ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC

NGUYỄN THỊ VÂN

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ
SỰ TÍCH LŨY MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG
TRẦM TÍCH HỒ TRỊ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2012

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN HOÁ HỌC

NGUYỄN THỊ VÂN

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ
SỰ TÍCH LŨY MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG

về dạng tồn tại của các nguyên tố hàm lượng vết để hiểu được các quá trình tích lũy
sinh học, sự vận chuyển, sự chuyển hóa sinh hóa, độc tính và sự tiến triển độc tính,
bản chất sinh học của các độc chất là cực kỳ quan trọng. Hàm lượng tổng của kim
loại nặng đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm trầm tích
[75], tuy nhiên, hàm lượng tổng của kim loại trong trầm tích không cung cấp được
các thông tin về khả năng tích lũy sinh học và khả năng di động của kim loại trong
những điều kiện của môi trường khác nhau. Do vậy, việc phân tích, đánh giá tổng
hàm lượng dạng kim loại trong trầm tích là chưa đủ mà còn phải xác định các dạng
tồn tại của chúng.
Việc xác định các dạng kim loại trong đất và trầm tích được thực hiện theo
các phương pháp: chiết một giai đoạn, chiết lên tục và sử dụng nhựa trao đổi ion.
Các quy trình chiết liên tục đã và đang được ứng dụng phổ biến và là một công cụ
hữu dụng trong phân tích và đánh giá ô nhiễm trong mẫu trầm tích (Amanda Jo
Zimmerman, 2010 [43]). Kim loại trong trầm tích thường được phân chia thành
3


năm dạng theo quy trình chiết liên tục của Tessier (Tessier et.al, 1979 [45]): dạng
trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng liên kết với sắt và mangan oxit, dạng liên
kết với chất hữu cơ và dạng cặn dư.
Hồ Trị An nằm ở bậc thang điều tiết nước cuối cùng của sông Đồng Nai và
La Ngà, với diện tích lưu vực là 14776 km2. Đây là một trong những hồ chứa lớn
nhất miền Đông Nam Bộ, khai thác tổng hợp nguồn nước phục vụ phát điện, cung
cấp nước cho các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, nước phục vụ sinh hoạt cho
người dân và là công trình tham gia điều tiết gianh mặn phía hạ lưu sông Đồng Nai
- Sài Gòn. Ngoài ra, hồ Trị An còn có nguồn lợi thuỷ sản lớn với sản lượng cá hàng
năm khoảng 2-3 ngàn tấn. Hồ Trị An cũng là một điểm du lịch hấp dẫn thuộc địa
bàn tỉnh Đồng Nai [8]. Hiện nay, hồ Trị An đang bị ô nhiễm ở mức độ nhẹ do tác
động của các hoạt động nuôi trồng thủy sản, nước thải sinh hoạt và đặc biệt là nước
thải công nghiệp với nhiều thành phần nguy hại, trong đó có các kim loại nặng.

hồ Trị An được thực hiện tại phòng Hóa Phân tích - Viện Hóa học - Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam. Việc lấy mẫu và xác định tuổi địa chất của mẫu trầm tích
Hồ Trị An được thực hiện bởi phòng Địa chất Đệ tứ - Viện Địa chất, và là một phần
kết quả của đề tài “Nghiên cứu tác động của hồ Trị An đến môi trường địa chất lưu
vực sông Đồng Nai” do TS. Đinh Văn Thuận, trưởng phòng Địa chất Đệ tứ - Viện
Địa chất - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam làm chủ nhiệm đề tài.

5


Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1 Trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích
Trầm tích là các vật chất tự nhiên bị phá vỡ bởi các quá trình xói mòn hoặc
do thời tiết, sau đó được các dòng chảy chất lỏng vận chuyển đi và cuối cùng được
tích tụ thành lớp trên bề mặt hoặc đáy của một khu vực chứa nước như biển, hồ,
sông, suối. Quá trình trầm tích là một quá trình tích tụ và hình thành các chất cặn lơ
lửng để tạo nên các lớp trầm tích. Ao, hồ, biển, sông tích lũy các lớp trầm tích theo
thời gian (Trần Nghi, 2003 [14]; [89]).
Trầm tích là đối tượng thường được nghiên cứu để xác định nguồn gây ô
nhiễm kim loại nặng vào môi trường nước bởi tỉ lệ tích lũy cao các kim loại trong
nó (Forstner et.al, 1979 [56]). Nồng độ kim loại trong trầm tích thường lớn gấp
nhiều lần so với trong lớp nước phía trên. Đặc biệt, các dạng kim loại không nằm
trong cấu trúc tinh thể của trầm tích có khả năng di động và tích lũy sinh học cao
vào các sinh vật trong môi trường nước. Các kim loại nặng tích lũy trong các sinh
vật này sẽ trở thành một mối nguy hiểm cho con người thông qua chuỗi thức ăn.
Chính vì lí do đó, trầm tích được xem là một chỉ thị quan trọng đối với sự ô nhiễm
môi trường nước.
Các nguồn tích lũy kim loại vào trầm tích:
Nguồn gây nên sự tích lũy kim loại nặng vào trầm tích bao gồm nguồn nhân
tạo và nguồn tự nhiên.

Và nó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm yếu tố về đặc điểm vật lý
và thủy văn của khu vực nghiên cứu, ảnh hưởng của điều kiện khí quyển, pH, các
quá trình oxi hóa - khử, kết cấu của trầm tích, khả năng trao đổi cation…
Sự hấp phụ hóa lý trực tiếp từ nước xảy ra theo nhiều cách khác nhau. Sự
hấp phụ vật lý thường xảy ra khi các hạt vật chất hấp phụ trực tiếp kim loại nặng từ
nước. Hấp phụ hóa học và sinh học phức tạp hơn do được kiểm soát bởi nhiều yếu
tố như pH và quá trình oxi hóa.
Sự tiếp xúc với oxi dẫn đến quá trình oxi hóa của sunfua trong trầm tích và
làm giảm pH của nước. Như vậy, điều kiện oxi hóa ảnh hưởng đến pH. Schinder
(1991) [83] cho rằng giá trị của pH là yếu tố chính ảnh hưởng đến sự hấp phụ kim

7


loại trong trầm tích. pH cao làm tăng sự hấp phụ và ngược lại pH thấp có thể ngăn
cản sự lưu trữ kim loại trong trầm tích.
Trong môi trường oxi hóa, các cation có thể bị hấp phụ bởi hạt sét, lớp phủ
oxit của Fe, Mn, và Al trên hạt sét hoặc dạng hòa tan, và các hạt vật chất hữu cơ.
Khi nồng độ oxi giảm, thường là do sự phân hủy của vật chất hữu cơ, các lớp phủ
oxit bị hòa tan, giải phóng các cation. Trong trầm tích thiếu oxi, nhiều cation phản
ứng với sulfide tạo ra bởi vi khuẩn và nấm, hình thành nên muối sunfua không tan.
Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các ion kim loại dễ dàng bị hấp phụ bởi
các chất hữu cơ dạng rắn. Tùy thuộc vào nguồn gốc mà cấu trúc và thành phần của
chất mùn là khác nhau và do đó ảnh hưởng đến sự hấp phụ này.
Tùy thuộc vào môi trường trầm tích, kích thước hạt trầm tích phân bố trong
một khoảng rộng từ hạt keo rất nhỏ ( đường kính < 0,1m) đến hạt mịn (đường kính
< 63 m), hạt cát lớn và hạt sỏi đường kính vài milimet. Tam và Wong (2000) [84]
phát hiện ra rằng hàm lượng cao của kim loại được tìm thấy trong phần hạt mịn của
trầm tích chứ không phải trong phần có kích thước hạt cát. Nguyên nhân là do diện
tích bề mặt lớn và thành phần các chất mùn trong phần hạt mịn này.

phần bảo vệ màng tế bào hồng cầu, góp phần tạo xương và chuyển hóa cholesterol
tỷ trọng thấp (LD) thành vô hại [31].
Đồng có trong tất cả các cơ quan trong cơ thể, nhưng nhiều nhất là ở gan.
Đồng có nhiều chức năng sinh lý quan trọng chủ yếu cho sự phát triển của cơ thể
như: thúc đẩy sự hấp thu và sử dụng sắt để tạo thành Hemoglobin của hồng cầu.
Nếu thiếu đồng trao đổi sắt cũng sẽ bị ảnh hưởng, nên sẽ bị thiếu máu và sinh
trưởng chậm…. Đồng tham gia vào thành phần của sắc tố màu đen, nếu thiếu đồng
thì da sẽ bị nhợt nhạt, lông mất màu đen…. Nhu cầu của cơ thể với đồng ít hơn sắt
nhưng không thể thiếu đồng tới hoạt động của hệ thần kinh và các hoạt động khác
của cơ thể…[40]
Đồng tham gia thành phần cấu tạo của nhiều loại enzim có liên quan chặt chẽ
đến quá trình hô hấp của cơ thể như: Cytocromoxydase, Tysosinase.… Đồng còn
hoạt động như là chất chống oxy hoá (antioxidant) các gốc tự do và làm giảm quá
trình lão hoá. Ceruloplasmin trong huyết thanh là một hợp chất của -2 Globulin
với đồng được tổng hợp ở gan, mỗi phân tử Ceruloplasmin chứa 6 nguyên tử đồng
trong cấu trúc của nó, có chức năng là một peroxydase xúc tác phản ứng oxy hoá sắt

9


hoá trị II thành sắt hoá trị III, dạng này kết hợp với Transferin trong huyết thanh để
vận chuyển sắt hoá trị III trong quá trình hô hấp [40].
Tuy đồng là một nguyên tố vi lượng cần thiết với cơ thể, nhưng sự tích tụ với
hàm lượng lớn sẽ gây nguy hiểm. Các hợp chất của đồng có độc tính không cao so
với các kim loại nặng khác, các muối đồng gây tổn thương đường tiêu hóa, gan,
thận và niêm mạc. Độc nhất là muối đồng xianua. Khi hàm lượng đồng trong cơ thể
người là 60-100 mg/kg thể trọng gây nôn mửa, 10 g/kg thể trọng có thể gây tử vong
[20].
Có một bệnh lý gọi là bệnh Wilson hay còn gọi là bệnh thoái hóa gan nhân
đậu, là một bệnh biến dị gen tự thể ẩn tính gây rối loạn chuyển hóa đồng, dẫn đến

mg/ngày và 1,5-4,0 mg/ngày. Theo quy định Tổ chức sức khoẻ thế giới (WHO),
giới hạn bụi chì nơi làm việc phải nhỏ hơn 0,01 mg/m3 không khí; còn ở khu dân cư
thì phải nhỏ hơn 0,005 mg/m3. Tuy nhiên, bụi chì trong không khí khu sản xuất
công nghiệp cao hơn nhiều lần cho phép. Dọc các trục lộ giao thông, dù giờ đây
không dùng xăng pha chì nữa, nhưng lượng bụi chì cũng không giảm đáng kể [30].
Theo GS.TSKH Lê Huy Bá (Đại học Quốc gia, TP. Hồ Chí Minh), chì có
trong các nguyên liệu làm đồ chơi cho trẻ và cả những vật dụng hàng ngày. Đây là
một kiểu gây hại sức khoẻ ghê gớm cho trẻ nhưng lại khó nhìn, khó phát hiện, chỉ
trừ khi ngộ độc cấp tính, mà lúc đó thì đã quá trễ [30].
Gần đây, Trung tâm Chống độc - Bệnh viện Bạch Mai đã tiến hành xét
nghiệm một số loại thuốc cam, là vị thuốc đông y được sử dụng rất phổ biến tại các
địa phương để chữa trị bệnh cho trẻ bị hăm mông, hăm tã, lở loét miệng... và cho
kết quả trong loại “thuốc cam” màu đỏ này có hàm lượng chì cao. Một số trẻ em sử
dụng loại thuốc cam này đã bị nhiễm độc chì, khiến trẻ chậm phát triển cả về thể
chất và trí tuệ [38].
Kẽm (Zn):
Kẽm cũng là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho cơ thể với trạng thái
oxi hóa +2. Ở pH thấp, kẽm có độ linh động vừa phải, liên kết yếu với sét và chất
hữu cơ. Khi pH tăng, kẽm liên kết với oxit, aluminosilicat và mùn, khả năng hòa tan
của nó thấp hơn. Trong đất và trầm tích bị ô nhiễm bởi kẽm, kẽm thường tồn tại ở
dạng kết tủa với oxit, hiđroxit và hiđro-cacbonat. Các dạng này làm giới hạn khả

11


năng hòa tan của kẽm ở pH > 6. Trong môi trường khử, sự linh động của kẽm cũng
bị hạn chế bởi sự tạo thành ZnS ít tan [15, 29, 36].
Kẽm là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết. Có khoảng 100 loại enzim cần
có kẽm để hình thành các phản ứng hóa học trong tế bào. Trong cơ thể có khoảng
2-3 g kẽm, hiện diện trong hầu hết các loại tế bào và các bộ phận của cơ thể, nhưng

đó có các kim loại nặng. Tổng hàm lượng kim loại trong đất và trầm tích có ích với
những ứng dụng về địa hóa học. Tuy nhiên các dạng tồn tại của kim loại, đặc biệt là
các dạng có khả năng tích lũy sinh học được quan tâm nhiều hơn. Thuật ngữ “dạng”
được định nghĩa bởi Fillip M. Tack và Marc G. Verloo [55] là: sự nhận dạng và
định lượng các dạng, các hình thức hay các pha khác nhau mà trong đó kim loại tồn
tại. Định lượng các yếu tố ô nhiễm trong đất, trầm tích là việc sử dụng các dung
dịch hóa học khác nhau, nhưng đặc trưng và dễ phản ứng để giải phóng kim loại từ
các dạng khác nhau của mẫu đất và trầm tích. Nếu các kim loại tồn tại trong các
dạng linh động và có khả năng tích lũy sinh học được giải phóng từ đất và trầm tích
sẽ làm tăng hàm lượng các kim loại có độc tính trong nước, dẫn đến nguy cơ gia
tăng sự hấp thu các kim loại này đối với thực vật, động vật và con người (Amanda
Jo Zimmerman, 2010 [43] và Fillip M. Tack, 1995 [55]).
Việc xác định các dạng kim loại trong đất và trầm tích được thực hiện theo
các phương pháp: chiết một giai đoạn (single extraction)), chiết lên tục (sequential
extraction procedure, SEP) và sử dụng nhựa trao đổi ion. Nhiều quy trình chiết liên
tục đã được ứng dụng để phân tích dạng kim loại trong nhiều loại mẫu đất, trầm tích
và đã cung cấp những thông tin hữu ích về nguồn gốc, cách thức tồn tại, khả năng
tích lũy sinh học và địa hóa, tiềm năng di động, và sự chuyển hóa của kim loại trong
trầm tích. Do đó, các quy trình này là một công cụ hữu dụng trong phân tích và
đánh giá sự ô nhiễm (Amanda Jo Zimmerman, 2010 [43]).
Quy trình của Tessier (1979) [45] là quy trình được sử dụng phổ biến. Ngoài
ra, còn có các quy trình chiết khác. Tuy nhiên các quy trình đều có nguyên lý chung
là kim loại ở dạng linh động nhất được chiết ra ở dạng đầu tiên (F1), và tiếp tục
theo sự giảm dần độ linh động.
Theo Tessier, kim loại trong trầm tích và đất tồn tại ở năm dạng sau:
- Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với trầm tích hay các
thành phần chính của trầm tích (sét, hydrat oxit của sắt và mangan, axit humic)
bằng lực hấp phụ yếu. Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp
13


hữu cơ

Điều kiện chiết (1g mẫu)
8 ml MgCl2 1M (pH=7), khuấy liên tục trong 1giờ
Hoặc:
8 ml NaOAc 1M (pH= 8,2), khuấy liên tục trong 1giờ
8 ml NaOAc 1M (pH=5 với HOAc), khuấy liên tục trong
5 giờ, toC phòng
20 ml Na2S2O4 0,3M + Na-citrate 0,175M+ H-citrate
0,025M
Hoặc:
20 ml NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25% (v/v), 96 ±
3oC, thi thoảng khuấy, 6giờ
(1) 3 ml HNO3 0,02M + 5ml H2O2 30% (pH= 2 với
HNO3), 85 ± 2oC, khuấy 2 giờ

14


(2) Thêm 3 ml H2O2 30% (pH= 2 với HNO3), 85 ± 2oC,
khuấy 3 giờ
(3) Sau khi làm nguội, thêm 5 ml NH4OAc 3,2M trong
HNO3 20% và pha loãng thành 20 ml, khuấy liên tục
trong 30 phút
(1) HClO4 (2 ml)+ HF (10 ml) đun đến gần cạn
(2) HClO4 (1 ml)+ HF (10 ml) đun đến gần cạn
(3) HClO4 (1 ml)
(4) Hòa tan bằng HCl 12N, sau đó định mức thành 25 ml.

(F4)

tục, 1 giờ
(2) 10 ml H2O2 (pH = 2-3), 85oC, đun 1 giờ, đến thể tích
3ml
(3) 10 ml H2O2 (pH = 2-3), 85oC, đun 1 giờ, đến thể tích
1ml
(4) 50ml NH4OAc 1M (pH=2 với HNO3),
22 ± 5oC, khuấy liên tục, 16 giờ
HF+ HNO3 + HClO4

15


Tác giả Maiz đã so sánh quy trình chiết ngắn và quy trình của Tessier với
cùng một mẫu trầm tích và nhận thấy rằng quy trình chiết ngắn đã đưa ra những kết
quả có tính tương quan tốt với nhiều kim loại được kiểm tra và cũng tương quan với
quy trình của Tessier. Quy trình này chỉ có ba dạng, sử dụng các thuốc thử rất khác
so với hai quy trình trên và ở dạng cặn dư không có thời gian cụ thể (Maiz et. al,
2000 [60]).
Bảng 1.3 Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000) [60]
Dạng kim loại
Trao đổi
(hay di động) (F1)
Có tiềm năng di
động (F2)
Cặn dư (F3)

Điều kiện chiết (3g mẫu)
10 ml CaCl2 0,01M, toC phòng, thỉnh thoảng khuấy, 2 giờ
2 ml hỗn hợp: DTPA(1) 0,005M + CaCl2 0,01M +
TEA(2) 0,1M (pH= 7,3), toC phòng, 4 giờ

10 ml hỗn hợp HF : HNO3 : HCl (10: 3: 1), đun 2 giờ

16


Quy trình chiết của GCS phân chia dạng kim loại liên kết với Fe – Mn oxit
thành hai dạng là dạng liên kết với Fe oxihydroxit vô định hình và dạng kim loại
nằm trong cấu trúc tinh thể của oxit. Do đó, số dạng kim loại tăng từ năm lên sáu.
Quy trình cải tiến được đề nghị bởi Benitez và Dubois (1999) với sự giảm đáng kể
thời gian chiết được trình bày trong bảng 1.7 (Benitez và Dubois, 1999 [67]).
Bảng 1.5 Quy trình chiết liên tục của Hiệp hội Địa chất Canada (GCS)
(Benitez và Dubois 1999) [67]
Dạng kim loại
Dạng
di
động

Dạng
có
tiềm
năng
di
động

Điều kiện chiết (0,5g mẫu)

Trao đổi

(1) 30 ml NaNO3 0,1M; 25oC; 1,5 giờ


0,05 M; 60oC; 1,5 giờ

Nằm trong cấu trúc
tinh thể của oxit
(F5)

(1) 30 ml NH2OH.HCl 1M trong HOAc
25%; 90oC; 1,5 giờ
(2) 30 ml NH2OH.HCl 1M trong HOAc
25%; 90oC; 1,5 giờ

Cặn dư (F6)

HF: HNO3: HCl

Các quy trình chiết liên tục cung cấp cho chúng ta những thông tin hữu ích
về các dạng linh động và dạng bền của các nguyên tố, từ đó đánh giá được thực
trạng hiện tại và khả năng tích lũy sinh học của các nguyên tố độc hại vào thực vật,
động vật và con người. Mặc dù có một số hạn chế về tính chọn lọc của thuốc thử, sự

17


phân bố lại của nguyên tố giữa các dạng trong quá trình chiết, nhưng nó vẫn là một
kỹ thuật rất hữu dụng và được áp dụng trong nhiều nghiên cứu về môi trường.
Quy trình của Tessier là một quy trình thông dụng, được rất nhiều tác giả sử
dụng trong các nghiên cứu về phân tích dạng kim loại trong đất và trầm tích (Carlos
A. Lucho, 2005 [49]; Deepti V.G. Dessai, 2009, [51]; H. Akcay, 2003 [58]; K.
Fytianos, 2004 [66]; M. Horsfall JR, 2001 [70]; Rafael Pardo, 1990 [80]; Sangjoon
Lee, 2003 [82]).

(1) 5 ml HNO3 0,02M + 5ml H2O2 30% (pH = 2 với
HNO3), 85oC, khuấy 2 giờ
(2) Thêm 3 ml H2O2 30% (pH = 2 với HNO3), 85oC, khuấy
3 giờ
(3) Sau khi làm nguội, thêm 10 ml CH3COONH4 3,2M
trong HNO3 20% khuấy 30 phút, toC phòng

18


Gần đây, tác giả Vũ Đức Lợi cùng các cộng sự [9] đã nghiên cứu và lựa chọn
một quy trình chiết liên tục của Tessier đã cải tiến để phân tích dạng một số kim loại
nặng (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) trong trầm tích thuộc lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy bằng
phương pháp AAS. Kết quả đánh giá độ chính xác của quy trình chiết trên các mẫu
chuẩn cho thấy hiệu suất thu hồi đạt trên 90%, phù hợp với phân tích lượng vết các
kim loại trong mẫu môi trường. Do đó, trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng quy
trình chiết liên tục của Tessier đã cải tiến để phân tích dạng kim loại Cu, Pb, Zn
trong mẫu trầm tích hồ Trị An.
Bảng 1.7 Quy trình chiết liên tục cải tiến của Tessier (Vũ Đức Lợi, 2010) [9]
Dạng kim loại

Điều kiện chiết (1g mẫu)

Trao đổi
(F1)

10 ml CH3COONH4 1M (pH = 7), toC phòng, lắc liên tục
trong 1giờ

Liên kết với

đơn giản trong vận hành, phương pháp AAS đã được ứng dụng rộng rãi để xác định
các kim loại trong nhiều đối tượng mẫu khác nhau như mẫu quặng, đất, đá, nước,

19


các mẫu y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, các
nguyên tố vi lượng trong phân bón, thức ăn gia súc, trong các loại dược chất, tá
dược...Ở Việt Nam, trong thời gian gần đây, đã có rất nhiều các nghiên cứu ứng
dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử vào phân tích lượng vết các kim loại.
Để khai thác tính ưu việt về độ chính xác và độ nhạy cao, chúng tôi ứng
dụng kỹ thuật này để xác định hàm lượng các kim loại Cu, Pb, Zn trong mẫu trầm
tích.
1.4.1 Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [13]
1.4.1.1 Nguyên tắc của phép đo
Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) dựa trên cở sở nguyên tử ở trạng thái
hơi có khả năng hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định mà nó có thể phát ra
trong quá trình phát xạ khi chiếu một chùm tia sáng có bước sóng nhất định vào
đám hơi nguyên tử đó.
Muốn thực hiện các phép đo phổ ta cần thực hiện các quá trình sau:
1. Chuyển mẫu phân tích (xử lý mẫu) về dạng dung dịch đồng thể.
2. Hoá hơi dung dịch mẫu, để có đám hơi (khí) của chất mẫu.
3. Nguyên tử hoá đám hơi, tạo ra môi trường của nguyên tử tự do.
4. Chiếu chùm tia bức xạ đơn sắc đặc trưng của nguyên tố phân tích vào đám
hơi nguyên tử tự do. Các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ những tia sáng nhất định và
sinh phổ AAS.
5. Thu phổ AAS, phân giải phổ này, chọn một bước sóng () để đo, và đo
cường độ của vạch phổ (A). Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ
AAS.
6. Ghi lại kết quả đo cường độ của vạch phổ (A).

(Electrodeless Disharge Lamp: EDL) hoặc nguồn đèn phổ liên tục biến điệu (lượng
tử hoá).
Phần 2. Hệ thống trang bị để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu. Hệ thống này
được thiết kế theo ba loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu:
 Kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS)

21


 Kỹ thuật không ngọn lửa (GF-AAS)
 Kỹ thuật hóa hơi lạnh (CV- AAS)
Phần 3. Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu phổ, phân giải và
chọn vạch phổ  để hướng vào nhân quang điện để phát hiện và đo độ hấp thụ A.
Phần 4. Bộ phận khuếch đại và chỉ thị tín hiệu đo. Phần chỉ thị tín hiệu có
thể là các trang bị:
 Điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ
 Máy tự ghi pic của vạch phổ
 Bộ hiện số digital
 Máy in
 Bộ máy tính với màn hình để hiển thị dữ liệu, phần mềm xử lí số liệu và
điều khiển toàn bộ hệ thống máy đo

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy AAS
1.4.1.3 Các kỹ thuật nguyên tử hóa
1.4.1.3.1 Kỹ thuật ngọn lửa (F- AAS)
Đây là kỹ thuật ra đời sớm nhất trong ba kỹ thuật nguyên tử hóa.
Nguyên tắc: Dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và
nguyên tử hóa mẫu phân tích, tạo ra các nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích
cho phép đo AAS. Vì thế, mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu phụ


kết với Fe-Mn oxit, dạng liên kết với hữu cơ và dạng cặn dư. Kết quả phân tích cho
hàm lượng tổng của các kim loại là: Zn: 88,22 – 559,28 ppm; Cu: 25 – 95 ppm; Pb:
25,7 – 91,7 ppm; Ni: 34,69 – 81,0 ppm; Cd: 0,406 – 9,071 ppm. Các nguyên tố Cu,
23


Ni, Pb chủ yếu phân bố ở dạng liên kết bền và sự phân bố không có sự khác nhau
giữa các vị trí lấy mẫu của sông Nhuệ và sông Đáy. Nguyên tố Cd và Zn phân bố
chủ yếu ở dạng trao đổi và cacbonat, và ở trầm tích sông Nhuệ cao hơn nhiều sông
Đáy. Đây là một điểm đáng lưu ý về nguy cơ lan truyền ô nhiễm Cd, Zn trong lưu
vực sông.
M. Horsfall JR và A.I. Spiff (2001) [70] đã nghiên cứu sự phân bố của hàm
lượng tổng và dạng của các kim loại Pb, Zn, Cd, Co, Cu, Ni trong mẫu trầm tích của
sông New Calabar, sử dụng quy trình chiết liên tục của Tessier (1979) để chiết chọn
lọc 5 dạng tồn tại của kim loại trong trầm tích, và xác định hàm lượng kim loại bằng
phương pháp AAS. Giá trị trung bình của hàm lượng tổng kim loại (g/g): Pb: 41,6
± 0,29; Zn: 31,60 ± 0,42; Cd: 12,8 ± 0,92; Co: 92 ± 0,25; Cu: 25,5 ± 0,65; Ni: 3,2 ±
0,25. Kết quả phân tích các dạng kim loại cho thấy: ở dạng trao đổi có hàm lượng
lớn của Co (19,42%), Ni (12,67%) và Cd (5,0%); ở dạng liên kết với cacbonat có
hàm lượng lớn của Cd (53%), Zn (31,08%), Ni (31,13%) và Pb (17,08%); dạng liên
kết với Fe-Mn oxit có hàm lượng lớn của Cd (54,06 – 86,64%). Kết quả này cho
thấy nguy cơ lan truyền ô nhiễm các kim loại này từ trầm tích vào nước sông và có
thể dẫn đến sự tích lũy sinh học cho các động vật thủy sinh và con người.
G. Glosinska cùng các cộng sự (2005) [57] đã phân tích các dạng kim loại
Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb và Zn trong mẫu trầm tích mặt, dọc theo 75 km trung
lưu sông Odra, sử dụng quy trình chiết cải tiến của Tessier. Kết quả phân tích cho
thấy các kim loại Cu, Ni, Zn, Mn có ở dạng trao đổi, phần trăm của kim loại ở dạng
linh động (dạng trao đổi và dạng cacbnat) có 35% Cu, và lớn nhất là 59% Ni. Ngoài
ra, có một sự tương quan tốt giữa hàm lượng Zn, Mn, Cd trong dạng linh động
(dạng trao đổi và dạng cacbnat) với tổng hàm lượng kim loại.

Nguyên tắc của phương pháp gồm ba giai đoạn chính:
+ Giai đoạn làm giàu điện hóa : Làm giàu chất phân tích dưới dạng kết tủa
kim loại hoặc hợp chất khó tan trên bề mặt điện cực bằng cách điện phân ở những
điều kiện thích hợp. Quá trình làm giàu bằng cách điện phân tiến hành ở thế không
đổi, khuấy dung dịch hoặc sử dụng điện cực rắn đĩa quay.
+ Giai đoạn nghỉ : Ngừng khuấy dung dịch hoặc điện cực ngừng quay để
chất phân tích phân bố đều trên bề mặt điện cực hoặc trong hỗn hống. Thời gian
nghỉ thường là 10-30 giây.

25