PbO
2

(nâu đen)
290-320
0
C 390-420
0
C 530-550
0

O
4
, khơng tan trong nước, tác dụng với dung dịch kiềm nóng tạo nên
PbO
2
.
● Chì orthoplombat (Pb
3
O
4
) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có
các số oxi hóa +2 và +4. Nó là chất ở dạng bột màu đỏ da cam.
Khi tác dụng với dung dịch lỗng của H
2
SO
4
hay HNO
3
nó sẽ tạo nên
muối chì (II) và PbO
2
.
Pb
3
O
4
+ 4HNO
3
= 2Pb(NO
3

O
4
+ H
2
O
2
+ 3H
2
SO
4
= 3PbSO
4
+ 2H
2
O + O
2

Minium ít tan trong nước và độc đối với con người, khi đun nóng nó
phân hủy ở nhiệt độ 550
0
C thành PbO và O
2
. Vì là chất oxi hóa mạnh nên được
dùng chủ yếu để sản xuất thủy tinh, pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất mầu
cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ cho kim loại khơng bị gỉ).
1.3.2 Hydroxit
Hidroxit Pb(OH)
2
là chất kết tủa, rất ít tan trong nước, có mầu trắng. Khi
đun nóng, Pb(OH)

1.3.3 Muối
Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, khơng tan trong
nước trừ Pb(NO
3
)
2
, Pb(CH
3
COO)
2
và PbSiF
6
.
Ion Pb(II) có thể tạo nhiều phức với hợp chất hữu cơ, điển hình là với
dithizon ở pH = 5,5 ÷ 9,5 tạo phức mầu đỏ gạch. Người ta cũng lợi dụng phản
ứng này để tách chiết chì.
Các dihalogenua chì đều là chất rắn khơng mầu trừ PbI
2
mầu vàng, tan ít
trong nước lạnh nhưng tan nhiều trong nước nóng.
Tất cả các dihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MeX
tạo thành hợp chất phức kiểu Me[PbX
3
] hay Me
2
[PbX
4
]. Sự tạo phức này giải
thích khả năng dễ hòa tan của chì dihalogenua trong dung dịch đậm đặc của
axit halogenhidric và muối của chúng.

(9%) phía ngồi có trát lớp bột nhão của PbO và nước. Những tấm cực dương
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 9

Tích điện
Phóng điện
nối liền với nhau đặt xen kẽ với những tấm cực âm cũng nối liền với nhau và
nhúng trong dung dịch H
2
SO
4
38%. Do xẩy ra phản ứng:
PbO + H
2
SO
4
= PbSO
4
+ H
2
O
Nên trên bề mặt các tấm điện cực có lớp PbSO
4
khó tan. Khi cho dòng
điện một chiều đi qua ắc quy, ở các cực xẩy ra các phản ứng sau:
( - ): PbSO
4
+ 2e + 2H
+
= Pb + H
2

4

Như vậy sau khi được tích điện, tấm cực âm của ắc quy biến thành tấm
Pb xốp, tấm cực dương biến thành tấm PbO
2
xốp và nồng độ H
2
SO
4
tăng lên.
Nếu hai cực của ắc quy khơng nối với nhau bằng một dây dẫn thì ắc quy
có thể giữ một thời gian lâu ở trạng thái tích điện. Ngược lại, khi nối hai cực
của ắc quy với một dây dẫn thì có dòng điện chạy qua. Dòng điện sinh ra được
nhờ những phản ứng sau đây xảy ra ở các điện cực:
Cực âm: Cực dương:
Pb + SO
4
2-
= PbSO
4
+ 2e
(Pb = Pb
2+
+ 2e)
PbO
2
+ H
2
SO
4

SO
4
giảm xuống. Bởi vậy dựa vào nồng độ của H
2
SO
4
ở trong bình ắc
quy có thể xác định trạng thái tích điện cho ắc quy, nghĩa là biến những cực âm
và cực dương bằng PbSO
4
thành những tấm Pb và tấm PbO
2
.
Mỗi ắc quy chì trên đều cho điện thế khoảng 2V, mắc nối tiếp 3 hay 6 ắc
quy đó nối lại với nhau sẽ được những bộ ắc quy 6V hay 12V theo ý muốn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 10

 Chì được sử dụng trong thành phần mầu của sơn:
Bất cứ loại sơn nào cũng trơng cậy vào các hợp chất chì cho mầu sắc của
nó. Chì trắng hay chì (II) carbonat (PbCO
3
) là một ví dụ điển hình và đã từng
được sử dụng rộng rãi để sơn bề mặt gỗ trong nhà. Các hợp chất chì khác, như
chì cromat (PbCrO
4
) mầu vàng chói, được dùng như phẩm nhuộm mầu. Cũng
như cung cấp mầu sắc cho nước sơn, phẩm nhuộm chì có độ mờ đục cao, vì
vậy chỉ cần lượng hợp chất tương đối nhỏ cũng có thể phủ một bề mặt rộng.
Chì trắng khơng tan trong nước, làm cho sơn khơng thấm nước và dễ lau chùi

và khơng khí cung cấp thêm 10-15 μg/ngày. Tổng số chì bị hấp thụ này có
khoảng 200 μg chì được thải ra, còn khoảng 25 μg được giữ lại trong xương
mỗi ngày.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 11

Hình 1.1: Cân bằng của chì trong cơ thể người
Chì khơng có vai trò sinh học trong cơ thể sống. Sự tiếp nhận chì q
mức sẽ gây độc cho hệ thần kinh trung ương, hệ sinh sản, hệ bài tiết, hệ tuần
hồn và hệ miễn dịch. Hệ thống tạo máu mẫn cảm với tác dụng độc hại của chì
nhất. Chì ức chế q trình tạo nhân HEM, có thể quan sát được khi mức chì
trong máu ≤ 15 μg/dl. Nhiễm chì dưới mức gây chết là ngun nhân gây yếu
thận, gây vơ sinh, chết thai, sẩy thai [9].
Đầu thập kỷ 80 bắt đầu có những cơng trình nghiên cứu tính độc hại của
chì và xếp bảng độc hại ngun tố chì, còn trước đó chì vẫn được coi là khơng
có tác dụng gì trong cơ thể. Ủy ban bảo vệ mơi trường của Mỹ xác định độ độc
hại dưới mức gây chết của chì là 10-15 μg/dl (1989), còn những độc hại và độ
gây độc tuyệt đối vẫn còn đang được nghiên cứu.
Mức tiếp xúc chì tối đa hiện nay theo quy định của WHO hiện nay là:
- Nước: 0,01 μg/l
- Khơng khí: 0,5 – 1 μg/m
3

tan ra và độc tính của nó phụ thuộc vào lượng axit HCl trong dạ dày nhiều hay
ít. Chì qua dạ dày vào ruột, một phần được hấp thu vào máu, phần còn lại
khơng hòa tan, theo phân thải ra ngồi. Chì vào máu tới gan, một phần được
giữ lại biến thành chất khơng độc, thải ra ngồi theo mật và phân, phần còn lại
trong máu thường tập trung ở các phủ tạng như: Gan, thận, lách và nhất là tập
trung ở các đầu xương, dưới dạng chì triphotphat Pb
3
(PO
4
)
2
khơng tan sẽ
chuyển hóa chì dưới dạng mono hydro photphat dibasic PbHPO
4
dễ hòa tan,
làm cho chì từ nơi tích chứa chuyển vào máu và làm phát sinh nhiễm độc. Tình
trạng này có thể xảy ra cả sau khi ngừng tiếp xúc với chì.
Người ta thường thấy có sự phụ thuộc chặt chẽ giữa sự chuyển hóa canxi
và sự tập trung chì trong xương. Nếu tăng canxi thì tăng sự tập trung chì ở
xương. Ngược lại, nếu giảm canxi thì chì trong xương sẽ được huy động vào
máu gây nhiễm độc và lúc đó trong máu có thể xuất hiện hồng cầu hạt kiềm,
báo trước một cơn đau bụng chì. Vậy các ngun nhân gây mất cân bằng canxi
trong xương sẽ huy động chì vào máu gây nhiễm độc cấp tính. Khả năng gây
độc theo cơ chế tiếp xúc với chì rất cao do chì ion bám vào đâu là gây độc cho
tế bào đó. Về tác động lên men thì rất rõ, khi xâm nhập vào cơ thể, chì gây ra
một số rối loạn, chủ yếu là đối với hệ thống tạo huyết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 13

HEM

Hemsinterase + Globin

Hemoglobin Pb

HOOC-CH
2
-CH
2
-CO~SCoA + NH
2
-CH
2
-COOH
Acid delta aminolevulinic (ALA)
HOOC-CH
2
-CH
2
-CO-CH
2
-NH
2


Tổng qt R – SH + Pb -> R – SH – PB
Ức chế Glutathion: Do ngun nhân này H
2
O
2
trong cơ thể tăng lên, giải phóng oxi ngun
tử, tạo gốc tự do. Sự hình thành các gốc tự do q nhiều sẽ gây rối loạn sự cân
bằng nội mơi, phá hủy màng lipid và cấu trúc AND của nhân tế bào gây rất
nhiều các rối loạn bệnh lý…
E-SH + Pb
++

E-SH + Pb

E-S + Pb-SH

SH

SH

E

+ Pb
++

Hình 1.3: Vòng tuần hồn của chì trong mơi trường
Động vật
Cây
Sơn

Hàn

Khơng khí thở
Nước uống
Bụi
Thực phẩm
Người
Nguồn chì
t
ự nhi
ên

Giao
thơng
Cơng nghiệp
năng lượng

Thái Ngun số bệnh nhân được giám định nhiễm độc chì nghề nghiệp năm
1991 là 51 bệnh nhân, năm 1998 là 62 bệnh nhân, năm 2000 là 57 bệnh nhân
[16] .
a) Các nguồn tiếp xúc với chì
 Nguồn tiếp xúc với chì mang tính nghề nghiệp
Chì được sử dụng trong rất nhiều ngành, đặc biệt là các nguồn sau:
- Các mỏ chì và kẽm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu /> 17

- Luyện chì và kẽm
- Cơng nghiệp xây dựng: Sản xuất những ống dẫn nước, nước thải
- Sản xuất ắc quy: Ắc quy là một hệ điện hóa hay còn gọi là một
mạch điện hóa. Nguồn ắc quy được chia làm hai loại chính: Ắc quy axit và ắc
quy kiềm. Những cơng nhân bị nhiễm độc chì chủ yếu do tiếp xúc với loại ắc
quy axit.
- Một số muối và oxit chì được dùng làm chất mầu để sản xuất sơn,
vecni, men và chất dẻo [16].
 Nguồn tiếp xúc với chì khơng mang tính nghề nghiệp [6, 9]
Nguồn chì từ khí quyển: Chì do con người thải vào khơng khí và dựa
trên cơ sở tính tốn từng nguồn chì trong mơi trường gây ơ nhiễm cho vật ni,
cây trồng dùng làm thức ăn. Thực tế cho thấy sự ơ nhiễm chì trên bề mặt trái
đất đã tăng gấp 10 lần so với lượng chì vốn có do q trình hình thành đất.
Nhiều cơng trình nghiên cứu đã xác định rằng hàm lượng chì trên mặt thảm
thực vật tỷ lệ thuận với hàm lượng chì trong khơng khí. Chì nhiễm vào vật
ni, cây trồng phụ thuộc hàm lượng chì tồn tại trong mơi trường. Những khu
vực rừng cây, đồng cỏ, khu vực trồng trọt gần các trục đường giao thơng lớn
thường có hàm lượng chì trên 950 μg/g (vì trong xăng chạy ơtơ, xe máy có pha
một lượng chì lớn)
Nguồn chì từ nước: Chì trong nước của lớp vỏ trái đất có hàm lượng
khoảng 0,02 μg/l. Chì trong hệ thống đường ống cấp nước là nguồn chì gây ơ