ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

PHẠM THỊ THÚY LAN

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG
TRONG CÂY ĐƠN ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP
QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Thái Nguyên-2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

PHẠM THỊ THÚY LAN

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG
TRONG CÂY ĐƠN ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP
QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 8 44 01 18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Hoàng Lâm

Thái Nguyên-2018

ĐẦU
.......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về cây đơn đất ...........................................................................................
3
1.1.1. Đặc điểm thực vật ................................................................................................... 3
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố ............................................................................................ 4
1.1.3. Công dụng của cây “Đơn đất” trong y học Phương Đông...................................... 5
1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen, Cadimi và Chì ...........................................................
6
1.2.1. Asen ........................................................................................................................ 6
1.2.2. Cadimi..................................................................................................................... 8
1.2.3. Chì......................................................................................................................... 11
1.3. Một số phương pháp xác định Asen, Cadimi và Chì ...............................................
13
1.3.1. Các phương pháp hoá học..................................................................................... 14
1.3.2. Phương pháp phân tích công cụ. ...........................................................................
16
1.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ........................................................... 19
1.4.1. Một số phép đo phổ thông dụng ........................................................................... 22
1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích và xác định Asen, Cadimi, Chì. ......................
22
1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc có tính oxi hóa mạnh).............................. 23
1.5.2. Phương pháp xử lý khô .........................................................................................
24
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .................. 25
2.1. Thiết bị, hóa chất, dụng cụ....................................................................................... 25
2.1.1. Thiết bị .................................................................................................................. 25
2.1.2. Dụng cụ .................................................................................................................
25

KẾT LUẬN.................................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 58

iii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
S T
T ừ
1 AA
Ato
Sm
ic
2 AA
b
s
3 Aor
A
E to
Sm
4 F ic
Fl
-a
Am
e5 GAG
F ra
- p
6 AHhi
H
Col

iv


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Hình ảnh cây “Đơn đất” (Wedelia chinensis) .............................. 3
Hình 1.2. Hình ảnh hoa “Đơn đất” ............................................................... 4
Hình 1.3. Sơ đồ khối thiết bị AAS ............................................................ 21
Hình 2.1. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS – 6300 ....... 26
Hình 2.2. Nguyên tắc cấu tạo của máy đo AAS ......................................... 27
Hình 2.3. Đồ thị của phương pháp đường chuẩn ........................................ 29
Hình 2.4. Đồ thị của phương pháp thêm chuẩn .......................................... 30
Hình 2.5. Hình ảnh lò vi sóng phá mẫu C – 9000....................................... 33
Hình 3.1. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Asen............................... 39
Hình 3.2. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cadimi ........................... 40
Hình 3.3. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Chì ................................. 41
Hình 3.4. Đường chuẩn của Asen ............................................................... 41
Hình 3.5. Đường chuẩn của Cd................................................................... 42
Hình 3.6. Đường chuẩn của Chì.................................................................. 43

5


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Bảng hằng số vật lí của Asen........................................................ 7
Bảng 1.2.Bảng hằng số vật lí của Cadimi ..................................................... 9
Bảng 1.3. Bảng hằng số vật lí của Chì ........................................................ 11
Bảng 2.1. Các mẫu cây “Đơn đất” tươi lấy tại địa điểm: xã Kỳ Úc – Chấn
Hưng – Tiên Lãng – Hải Phòng và Bảo tàng Dân tộc học tỉnh Thái Nguyên31
Bảng 2.2. Chương trình gia nhiệt của lò vi sóng phá mẫu đối với mẫu cây

viêm họng, viêm ruột thừa … Nhân dân các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ Việt
Nam thường sử dụng lá, thân và rễ cây “Đơn đất” để nấu nước tắm cho trẻ
em, trẻ sơ sinh và bà mẹ sau sinh con để trị mẩn ngứa.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì ô nhiễm môi trường
là vấn đề mà ta cần quan tâm, lưu ý hơn. Việc sử dụng các loại hoá chất
như thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu hay chất thải công nghiệp dẫn đến
ô nhiễm nguồn nước, môi trường đất và không khí. Các loại cây dùng làm
thuốc, đặc biệt là những cây mọc tự nhiên bị nhiễm kim loại nặng như As,
Cd, Cu, Hg, Pb, Zn …. ngày càng nghiêm trọng. “Đơn đất” là một trong số
những loại cây này. Theo tôi, chúng ta không nên chỉ quan tâm nghiên cứu
các hoạt chất có tác dụng sinh học tốt với sức khoẻ con người, mà cần kiểm
tra khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng có trong thực
phẩm, nhất là đối với những cây, cỏ được sử dụng trực tiếp làm thuốc chữa
bệnh như cây “Đơn đất”.
Để xác định hàm lượng kim loại nặng trong các cây thực vật, ta có
thể dùng phương pháp cực phổ, phương pháp điện phân, phương pháp
quang phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp sắc kí, phương pháp trắc quang
… Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là một trong những phương
pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phù hợp với việc xác định vi
lượng các kim loại nặng trong cây rau.

1


Vì hai lí do chính đã nêu trên, tôi chọn đề tài: “ Xác định hàm lượng
một số kim loại nặng trong cây “Đơn đất” bằng phương pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử” để phân tích, kiểm tra hàm lượng kim loại Asen,
Cadimi, Chì trong cây “Đơn đất”. Từ kết quả thu được, ta so sánh với qui
chuẩn Việt Nam nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm ba kim loại nặng trong
cây xem có vượt quá tiêu chuẩn cho phép hay không và có đảm bảo an toàn

Hình 1.2. Hình ảnh hoa “Đơn đất”
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố
Trong cuốn “Compounds from Wedelia chinensis synergistically
suppress androgen activity and growith in prostate cancer cells” của các tác
giả Lin F. M., Chen L. R., Lin E. H., Chen H. Y., Tsai M. J có viết “Đơn
đất” là một loại thực vật thân thảo được tìm thấy ở những nơi ẩm ướt như
Uttar Pradesh, Assam, Arunachal Pradesh và dọc tất cả các khu vực ven
biển của Bengal, Myanma, Konkan, Trung Quốc và Nhật Bản. Ngoài ra,
còn thấy mọc ở Ấn Độ, Thái Lan, Philipin [1, 7].
Trong “Tạp chí Hóa học và Ứng dụng”, với bài viết “Thành phần
hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu cây Đơn đất”, các thầy cô Phạm
Thế Chính, Phạm Thị Thắm, Dương Nghĩa Bang, Dương Thị Hoạt cho
chúng ta biết rằng ở Việt Nam, cây “Đơn đất” phân bố rộng rãi khắp nơi ở
miền Bắc và Miền Trung nước ta như: Hà Giang, Cao Bằng, Phú Thọ, Vĩnh

4


Phúc, Hà Nội, Hòa Bình, Hải Phòng, Gia Lai, Lâm Đồng…vv. Trừ vùng
núi cao lạnh như: Sa Pa (Lào Cai), Sìn Hồ (Lai Châu), Phó Bảng (Hà
Giang) không thấy có cây “Đơn đất” [1, 8].
1.1.3. Công dụng của cây “Đơn đất” trong y học Phương Đông
Năm 2005, NxbY học đã xuất bản cuốn “Những cây thuốc và vị
thuốc Việt Nam” của GS–TS. Đỗ Tất Lợi. Theo ông thì trong Đông y, cây
“Đơn đất” có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, khu
phong, hoạt huyết, tan máu ứ. “Đơn đất” thường dùng để chữa các bệnh sốt
rét, đau nhức xương khớp, tiêu hóa kém, viêm dạ dày – ruột, viêm gan
truyền nhiễm, viêm ruột thừa, viêm họng, nhiễm trùng đường hô hấp. Nó
còn có mặt trong nhiều bài thuốc dân tộc được dùng ngoài chữa chấn
thương sưng đau, rắn cắn, nhọt lở [4]. Nhân dân các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ

* Trạng thái tự nhiên của asen [11, 12]
As là nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố quen thuộc trên trái
đất và chiếm khoảng 10-4 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất. Asen ít
tồn tại ở dạng nguyên chất trong tự nhiên mà tồn tại ở dạng hợp chất với
một hay nhiều nguyên tố khác, asen ở dạng hợp chất hữu cơ ít độc hơn
asen ở dạng hợp chất vô cơ.
Trên vỏ trái đất, asen được phân bố với nồng độ trung bình khoảng
2mg/kg. Asen có trong đất, nước, không khí, đá và một số sinh vật. Asen có
4 trạng thái oxi hóa: -3; 0; +3;+5.
Asen dễ tạo sunfua với lưu huỳnh và là nguyên tố cancofil. Asen
tạo hợp chất với telua, selen và đặc biệt với bạc, đồng, niken, sắt ... Asen
có khoảng 140 khoáng vật độc lập trong đó 35% là sunfua, 60% là asenat.
Các khoáng vật quan trọng nhất của asen là: Rialga (AsS), Asenopirit
(FeAsS), Ocpirmen (As2S3) ... Asen còn kết hợp với các nguyên tố khác
hay thay thế lưu huỳnh trong Smartina (As2Co), Lơlingit (FeAs2) để tạo
thành các loại hợp chất này ở nhiệt độ thấp.

6


* Tính chất vật lí [11, 12]
Là một á kim có màu xám kim loại, asen hay còn được gọi là thạch
tín gây ngộ độc mạnh, nó rất giòn, kết tinh dạng tinh thể. Albertus Magnus
(Đức) lần đầu tiên viết về asen vào năm 1250.
Asen có thù hình dạng không kim loại và dạng kim loại. Khi ngưng
tụ hơi của nó asen tạo nên dạng không kim loại, nó là chất rắn màu vàng và
chuyển nhanh thành bột dưới tác dụng của ánh sáng nhiệt độ thường. Asen
dạng kim loại có màu xám và bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành bột, dẫn điện
và dẫn nhiệt tốt, asen rất độc và thể hơi của nó có mùi tỏi.
Bảng 1.1. Bảng hằng số vật lí của asen

nhưng không phản ứng với nước hoặc axit loãng:
3HClđ + HNO3đ + As → AsCl3 + NO↑ + H2O
5 HNO3 + 2 H2O + As → 3 H3AsO4+ 5 NO↑
6 NaOH + As → 2NaAsO3 + 2H2
* Tác dụng sinh hoá [13, 14]
Cùng với bài viết trong cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con
người” của PGS–TS. Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
xuất bản năm 2003, Agency for Toxic Substances and Disease Registry –
ATSDR (2000), “Toxicological profile for manganese”, Department of
Health and Human Services, Public Health Service, Atlanta, GA:U.S cũng
giới thiệu về tác dụng sinh hóa của asen như sau: là một á kim về mặt hoá
học, còn về mặt sinh học thì As có trong danh mục các chất độc hại cần
kiểm soát được xếp cùng hàng với các kim loại nặng. Asen là chất độc gây
ra 19 bệnh khác nhau trong đó có ung thư phổi, da, ruột và bàng quang.
Các triệu chứng khi nhiễm độc As là tác động đến hệ thần kinh ngoại biên,
tăng sừng hóa, sậm màu da và ung thư, nó ảnh hưởng xấu đến sức khỏe như
gây ra bệnh đái tháo đường, chứng to chướng gan, cao huyết áp, viêm
cuống phổi, bệnh tim, các bệnh về đường hô hấp ... As ở dạng hữu cơ có
độc tính thấp hơn nhiều so với As ở dạng vô cơ. Trong các hợp chất có
chứa As thì hợp chất chứa As(V) có độc tính thấp hơn As(III), tuy nhiên
trong cơ thể động vật As(V) có thể bị khử về As(III), sau đó As(III) tác
động vào nhóm – SH của các enzim gây ra ức chế hoạt động của men.
1.2.2. Cadimi

8


Cũng trong cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của
PGS–TS. Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản
năm 2003, chúng ta hiểu rõ hơn về cadimi theo các đề mục:

cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm:
O2 + 2Cd → 2CdO

9


Cadimi tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua và tác dụng với
các nguyên tố phi kim loại khác như photpho, lưu huỳnh, selen …:
Cd + S → CdS
Cadimi bền với nước ở nhiệt độ thường vì có màng oxit bảo vệ,
cadimi khử hơi nước biến thành oxit ở nhiệt độ cao:
Cd + H2O → CdO + H2 ↑
Với axit không phải là chất oxi hoá (ví dụ HCl), cadimi tác dụng dễ
dàng giải phóng khí hiđro:
Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑
Trong dung dịch thì:
Cd+ H2O + H3O+ → [Cd(H2O)2]]2+ + 1/2H2↑
* Tác dụng sinh hóa [13, 15, 16]
Cùng với cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của
PGS–TS. Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản
năm 2003, thì EU (2001), Commision Regulation (ED) (No 466/2001).
“Setting maximum levels for certain contaminants in food stuffs” và Goku
M.Z.L, Akar M, Cevik F, Findik O. (2003), “Bioacumulation of some
heavy metal (Cd, Fe, Zn, Cu) in two Bivalvia Species”, Faculy of Fisheries,
Cukurova University, Adana, Turkey, 89 – 93 cho chúng ta biết thêm nhiều
hơn về tác dụng sinh hóa của cadimi.
Cadimi là nguyên tố rất độc, nó thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều
cách khác nhau và có thời gian bán huỷ sinh học khoảng từ 20 – 30 năm.
Nhiễm độc cadimi gây nên bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, kim loại này
gây ra thiếu máu, đau thận và phá huỷ tuỷ xương. Trong cơ thể con người,

ế
Nh
iệt
Nh
iệt
Kh
ối
Cấ
u

[
f

L
p

* Tính chất hóa học [11]
Chì tương đối hoạt động về mặt hoá học. Trong không khí, chì bị oxi
hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh phủ bên trên mặt ngăn không cho chì

11


bị oxi hoá tiếp nữa, nếu trong nước, lớp màng oxit bao bọc bên ngoài bị
tách dần, chì tiếp tục bị tác dụng:
2Pb + O2 → 2PbO
Chì tác dụng với halogen và nhiều nguyên tố phi kim loại khác:
Pb + X2 → PbX2
Chì tan được trong các axit do có thế điện cực âm. Thực tế thì chì chỉ
tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit sunfuric dưới 80% và axit

Chì đi vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn, nước uống, một
phần qua đường hô hấp hoặc qua da, chúng được tích tụ trong xương, liều
lượng cao sẽ gây độc cấp tính. Sự tích luỹ chì trong cơ thể ở liều lượng
thấp cũng là mối đe dọa nguy hiểm nếu với thời gian dài. Triệu chứng khi
bị nhiễm độc chì là đau đầu, mệt mỏi, ăn không ngon, nó tác dụng lên hệ
thần kinh trung ương hay ngoại vi. Trong quá trình hình thành hemoglobin,
chì can thiệp vào quá trình tạo hợp chất trung gian, hiệu ứng sinh hoá quan
trọng của nó là can thiệp vào hồng cầu. Trong máu, khi nồng độ chì đạt 0,3
ppm thì nó ngăn cản quá trình lấy oxi để oxi hóa glucoza nhằm tạo ra năng
lượng cho sự sống, vì vậy làm cho cơ thể mệt mỏi. Nếu nồng độ lớn hơn
0,8 ppm thì gây thiếu máu và làm rối loạn chức năng thận do hụt hẳn
hemoglobin.
Chì có thể thay thế Ca2+ tạo phức trong xương dẫn đến làm xương
đen vì Pb2+ đồng hình với Ca2+, nếu lượng Ca2+ cao mà đẩy được Pb2+ ra thì
Pb2+ được tích luỹ ở mô mềm.
1.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ASEN, CADIMI VÀ CHÌ
Hiện nay, trên thế giới nói chung hay Việt Nam nói riêng có rất
nhiều phương pháp khác nhau để xác định chì, asen và cadimi như phương
pháp phân tích thể tích, phân tích khối lượng, điện hoá, phương pháp ICP –
MS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ phân tử UV – VIS, phổ hấp thụ
nguyên tử không ngọn lửa (ETA – AAS) và ngọn lửa (F – AAS)… Dưới
đây là một số phương pháp hay dùng để xác định chì, asen và cadimi tại
các phòng nghiên cứu thực nghiệm của Việt Nam mà GS–TS. Hồ Viết Quý
đã viết trong cuốn “Các phương pháp phân tích quang học trong hoá học”,
NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội năm 1999 và cuốn “Các phương pháp

13


phân tích công cụ trong hoá học hiện đại”, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội

Điểm tương đương là thời điểm lượng thuốc thử tác dụng vừa hết với
toàn bộ chất định phân. Để nhận biết điểm này, ta dùng các chất chỉ thị gây
ra hiện tượng có thể quan sát bằng mắt.
Có thể dùng phương pháp chuẩn độ iot, phương pháp chuẩn độ brom
hay chuẩn độ bicromat để xác định asen.
Nếu dùng chuẩn độ iot, ta chuyển asen về dạng AsO33- bằng H2SO4
loãng và K2CO3, NaHCO3, sau đó chuẩn độ bằng iot dùng chỉ thị hồ tinh
bột tới khi dung dịch có màu xanh. Cách này xác định được hàm lượng As
nằm trong khoảng từ 0,1% đến vài chục %.
Với chì và cadimi, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ
oxi hoá - khử với các chất chỉ thị khác nhau hay chuẩn độ phức chất.
Ta có thể xác định cadimi bằng EDTA với chỉ thị ET–OO ở môi
trường pH = 9 – 10 hoặc với chỉ thị xylendacam ở môi trường pH = 6, lúc
này chất chỉ thị chuyển từ màu đỏ sang vàng:
H4FCd + H2Y2- → CdY2- + H6F
H6F + Cd2+ → H4FCd + 2H+
(đỏ)

(vàng)

Đối với chì ta chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ thay thế
với ZnY2- với chất chỉ thị ET–OO hoặc chuẩn độ ngược bằng Zn2+.
Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ở pH trung tính hoặc kiềm (pH
khoảng 8 – 12) với chỉ thị ET–OO bằng EDTA:
Pb2+ + H2Y2- → PbY2- + 2H+
Tuy nhiên, phải cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặc
trietanolamin trước khi tăng pH do chì rất dễ thuỷ phân.
Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: lấy một lượng dư chính xác
EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10 cho tác dụng với Pb 2+. Sau đó chuẩn độ
EDTA dư với chỉ thị là ET–OO bằng Zn2+:

sáng). Hiệu số giữa hai mức năng lượng (kích thích Em và cơ bản Eo)
chính là năng lượng từ nguồn sáng mà phân tử hấp thụ để tạo ra phổ hấp
thụ phân tử của chất [19].
Nguyên tắc của phương pháp là xác định dựa vào việc đo độ hấp thụ
ánh sáng của dung dịch phức tạo thành giữa thuốc thử hữu cơ hay vô cơ
trong môi trường thích hợp (được chiếu bởi chùm sáng) với ion cần xác
định. Phương pháp định lượng của phép đo: