Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu qui trình chiết phân đoạn và xác định dạng chì trong đất nông nghiệp tỉnh Phú Thọ bằng phương pháp Icp_oes

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc tìm hiểu về nguồn gốc, các dạng tồn tại của chì, độc tính, cơ chế lan truyền, gây độc của chì và những ảnh hưởng của chì đối với sức khỏe con người và môi trường là vấn đề cấp thiết. Đề tài này sẽ giúp các bạn hiểu rõ về các vấn đề này đồng thời đưa ra các biện pháp phòng ngừa ô nhiễm chì và các nguy cơ nhiễm độc từ chì một cách hiệu quả. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu qui trình chiết phân đoạn và xác định dạng chì trong đất nông nghiệp tỉnh Phú Thọ bằng phương pháp Icp_oes

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÙI MINH TUÂN NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG CHÌ TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH PHÚ THỌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ICP_OES LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÙI MINH TUÂN NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH CHIẾT PHÂN ĐOẠN VÀ XÁC ĐỊNH DẠNG CHÌ TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH PHÚ THỌ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ICP_OES Chuyên nghành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Trường Giang Hà Nội - 2015
LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới PGS.TS Lê Trường Giang – Thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình, nghiên cứu và thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh chị phòng Hoá phân tích - Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Thí nghiệm – Thực hành, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì , cùng các thầy cô giáo , bạn bè đồng nghiệp, đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2015 Tác giả Bùi Minh Tuân
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..................................................................................................... …1 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ........................................................................ …3 1.1.Một số quy trình phân tích va sự phân chia các kim loại .......................... .3 1.1.1. Một số quy trình phân tích dạng kim loại................................................ 3 1.1.2. Sự phân chia các dạng kim loại ............................................................ 11 1.2. Tổng quan về chì .................................................................................... 12 1.2.1. Lịch sử phát triển về việc sử dụng kim loại chì của con người.............. 12 1.2.2. Cấu tạo và tính chất ............................................................................. 14 1.2.3. Các hợp chất quan trọng của chì ......................................................... 19 1.2.4. Vai trò của chì ..................................................................................... 20 1.2.5. Tình hình sản xuất và sử dụng chì hiện nay .......................................... 22 1.2.5.1. Trên thế giới...................................................................................... 22 1.2.5.2. Ở Việt Nam ....................................................................................... 23 1.3 . Nhiễm độc chì – ảnh hưởng của nó đối với môi trường và sức khỏe. …..23 1.3.1. Nhiễm độc chì và những ảnh hưởng đến môi trường ............................ 23 1.3.2. Nhiễm độc chì và những ảnh hưởng đối với con người......................... 26 1.3.2.1. Nguồn tiếp xúc .................................................................................. 26 1.3.2.2. Ảnh hưởng đối với cơ thể con người.................................................. 28 1.4. Các phương pháp xác định chì ................................................................ 30 1.4.1. Phương pháp phân tích hóa học........................................................... 30 1.4.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng .................................................... 30 1.4.1.2. Phương pháp phân tích thể tích.......................................................... 30 1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ. .......................................................... 31 1.4.2.1 Phương pháp điện hoá ........................................................................ 31 1.4.2.2 Phương pháp quang phổ ..................................................................... 32 1.4.2.3. Phương pháp ICP-OES ..................................................................... 34
CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM .................................................................. .45 2.1. Đối tượng nghiên cứu: ............................................................................ 45 2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 49 2.3. Lấy mẫu và xử lý mẫu............................................................................. 49 2.3.1. Lấy mẫu ............................................................................................... 49 2.3.2. Xử lý mẫu............................................................................................. 49 2.4. Trang thiết bị và hóa chất ........................................................................ 49 2.4.1.Trang thiết bị ........................................................................................ 49 2.4.2. Hóa chất và dụng cụ ............................................................................ 50 2.4.3. Chuẩn bị hóa chất và dung dịch chuẩn ................................................ 50 2.5. Quy trình chiết dạng kim loại chì........................................................ . …51 2.6. Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại .......................................... 52 2.6.1.Quy trình chiết hàm lượng tổng kim loại bằng dung dịch cường thủy... 52 2.6.2.Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại bằng lò vi sóng .............. 52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ .............................................................................. ..53 3.1.Khảo sát các thông số đo trên máy ICP_OES 6000 .................................. 53 3.1.1. Khảo sát công xuất RF:........................................................................ 53 3.1.2. Khảo sát lưu lượng khí nebulizer. ........................................................ 54 3.2. Khảo sát cản nhiễu .................................................................................. 55 3.3. Khảo sát tỷ lệ các axit ............................................................................ 60 3.4. Khảo sát chương trình nhiệt cho microwave ............................................ 63 3.5. Khảo sát giới hạn phát hiện của phương pháp ......................................... 64 3.6. Xây dựng đường chuẩn sử dụng trong quá trình phân tích....................... 65 3.7. Đánh giá độ chính xác của phương pháp ................................................. 67 3.8. Kết quả phân tích hàm lượng các dạng chì có trong mẫu đất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh Phú Thọ .............................................................................. 68 KẾT LUẬN ................................................................................................... 81
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier và các cộng sự .............................................................................................................. 9 Hình 1.2. Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier sau khi đã cải tiến . ...................................................................................................... 10 Hình 1.3. Quặng Chì ............................................................................................. 12 Hình 1.4. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học .................................................. 14 Hình 1.5. Số electron trên vỏ điện tích của nguyên tử chì ...................................... 15 Hình 1.6. Các quá trình hấp thu và phát xạ trong nguyên tử và ion........................ 36 Hình 1.7. Quá trình hình thành ngọn plasma. ........................................................ 37 Hình 1.8. Các quá trình diễn ra khi mẫu được đưa vào plasma. ............................ 38 Hình 1.9. Cấu tạo torch dùng trong ICP-OES. ...................................................... 39 Hình 1.10. Chế độ lấy tín hiệu của ICP-OES: a. dọc trục (axial viewing). ............ 41 Hình 3.1. Ảnh hưởng công suất RF đến tín hiệu nguyên tố Pb. ............................... 53 Hình 3.2. Ảnh hưởng của lưu lượng khí nebulizer đến tín hiệu các nguyên tố .......... 54 Hình 3.2. Hiệu suất chiết các kim loại khỏi nền mẫu đất đối với các acid khác nhau. ... 62 Hình 3.3. So sánh hàm lượng các kim loại thu được với các chương trình nhiệt khác nhau. 63 Hình 3.4. Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,05 mg/L đến 1,00 mg/L. ................. 66 Hình 3.5. Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,05 mg/L đến 0.5 mg/L. ................... 66 Hình 3.6. Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,004 mg/L đến 0.1 mg/L .................. 67 Hình 3.7. Đường chuẩn có khoảng nồng độ 0,005mg/L đến 1.0 mg/L. .................. 67 Hình 3.8.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Lâm Thao......... 70 Hình 3.9. Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Phù Ninh ......... 72 Hình 3.10. Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực TP.Việt Trì .... 78 Hình 3.11. Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực TX Phú Thọ ... 78 Hình 3.12.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Huyện Cẩm Khê . 78 Hình 3.13.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Huyện Thanh Ba ..... 79 Hình 3.14.Biểu đồ phân chia tỷ lệ phần trăm các dạng Pb khu vực Huyện Hạ Hòa ...... 79
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 . Quy trình chiết liên tục của A. Tessier .................................................... 4 Bảng 1. 2. Quy trình chiết liên tục của BCR ............................................................ 5 Bảng 1.3. Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000) .................................................... 6 Bảng 1.4. Quy trình chiết của Galan ....................................................................... 6 Bảng 1.5. Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten và Forstner ..................... 7 Bảng 1.6. Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson...................................... 7 Bảng 1.7. Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin ............................... 8 Bảng 1.8. Đồng vị ổn định nhất của Chì ................................................................ 15 Bảng 1.9. Hằng số cân bằng của các dung dịch phức chì clorua ở 250C ............... 19 Bảng 1.10. Hàm lượng Pb trong đất bị ô nhiễm ở một số nước .............................. 24 Bảng 2.1. Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Huyện Lâm - Phú Thọ ................ 45 Bảng 2.2. Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Huyện Phù Ninh - Phú Thọ ....... 46 Bảng 2.3. Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn TP Việt Trì - Phú Thọ ................ 47 Bảng 2.4. Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Thị xã Phú Thọ - Phú Thọ ......... 47 Bảng 2.5. Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Huyện Cẩm Khê - Phú Thọ........ 47 Bảng 2.6. Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Thanh Ba - Phú Thọ .................. 48 Bảng 2.7. Mô tả vị trí lấy mẫu đất trên địa bàn Hạ Hòa - Phú Thọ ..................... 48 Bảng 3.1. Bảng tóm tắt cản nhiễu quang phổ. ........................................................ 55 Bảng 3.2. Khảo sát cản nhiễu vật lý. ...................................................................... 57 Bảng 3.3. Khảo sát loại trừ cản nhiễu vật lý với nội chuẩn Sc 360.073. ................ 58 Bảng 3.4. Khảo sát loại trừ cản nhiễu vật lý với nội chuẩn Y 371.029.................... 58 Bảng 3.5. Cản nhiễu đối với Pb ............................................................................. 59 Hình 3.1. So sánh hàm lượng các kim loại trong mẫu đất thu được đối với các loại acid khác nhau. ..................................................................................................... 61 Bảng 3.6. Chương trình nhiệt cho lò vi sóng .......................................................... 63 Bảng 3.7. Các thông số tối ưu của máy đo ............................................................. 64 Bảng 3.8. Kết quả phân tích mẫu Pb2+ 0,0025 mg/l ................................................ 65 Bảng 3.9 Kết quả phân tích mẫu chuẩn theo quy trình nghiên cứu ........................ 68
Bảng 3.10. Kết quả mẫu khu vực huyện Lâm Thao- Phú Thọ (mg/kg) ................... 69 Bảng 3.11. Kết quả mẫu khu vực huyện Phù Ninh- Phú Thọ (mg/kg) .................... 71 Bảng 3.12. Kết quả mẫu khu vực TP Việt Trì - Phú Thọ (mg/kg)........................... 73 Bảng 1.1. Kết quả mẫu khu vực TX Phú Thọ - Phú Thọ (mg/kg) ........................... 74 Bảng 3.13. Kết quả mẫu khu vực huyện Cẩm Khê - Phú Thọ (mg/kg) ................... 75 Bảng 3.14. Kết quả mẫu khu vực huyện Thanh Ba - Phú Thọ (mg/kg)................... 76 Bảng 3.15. Kết quả mẫu khu vực huyện Hạ Hòa - Phú Thọ (mg/kg) ................... 77
MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp phát triển đem lại cuộc sống tiện nghi hơn, song cũng khiến con người phải đối mặt với nhiều tác nhân gây bệnh mới do tình trạng ô nhiễm môi trường, đáng ngại nhất hiện nay là nhiễm độc kim loại và các hóa chất. Ngộ độc kim loại nặng là một vấn đề không còn mới, xong đây luôn là một vấn đề nhức nhối của thời đại. Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng nguyên tử lớn, khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3 như vàng, platin (bạch kim), chì, thủy ngân, .... thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các thể sinh vật và thường tích lũy trong cơ thể chúng. Nhìn chung kim loại nặng là các chất vi lượng rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể như Đồng (Cu), Sắt (Fe), Selen (Se)..., tuy nhiên với sự hiện diện hàm lượng quá lớn kim loại nặng thì nó sẽ gây độc tính nghiêm trọng con người và môi trường như Chì (Pb), Thủy ngân (Hg),... Trong những chất thải độc hại thì Chì, Thủy ngân, Asen và Cadimi đứng vị trí thứ nhất, nhì, ba và sáu theo xếp loại dược tính của Hoa Kì. Những kim loại này gây độc trong tất cả các trạng thái tồn tại của chúng. Tuy nhiên với tốc độ phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhu cầu ngày càng phong phú , đa dạng của con người thì các loại kim loại này vẫn được sử dụng để tạo ra các sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu sử dụng trước mắt của mình. Chì là một trong những mối nguy hại hàng đầu. Chì được loài người biết đến từ lâu. Chì và các hợp chất của chì được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y học, quân sự, năng lượng nguyên tử, kĩ thuật hạt nhân… Như vậy, chì đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân và đời sống của con người. Tuy nhiên, song song với những lợi ích mà chì mang lại thì nó luôn là một mối đe dọa môi trường nghiêm trọng nhất đến sức khỏe con người, đặc biệt ở các đô thị lớn. Và ảnh hưởng đáng lo ngại nhất là sự tác động của chì đến sự phát triển trí tuệ và sự phát triển của thế hệ trẻ – tương lai của xã hội. 1
Chì và các hợp chất của nó là loại độc chất đa tác dụng, tác động lên toàn bộ các cơ quan và hệ cơ quan, những tổn thương đặc biệt nặng xuất hiện trong hệ thống tạo máu, hệ tim mạch, hệ thần kinh và hệ tiêu hóa. Đối với trẻ em, ngay cả với hàm lượng chì nhỏ cũng đã ảnh hưởng đến sức khỏe, dẫn đến những rối loạn phát triển trí tuệ và thể lực, các rối loạn thần kinh tâm lý, giảm tổng hợp heme và thiếu máu, giảm vitamin D trong máu và tăng ngưỡng tiếp nhận âm thanh. Hiện nay, nhiễm độc chì đến môi trường là một vấn đề đáng lo ngại. Việc sử dụng xăng pha chì đã thải ra một lượng khí độc hại có chứa hơi chì, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người. Ngoài ra, tại các nhà máy mạ điện, nhà máy cơ khí, nhà máy sản xuát pin, ắc quy, gốm sứ cũng thải ra một lượng lớn nước thải có nhiễm chì, nước thải này thải thẳng ra các kênh rạch, đồng ruộng…gây ô nhiễm nguồn nước, tích lũy trong đất, thực vật ở khu vực xung quanh và đặc biệt là ảnh hưởng đến sức khỏe con người ở khu vực đó. Không chỉ dừng lại ở đó, chì còn len lỏi và có mặt khắp mọi nơi quanh chúng ta, trong chính ngôi nhà và những vật dụng, thức ăn, mỹ phẩm mà chúng ta sử dụng hằng ngày đều tích tụ một lượng chì nhất định mà chúng ta không hề biết. Chính những thói quen, nhận thức, hiểu biết còn yếu kém về chì là nguyên nhân khiến chì trở thành một kẻ thù thầm lặng nguy hiểm khôn lường. Vì vậy việc tìm hiểu về nguồn gốc, các dạng tồn tại của chì, độc tính, cơ chế lan truyền, gây độc của chì và những ảnh hưởng của chì đối với sức khỏe con người và môi trường là vấn đề cấp thiết. Đề tài này sẽ giúp các bạn hiểu rõ về các vấn đề này đồng thời đưa ra các biện pháp phòng ngừa ô nhiễm chì và các nguy cơ nhiễm độc từ chì một cách hiệu quả. 2
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1.Một số quy trình phân tích va sự phân chia các kim loại 1.1.1. Một số quy trình phân tích dạng kim loại Như đã nói ở trên, phân tích các dạng kim loại nặng có thể cung cấp nhiều thông tin hữu ích liên quan đến tính chất hóa học hoặc khả năng linh động và đáp ứng sinh học của một nguyên tố cụ thể, do đó có thể đưa ra một ước tính thực tế hơn về tác động của kim loại đến môi trường đồng thời từ quá trình nghiên cứu phân tích kiểm tra hàm lượng kim loại ở từng dạng chúng ta có thể hạn chế sự tích lũy dưới các dạng tồn tại của nó . Trong đất và trầm tích có chứa nhiều thành phần, nguyên tố có hại, trong số 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 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 và Fillip M. Tack, 1995 . 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 3
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 ). Quy trình chiết các dạng liên kết của kim loại trong trầm tích của A. Tessier và các cộng sự (hình 1.1) được coi là cơ sở của các quy trình sau này. Quy trình này đã chia kim loại trong trầm tích thành năm dạng chính: Dạng trao đổi (F1), dạng liên kết với cacbonat (F2), dạng liên kết trong cấu trúc oxit sắt- mangan (F3), dạng liên kết với các hợp chất hữu cơ (F4), và dạng bền nằm trong cấu trúc tinh thể của trầm tích (gọi là dạng cặn dư) (F5). Bảng 1.1 . Quy trình chiết liên tục của A. Tessier Dạng kim loại Điều kiện chiết 1g mẫu 8ml MgCl2 1M (pH= 7), khuấy lien tục trong 1h hoặc Dạng trao đổi(F1) 8ml NaCHCOO 1M (pH=8,2), khuấy liên tục trong 1h Liên kết với cacbonat 8ml NaCHCOO 1M pH = 5, khuấy liên tục trong 5h (F2) 20ml Na2S2O40,3M + Na-Citrate 0,175M + H – Citrate Liên kết với Fe – Mn 0,025M hoặc oxit (F3) 20ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25% 960C khuất trong 6h 1. 3ml HNO3 0,02M +5ml H2O2 30% (pH = 2),850C khuấy 2h Liên kết với hữu cơ 2. Thêm 3ml 5ml H2O2 30% (pH = 2), 850C khuấy 3h (F4) 3. Sau khi làm nguội, thêm 5ml NH4OAC 3,2M trong HNO3 20% và pha loãng thành 20ml, khuấy liên tục 30 phút Cặn dư 1. 2ml HClO4 + 10ml HF đun đến gần cạn 2. Hòa tan bằng HCl 12N, sau đó định mức thanh (F5) 25ml Bên cạnh quy trình của Tessier có một số quy trình tiêu biểu khác là quy trình của Ủy ban tham chiếu cộng đồng (Community Bureau of Reference procedure, BCR) , quy trình chiết ngắn của Maiz, quy trình của Galan, quy trình của Hiệp hội địa chất Canada. 4
Quy trình của BCR gần giống với quy trình của Tessier, chỉ có một điểm khác là dạng trao đổi và dạng cacbonat trong quy trình của Tessier được gộp chung lại thành một dạng. Do đó quy trình này chỉ có bốn dạng Bảng 1. 2. Quy trình chiết liên tục của BCR 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 5
Bảng 1.3. Quy trình chiết ngắn của Maiz (2000) (1): Pentetic acid hoặc Diethylene triamine pentaacetic acid (2): Triethanolamine Quy trình chiết của Galan Bảng 1.4. Quy trình chiết của Galan Kersten và Forstner (1986) đã đưa ra quy trình sau : 6
Bảng 1.5. Quy trình phân tích dạng kim loại của Kersten và Forstner Dạng kim loại Hóa chất được sử dụng Trao đổi 10 ml NH4OAc 1M pH=7, ở t0 phòng, trong 15 phút Cacbonat 20 ml NaOAc 1M pH =5, ở t0 phòng, trong 5 giờ 20 ml NaOAc 1M /NH4OH.HCl 0.25M, pH= 5, Dễ khử 0 20 ml NH4OH.HCl 0.25M trong HOAc 25% , pH= 2, ở 900C, Khử trung bình Hữu cơ \ 3 ml HNO3 0.01M, 5 ml 30% H2O2, 850C, 2 giờ Hoặc 2 ml HNO3 0.01M, 3 ml 30% H2O2, 850C, 3 giờ sunphua - Davidson và các cộng sự (1994) đưa ra quy trình : Bảng 1.6. Quy trình phân tích dạng kim loại của Davidson Dạng kim loại Hóa chất được sử dụng Trao đổi 20 ml axit HOAc 0,11M, ở t0 phòng, trong 16 giờ Dễ khử 20 ml NH4OH.HCl 0,1M (pH= 2) Khử trung bình (HNO3),tại t0 phòng, trong 16 giờ Hữucơ/ 5 ml H2O2 8,8M, 1 giờ, t0 phòng, 1 giờ trong bình nước 850C, sunphua Phương pháp chiết chọn lọc của Han và Banin (1996) chia các dạng kim loại trong trầm tích làm 6 dạng gồm: Trao đổi, liên kết với cacbonat, ôxít dễ khử, liên kết với các chất hữu cơ, liên kết với các cặn oxit, và dạng cặn dư . 7
Bảng 1.7. Quy trình phân tích dạng kim loại của Han và Banin Dạng kim loại Hóa chất được sử dụng 25ml NH4NO3 1M (điều chỉnh pH = 7,0 với NH4OH), lắc 30 Trao đổi phút ở 250C Cacbonat 25 ml (CH3COOH + CH3COONa) 1M ở pH =5, lắc 6 giờ Oxit dễ khử 25 ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25%, lắc, 30 phút 3 ml HNO3 0,01M và 5ml H2O2 30%, ở 80◦C trong 2 giờ Liên kết với các chất hữu cơ thêm 2ml của H2O2, đun nóng trong 1 giờ. Thêm 15 ml HNO 3 Liên kết với các 25 ml NH2OH.HCl 0,04M trong CH3COOH 25%, ngâm trong cặn oxit bình cách thủy ở 90◦C trong 3giờ 25 ml HNO 3 4M, ngâm trong bình cách thủy ở 80◦C trong 16 Dạng cặn dư giờ Sau này, đã có nhiều công trình nghiên cứu để chiết chọn lọc các dạng liên kết của kim loại trong trầm tích , nghiên cứu thay đổi một số điều kiện chiết nhưng vẫn dựa vào các giai đoạn chủ yếu dựa vào quy trình của Tessier và đã được cải tiến để tiết kiệm thời gian và phù hợp với các đối tượng mẫu khác nhau 8
Hình 1.1. Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier và các cộng sự 9
Hình 1.2. Sơ đồ chiết phân tích dạng kim loại nặng trong trầm tích của Tessier sau khi đã cải tiến . 10
1.1.2. Sự phân chia các dạng kim loại Kim loại trong đất và trầm tích được chia thành 5 dạng chính: Dạng trao đổi, dạng liên kết với cacbonat, dạng hấp phụ trên bề mặt ôxit sắt - mangan, dạng lien kết với các hợp chất hữu cơ và dạng bền nằm trong cấu trúc của trầm tích , 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 - Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với đất bằng lực hấp phụ yếu trên các hạt. Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hoặc giải hấp các kim loại này dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại bề mặt tiếp xúc của đất. - Dạng liên kết với cacbonat: các kim loại liên kết với carbonat rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH, khi pH giảm thì kim loại tồn tại ở dạng này sẽ được giải phóng. - Dạng liên kết với Fe-Mn oxit: Ở dạng liên kết này kim loại được hấp phụ trên bề mặt của Fe-Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử, bởi vì trong điều kiện khử trạng thái oxi hóa khử của sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến các kim loại trong đất sẽ được giải phóng vào pha nước. - Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại ở dạng liên kết với hữu cơ sẽ không bền trong điều kiện oxi hóa, khi bị oxi hóa các chất hữu cơ sẽ phân hủy và các kim loại sẽ được giải phóng vào pha nước. - Dạng cặn dư: Phần này chứa các muối khoáng tồn tại trong tự nhiên có thể giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng, do vậy khi kim loại tồn tại trong phân đoạn này sẽ không thể hòa tan vào nước trong các điều kiện như trên. Trong năm dạng trên, mức độ dễ hòa tan vào cột nước xếp theo thứ tự các dạng sau: Trao đổi < Liên kết với carbonat < Liên kết với Fe - Mn oxit < Liên kết với hữu cơ < Cặn dư. 11
1.2. Tổng quan về chì 1.2.1. Lịch sử phát triển về việc sử dụng kim loại chì của con người v Khái niệm chung về chì Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, viết tắt là Pb (Latin: Plumbum) và có số nguyên tử là 82. Chì có 2 trạng thái oxy hóa bền là Pb(II) và Pb(IV) và có 4 đồng vị là 204Pb, 206Pb, 207 Pb và 208Pb. Trong môi trường nó tồn tại dưới dạng ion Pb2+ trong hợp chất hữu cơ và vô cơ. Chì có số nguyên tố cao nhất trong các nguyên tố bền. Chì được con người phát hiện và sử dụng cách đây 6000 năm, do đó có nhiều ứng dụng trong đời sống sinh hoạt. Chì là kim loại nặng (M=207, d=11,3g/cm3) có tính mềm dễ dát mỏng nên chì được sử dụng nhiều trong công nghiệp và cuộc sống ngay từ xa xưa. Hình 1.3. Quặng Chì 12