Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè Shan tuyết, Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của Luận văn là nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng kim loại cađimi, chì trong sản phẩm chè Shan tuyết Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF - AAS) và phát xạ nguyên tử (ICP-OES). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè Shan tuyết, Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN XUÂN HIỆP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CAĐIMI VÀ CHÌ TRONG CHÈ SHAN TUYẾT BẰNG PHÚC - BẮC KẠN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên - Năm 2016
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN XUÂN HIỆP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CAĐIMI VÀ CHÌ TRONG CHÈ SHAN TUYẾT BẰNG PHÚC - BẮC KẠN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ VÀ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Hoàng Lâm Thái Nguyên - Năm 2016
Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN XUÂN HIỆP i
Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Hoàng Lâm đã trực tiếp giao cho em đề tài và tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ bộ môn Hoá Phân Tích, Ban Chủ nhiệm khoa Hoá học, trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã giúp em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên, anh chị Khoa xét nghiệm đã tạo điều kiện giúp đỡ em về cơ sở vật chất, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm thực nghiệm. Em xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị phòng phân tích của tập đoàn SGS – trụ sở tại Núi Pháo – Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện giúp em phần thực nghiệm của đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Thái Nguyên, ngày ….. tháng …. năm 2016 Học viên Nguyễn Xuân Hiệp ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................ i LỜI CÁM ƠN ..................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................... iii DANH MỤC CHỮ KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT ................................................. v DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ vi DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. vii MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CAĐIMI VÀ CHÌ ................................... 3 1.1.1. Cađimi ....................................................................................................... 3 1.1.2. Chì ............................................................................................................. 4 1.2. Giới thiệu chung về chè Shan tuyết Bằng Phúc - Chợ Đồn - Bắc Kạn ..8 1.2.1. Giới thiệu về chè, chè Shan tuyết.............................................................. 8 1.2.2. Đặc điểm, vai trò và công dụng của chè xanh .......................................... 9 1.3. Một số phƣơng pháp xác định cađimi và chì ............................................... 10 1.3.1. Các phƣơng pháp phân tích ....................................................................... 10 1.3.2. Phƣơng pháp phân tích công cụ ............................................................... 12 1.4. Phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích xác định cađimi và chì .......................... 21 1.4. 1. Phƣơng pháp xử lý ƣớt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) ............................. 21 1.4. 2. Phƣơng pháp xử lý khô ........................................................................... 22 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 24 2.1. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ .......................................................... 24 2.1.1. Thiết bị ...................................................................................................... 24 2.1.2. Dụng cụ ..................................................................................................... 24 2.1.3. Hóa chất..................................................................................................... 24 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................ 24 2.2.1. Nghiên cứu phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) .............. 24 2.2.2. Nghiên cứu phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử ......................... 29 iii
2.2.3. Lấy mẫu và bảo quản ................................................................................ 31 2.2.4. Xử lý mẫu .................................................................................................. 33 2.2.5. Xác định hàm lƣợng kim loại trong chè Shan tuyết ................................. 33 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .............................. 34 3.1. PHƢƠNG PHÁP ĐƢỜNG CHUẨN ĐỐI VỚI PHÉP ĐO GF-AAS ......... 34 Điều kiện đo phổ GF-AAS của cađimi, chì. ...................................................... 34 3.1.1. Khảo sát khoảng tuyển tính của nồng độ các kim loại ............................ 36 3.1.2. Xây dựng đƣờng chuẩn của cađimi và chì ............................................... 38 3.1.3. ĐÁNH GIÁ SAI SỐ VÀ ĐỘ LẶP VÀ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD), GIỚI HẠN ĐỊNH LƢỢNG (LOQ) CỦA PHƢƠNG PHÁP GF-AAS ............. 41 3.2. PHƢƠNG PHÁP ĐƢỜNG CHUẨN ĐỐI VỚI PHÉP ĐO ICP – OES ..... 45 3.3. PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐƢỜNG CHUẨN VÀ PHƢƠNG PHÁP THÊM CHUẨN ............................................................. 47 3.3.1. Kết quả xác định hàm lƣợng kim loại trong chè Shan tuyết bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn .............................................................................................. 47 3.3.2. Kết quả xác định hàm lƣợng kim loại nặng trong chè Shan tuyết bằng phƣơng pháp thêm chuẩn ................................................................................... 48 3.3.3. So sánh kết quả xác định hàm lƣợng sắt, kẽm và chì trong mẫu đất và nƣớc bằng hai phƣơng pháp AAS và phƣơng pháp ICP – OES ......................... 50 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 56 iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tên đầy đủ 1 AAS Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử) 2 Abs Absorbance (Độ hấp thụ) 3 AES Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử) 4 F-AAS Flame- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa) 5 GF-AAS Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) 6 HCL Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng) 7 HPLC High Performance Liquid Chromatography (Sắc kí lỏng hiệu năng cao) 8 ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical EmissionSpectroscopy (Quang phổ phát xạ quy nạp plasma) 9 UV – Vis Ultra Violet – Visible 10 LOD Limit of detection (Giới hạn xác định) 11 LOQ Limit of quantitation (Giới hạn định lƣợng) 12 ppb Part per billion Phần tỷ 13 ppm Part per million Phần triệu v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý quan trọng của cađimi ................................... …3 Bảng 1.2. Một số hằng số vật lý quan trọng của chì ............................................. 5 Bảng 2.1. Địa điểm lấy mẫu chè khô Shan tuyết tại Bắc Kạn ............................ 31 Bảng 3.1. Tổng kết các điều kiện đo phổ của cađimi, chì .................................. 35 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của cađimi ................... 36 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của chì ......................... 37 Bảng 3.4. Kết quả xác định sai số của phƣơng pháp với phép đo cađimi .......... 42 Bảng 3.5. Kết quả xác định sai số của phƣơng pháp với phép đo chì ................ 43 Bảng 3.6. Sự tƣơng quan giữa nồng độ và độ phát xạ của cađimi...................... 45 Bảng 3.7. Sự tƣơng quan giữa nồng độ và độ phát xạ của chì............................ 46 Bảng 3.8. Kết quả xác định nồng độ kim loại trong chè bằng 2 phƣơng pháp: GF-AAS và ICP-OES.......................................................................................... 47 Bảng 3.9. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng có trong thực phẩm theo QCVN 8-2-2011/BYT ........................................ 48 Bảng 3.10. Kết quả phân tích cađimi bằng phƣơng pháp thêm chuẩn ............... 49 Bảng 3.11. Kết quả phân tích chì bằng phƣơng pháp thêm chuẩn ..................... 49 Bảng 3.12. Kết quả mẫu đo cađimi trong mẫu chè ............................................. 50 Bảng 3.13. Kết quả mẫu đo chì trong mẫu chè ................................................... 52 vi
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cây chè Shan tuyết ............................................................................... 8 Hình 1.2. Sự phụ thuộc tuyết tính của lgR theo lgC .......................................... 19 Hình 1.3. Đƣờng cong đặc trƣng kính ảnh ......................................................... 20 Hình 2.1. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS-6300 .................. 25 Hình 2.2. Nguyên tắc cấu tạo của máy đo AAS ................................................. 26 Hình 2.3. Đồ thị của phƣơng pháp đƣờng chuẩn ................................................ 27 Hình 2.4. Đồ thị của phƣơng pháp thêm chuẩn .................................................. 28 Hình 2.5. Máy quang phổ phát xạ nguyên tử Agilent ICP- OES 5100 .............. 30 Hình 3.1. Đồ thị kết quả khảo sát nồng độ tuyến tính của cađimi ...................... 37 Hình 3.2. Đồ thị kết quả khảo sát nồng độ tuyến tính của chì ............................ 38 Hình 3.3. Đƣờng chuẩn của cađimi (phƣơng pháp GF-ASS) ............................. 39 Hình 3.4. Đƣờng chuẩn của chì (phƣơng pháp GF-ASS) ................................... 40 Hình 3.5. Đƣờng chuẩn của cađimi (phƣơng pháp ICP-OES)............................ 46 Hình 3.6. Đƣờng chuẩn của cađimi (phƣơng pháp ICP-OES)............................ 46 Hình 3.7. Đƣờng hồi qui so sánh hai phƣơng pháp đối với cađimi trong mẫu chè .. 51 Hình 3.8. Đƣờng hồi qui so sánh hai phƣơng pháp đối với chì trong mẫu chè . 53 vii
MỞ ĐẦU Cây trà (miền Bắc gọi là chè) dùng để lấy búp non pha nƣớc uống, còn có tên khoa học là trà Trung Quốc hay trà tàu (Camellia sinensis). Chè tuyết là một biến thể hiếm của loài trà tàu, tên khoa học là Camellia sinensis sanon, đƣợc trồng nhiều ở miền Bắc Ấn Độ và Tây Tạng (Trung Quốc). Chè tuyết (còn gọi là chè Shan tuyết) là tên thông dụng nhất, vì búp non của chè phủ đầy lông tơ trắng nhƣ tuyết. Chè tuyết là cây rừng thân gỗ, đƣờng kính 30-40 cm, cao đến 10m. Chúng ƣa vùng núi có độ cao từ 1000 đến 1700m, khí hậu lạnh ẩm, nhiều sƣơng gió. Ở xứ Bắc nƣớc ta, chè tuyết gặp ở một số vùng thuộc các tỉnh Hà Giang, Bắc Kạn, phía tây dãy Hoàng Liên Sơn thuộc các tỉnh Lai Châu, Nghĩa Lộ, Sơn La và phần lớn là mọc hoang, tạo thành những thảm cây cổ thụ hàng trăm năm tuổi. Chè Shan tuyết nếu đƣợc sử dụng mỗi ngày sẽ đem lại rất nhiều lợi ích cho sức khỏe con ngƣời nhƣ: Xua tan cảm giác mệt mỏi, giúp tinh thần sảng khoái, tỉnh táo; giảm lƣợng cholesterol trong máu, giúp ngăn ngừa bệnh tim mạch, đặc biệt tốt cho sức khỏe của ngƣời già, ngƣời mắc bệnh tim mạch; giúp làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đƣờng bởi nó làm giảm lƣợng đƣờng trong máu; hạn chế nguy cơ mắc các bệnh về gan; tốt cho răng miệng, phòng chống dị ứng [1]. Nhƣng cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ảnh hƣởng có hại đến chất lƣợng chè là một vấn đề cần kiểm tra và xem xét. Do việc sử dụng các loại hoá chất nhƣ thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu… cùng với các chất thải của nền công nghiệp, đã dẫn đến các nguồn đất, nƣớc và không khí bị ô nhiễm, đặc biệt do nghành công nghiệp đang ngày càng phát triển thì sự ô nhiễm môi trƣờng bởi các kim loại nặng nhƣ As, Pb, Cd, Hg …. ngày càng nghiêm trọng. Chè có thể bị nhiễm một số kim loại nặng từ đất, nƣớc, và không khí. Vì vậy chúng ta không chỉ quan tâm nghiên cứu các chất có tác dụng sinh lý tốt với sức khoẻ con ngƣời mà cần 1
phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra khống chế các chất có hại đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khoẻ ngƣời sử dụng. Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu để xác định hàm lƣợng các kim loại nặng trong chè ở Việt Nam cũng nhƣ trên thế giới. Tuy nhiên đối với chè Shan tuyết, Bằng Phúc - Bắc Kạn thì chƣa có đề tài nào nghiên cứu. Do vậy cần phải phân tích đề đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng có trong chè Shan Tuyết Bằng, Phúc - Bắc Kạn trên các tiêu chuẩn cho phép. Với những lý do nhƣ trên tôi đã chọn đề tài “ Xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè Shan tuyết, Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử”. Để thực hiện đề tài này, tôi tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau: 1. Nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lƣợng kim loại cađimi, chì trong sản phẩm chè Shan tuyết Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF - AAS) và phát xạ nguyên tử (ICP-OES). 2. Khảo sát các điều kiện tối ƣu cho phép đo của kim loại cađimi và chì. 3. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của cađimi, chì. 4. Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo, xác định LOD, LOQ. 5. Xác định hàm lƣợng cađimi, chì trong các mẫu chè Shan tuyết bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn. 6. Kiểm tra độ chính xác của kết quả phân tích bằng phƣơng pháp thêm chuẩn. 7. So sánh kết quả phân tích hàm lƣợng cađimi và chì trong mẫu chè giữa phƣơng pháp GF - AAS và ICP-OES với tiêu chuẩn Việt Nam. 2
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CAĐIMI VÀ CHÌ 1.1.1. Cađimi 1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên của cađimi Trong thiên nhiên, cađimi tồn tại ở dạng bền vững là Cd(II). Trữ lƣợng của cađimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tƣơng ứng. Khoáng vật chính của cađimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng mà thƣờng ở lẫn với khoáng vật của kẽm và thủy ngân là xinaba hay thần sa (HgS) [2 ,3]. 1.1.1.2. Tính chất vật lí của cađimi Cađimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, ở trong không khí ấm cađimi dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim. Bảng 1.1. Một số hằng số vật lí của cađimi [2, 3]. Cấu hình electron [Kr]4d105s2 Năng lƣợng ion hóa thứ nhất (eV) 8,99 Bán kính nguyên tử (A0) 1,56 Thế điện cực chuẩn (V) -0,402 Khối lƣợng nguyên tử (đvC) 112,411 Nhiệt độ nóng chảy (oC) 321,07 Nhiệt độ sôi (oC) 767 Cấu trúc tinh thể Lục giác bó chặt 1.1.1.3. Tính chất hóa học của cađimi Cađimi là nguyên tố tƣơng đối hoạt động hóa học. Trong không khí ẩm, cađimi bền ở nhiệt độ thƣờng nhờ màng oxit bảo vệ. Nhƣng ở nhiệt độ cao cađimi cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm. 2Cd + O2 → 2CdO 3
Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lƣu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác nhƣ photpho, selen…. Cd + S → CdS Ở nhiệt độ thƣờng cađimi bền với nƣớc vì có màng oxit bảo vệ, nhƣng ở nhiệt độ cao cađimi khử hơi nƣớc biến thành oxit. Cd + H2O → CdO + H2↑ Cađimi tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro [2, 3]. Ví dụ với axit HCl Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑ Trong dung dịch thì: Cd + H3O+ + H2O → [Cd(H2O)2]]2+ + 1/2H2↑ 1.1.1.4. Tác dụng sinh hóa cađimi Cađimi là nguyên tố rất độc. Cađimi thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau và đƣợc tích tụ lại chủ yếu trong thận và có thời gian bán huỷ sinh học rất dài từ 20 - 30 năm. Nhiễm độc cađimi gây nên chứng bệnh giòn xƣơng. Ở nồng độ cao, cađimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xƣơng. Phần lớn cađimi thâm nhập vào cơ thể con ngƣời đƣợc giữ lại ở thận và đƣợc đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) đƣợc giữ lại trong thận, do cađimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại đƣợc giữ lại trong cơ thể và dần dần đƣợc tích luỹ cùng với tuổi tác. Cađimi thƣờng gắn liền với kẽm nên có khả năng thay thế kẽm. Trong cơ thể, kẽm là thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nên khi bị cađimi thay thế sẽ gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thƣ [4]. 1.1.2. Nguyên tố chì 1.1.2.1. Trạng thái tự nhiên của chì Chì chiếm khoảng 1,6.10-3 % khối lƣợng vỏ trái đất tƣơng ứng với 1,6.10-4% tổng số nguyên tử. Chì trong tự nhiên tồn tại trong 170 khoáng vật 4
nhƣng chủ yếu là: Galen (PbS), Cerndute (PbCO3), Anglesite (PbSO4) và Pyromophite [Pb5Cl(PO4)3]. Chì có 18 đồng vị trong đó có 4 đồng vị bền 208 Pb (52,3%), 207Pb (22,6%), 206Pb (23,6%), 204Pb (1,48%). [3, 5]. 1.1.2.2. Tính chất vật lí của chì Chì là kim loại nặng, có ánh kim. Chì kim loại có màu xanh xám, mềm, bề mặt chì thƣờng mờ đục do bị oxi hóa. Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí của chì [3, 5]. Cấu hình electron [Xe]4f145d106s26p2 Năng lƣợng ion hóa thứ nhất (eV) 7,42 Bán kính nguyên tử (A0) 1,75 Thế điện cực chuẩn (V) -0,126 Khối lƣợng nguyên tử (đvC) 207,21 Nhiệt độ nóng chảy (oC) 327 Nhiệt độ sôi (oC) 1737 Cấu trúc tinh thể Lập phƣơng tâm diện 1.1.2.3. Tính chất hóa học của chì Nhìn chung, chì là kim loại tƣơng đối hoạt động về mặt hoá học [3, 5]. Ở điều kiện thƣờng, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa. 2Pb + O2 → 2PbO Khi gặp nƣớc, nƣớc sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng. Chì tác dụng với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác: Pb + X2 → PbX2 Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan đƣợc trong các axit. Nhƣng thực tế chì chỉ tƣơng tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dƣới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2; 5
PbSO4). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan. PbCl2 + 2HCl → H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2 Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tác dụng nhƣ một kim loại: 3Pb + 8HNO3loãng → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Khi có mặt oxi, chì có thể tác dụng với nƣớc: 2Pb + 2H2O + O2 → 2Pb(OH)2 Chì có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác: 2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Với dung dịch kiềm, chì có tác dụng khi đun nóng, giải phóng hiđro: Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2 1.1.2.4. Tác dụng sinh hóa của chì Chì đƣợc con ngƣời phát hiện từ trƣớc công nguyên và đƣợc sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Ngày nay, chì chủ yếu đƣợc sử dụng trong công nghiệp năng lƣợng, luyện kim nhƣ sản xuất acquy ƣớt, pin, các loại cầu chì, mạch điện, phụ gia cho sản xuất xăng, dầu bôi trơn, chế tạo hợp kim. Nguồn nƣớc thải từ các nhà máy công nghiệp này cùng với các nguồn nƣớc thải của công nghiệp khai thác khoáng sản, và nƣớc có tiếp xúc với các thiết bị chì, rác thải công nghiệp, … đã đƣa một lƣợng chì đáng kể vào môi trƣờng nƣớc và đất. Chì tồn tại trong nƣớc dƣới dạng chì hóa trị +2, tính năng của hợp chất chì đƣợc đánh giá chủ yếu thông qua độ tan của nó. Độ tan của hợp chất chì chủ yếu phụ thuộc vào pH (pH tăng thì độ tan giảm). Ngoài ra độ tan của hợp chất chì còn phụ thuộc vào một số yếu tố khác nhƣ độ muối (hàm lƣợng các ion khác) của dung dịch, điều kiện oxi hóa – khử. Chì thâm nhập vào cơ thể con ngƣời qua thức ăn, nƣớc uống, hít thở và cả thông qua da. Triệu chứng thể hiện khi nhiễm độc chì của cơ thể là sự mệt mỏi, chán ăn, đau đầu, chóng mặt, sƣng khớp…. Các dấu hiệu trên có thể xuất 6
hiện khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 ppm. Ở các nồng độ cao hơn 0,3ppm thì chì có thể gây nên hiện tƣợng thiếu máu do thiếu hemoglobin. Ở các nồng độ 0,5 ppm đến 0,8 ppm thì chì có thể gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não. Xƣơng là nơi tàng trữ, tích lũy chì trong cơ thể, ở đó chì tƣơng tác với photphat trong xƣơng rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể rồi thể hiện độc tính của nó.. Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hƣởng tới quá trình tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu, ức chế mọi hoạt động của các enzym. Chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản xuất năng lƣợng cho quá trình sống. Dấu hiệu của ngộ độc chì thƣờng thƣờng xuất hiện rất âm thầm, khó sớm phát hiện chỉ khi nào chì tích tụ tới mức độ cao, bệnh mới rõ rệt nhƣng các triệu chứng cũng không có gì đặc biệt. Ở trẻ em, nhiễm độc cấp tính khiến cho các em trở nên cáu kỉnh, kém tập trung, ói mửa, dáng đi không vững, lên cơn kinh phong. Trƣờng hợp mãn tính, các em có dấu hiệu chậm trí, hay gây gổ, lên kinh thƣờng xuyên, đau bụng, thiếu máu, suy nhƣợc cơ bắp, suy thận, đôi khi có thể đƣa tới tử vong. Thƣờng thƣờng, trẻ em bị tác hại của chì trầm trọng hơn ở ngƣời trƣởng thành, đặc biệt là dƣới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc chất của cơ thể chƣa hoàn chỉnh. Một số em có thể bị nhiễm ngay từ khi còn ở trong lòng mẹ hoặc bú sữa mẹ có hàm lƣợng chì cao. Tới khi lớn, các em tiêu thụ thực phẩm có chì, nuốt chì lẫn trong đất, bụi khi bò chơi trên mặt đất hoặc ăn các mảnh vụn sơn tƣờng nhà cũ. Khi ngộ độc chì, ngƣời lớn hay than phiền đau tê ở đầu ngón chân, tay; bắp thịt mỏi yếu; nhức đầu, đau bụng, tăng huyết áp, thiếu máu, giảm trí nhớ, thay đổi tâm trạng, sẩy thai, kém sản xuất tinh trùng…Lâu ngày, bệnh trở thành mãn tính, đƣa tới suy thận, tổn thƣơng thần kinh ngoại vi, giảm chức năng não bộ [4]. 7
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHÈ SHAN TUYẾT BẰNG PHÚC - BẮC KẠN, VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CHÈ 1.2.1. Giới thiệu về chè, chè Shan tuyết Chè xanh (hay trà xanh) là loại trà đƣợc chế biến từ lá của cây chè nó đƣợc ôxy hóa ở mức tối thiểu trong quá trình chế biến. Chè xanh có nguồn gốc từ Trung Quốc và trở thành thức uống phổ biến tại nhiều nền văn hóa trên khắp châu Á. Gần đây, chè xanh đã trở nên phổ biến hơn tại phƣơng Tây, khu vực vốn có truyền thống tiêu thụ chè đen. Chè xanh đã trở thành nguyên liệu để chiết xuất nhằm sử dụng trong các loại đồ uống, thực phẩm chức năng, bổ sung trong chế độ ăn uống, và các mặt hàng mỹ phẩm. Chè Shan tuyết Bằng Phúc đã có từ lâu đời. Cả xã hiện còn trên 1000 gốc chè cổ thụ trên 100 năm tuổi vẫn đang cho thu hoạch, trong đó có cả những cây 300 năm tuổi, đƣờng kính thân cây to cỡ ngƣời ôm, chiều cao hơn chục mét, tán rộng che kín vài chục mét vuông Nƣớc chè Shan tuyết có sắc vàng, sóng sánh, hƣơng thơm dịu . Khác với các giống chè khác, búp chè Shan tuyết to nhƣ búp đa có phủ một lớp lông tơ trắng trông nhƣ những bông hoa tuyết; sau khi sao, búp chè không có hình móc câu mà to ngẫy nhƣ chiếc cúc áo nhỏ nhƣng vẫn phủ một lớp tuyết trắng đục nên gọi là chè Shan tuyết. Chè Shan tuyết sinh trƣởng khỏe, chịu ẩm, chịu lạnh, không bị sâu bệnh hại, năng suất, búp tƣơi cao, chất lƣợng tốt, có hƣơng vị đặc biệt làm nên sản vật của địa phƣơng, góp phần xóa đói, làm giàu cho bà con ngƣời Tày ở Bằng Phúc - Bắc Kạn [1]. Hình 1.1 Cây chè Shan tuyết ở Bằng Phúc - Bắc Kạn 8
1.2.2. Đặc điểm, vai trò và công dụng của chè xanh Trong vài thập kỉ gần đây, chè xanh đã trở thành đối tƣợng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học nhằm xác định mức độ có lợi cho sức khỏe của chè, là một điều đã nổi tiếng từ lâu, theo đó đã có một số bằng chứng cho thấy rằng thƣờng xuyên uống chè xanh có thể làm giảm nguy cơ tiến triển bệnh tim mạch và một số bệnh ung thƣ nhất định. Mặc dù chè xanh không làm tăng tỷ lệ trao đổi chất trong cơ thể đủ để giảm cân ngay lập tức, song chiết xuất từ chè xanh có chứa polyphenol và caffein để gây sinh nhiệt và kích thích quá trình ôxy hóa chất béo, làm tăng tỉ lệ trao đổi chất 4% mà không làm tăng nhịp tim [6]. Theo kết quả một cuộc khảo sát do Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ đƣa ra vào năm 2007, giá trị của flavonoid trong một tách chè xanh cao hơn so với một khối lƣợng tƣơng đƣơng các mặt hàng thực phẩm và đồ uống truyền thống khác vốn đƣợc xem là tăng cƣờng sức khỏe có nguồn gốc thiên nhiên, bao gồm hoa quả tƣơi, nƣớc ép rau quả hay rƣợu vang. Flavonoid là một nhóm thành phần hóa học thực vật có trong hầu hết các sản phẩm thực vật, gây nên các tác động đến sức khỏe nhƣ chống ôxy hóa và chống ung thƣ. Tuy nhiên, cũng dựa trên nghiên cứu này, lƣợng flavonoid có thể khác biệt đáng kể giữa các sản phẩm chè khác nhau [6]. Ở Việt Nam có nhiều vùng chè ngon nổi tiếng nhƣ: Chè Mộc Châu Sơn La, chè Lâm Đồng, chè Thái Nguyên, chè Shan tuyết - Phúc Bằng - Bắc Kạn. 9
1.3. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CAĐIMI VÀ CHÌ Hiện nay có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau để xác định asen, cađimi và chì nhƣ phƣơng pháp phân tích khối lƣợng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV – VIS, phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS),.… Dƣới đây là một số phƣơng pháp xác định cađimi và chì. 1.3.1. Các phƣơng pháp phân tích 1.3.1.1. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng là phƣơng pháp cổ điển, độ chính xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phƣơng pháp là sự kết tủa định lƣợng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp. Cađimi thƣờng đƣợc kết tủa dƣới dạng CdS, CdSO4, CdNH4PO4 sau đó kết tủa đƣợc lọc, rửa, sấy (hoặc nung) rồi đem cân từ đó xác định hàm lƣợng chất phân tích. Chì đƣợc kết tủa dƣới dạng PbSO4, PbCrO4 hay PbMoO4 sau đó đƣợc kết tủa đƣợc lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định đƣợc hàm lƣợng chất phân tích. Phƣơng pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhƣng quá trình phân tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lƣợng vết các chất. Vì vậy phƣơng pháp này không đƣợc dùng phổ biến trong thực tế để xác định lƣợng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lƣợng lớn [7]. 1.3.1.2. Phƣơng pháp phân tích thể tích Phƣơng pháp phân tích thể tích dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử để biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) đƣợc thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lƣợng chất định phân đó. Thời điểm thêm lƣợng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tƣơng đƣơng. Để nhận biết điểm tƣơng đƣơng, ngƣời ta dùng các chất gây ra hiện tƣợng có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị [7]. 10
Với cađimi và chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ nhƣ chuẩn độ phức chất, chuẩn độ ôxi hoá - khử với các chất chỉ thị khác nhau. Ta có thể xác định cađimi bằng EDTA ở môi trƣờng pH = 9 đến 10 với chỉ thị ET-OO hoặc môi trƣờng pH = 6 với chỉ thị xylendacam. Khi đó chất chỉ thị chuyển từ màu đỏ sang màu vàng : H6F + Cd2+ → H4FCd + 2H+ H4FCd + H2Y2- → CdY2- + H6F (đỏ) (vàng) Đối với chì ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngƣợc bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2- với chất chỉ thị ET-OO. - Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8 đến 12), với chỉ thị ET-OO. Pb2+ + H2Y2- → PbY2- + 2H+ Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trƣớc khi tăng pH phải cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietanolamin. - Cách 2: Chuẩn độ ngƣợc Pb2+ bằng Zn2+: cho Pb2+ tác dụng với một lƣợng dƣ chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ EDTA dƣ bằng Zn2+ với chỉ thị là ET-OO. Pb2+ + H2Y2- = PbY2- + 2H+ H2Y2- (dƣ) + Zn2+ = ZnY2- + 2H+ ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh) - Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY2-, chỉ thị ET-OO. Do phức PbY2- bền hơn ZnY2- ở pH = 10 nên Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi phức ZnY2. Sau đó, chuẩn Zn2+ sẽ xác định đƣợc Pb2+: Pb2- + ZnY2- = Zn2+ + PbY2- ZnInd + H2Y2- = ZnY2- + HInd (đỏ nho) (xanh) 11