Đồ án Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của kim loại Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) của cây rau muống (Ipomoea aquatica) và tích luỹ Pb trong phần thương phẩm của rau muống

4: đóng vai trò phân hủy các hợp chất hữu cơ do acid này có khả năng đốt cháy chất hữu cơ. + HCl, HNO3, HClO4, H2O2: các acid này có vai trò xúc tiến cho phản ứng nhanh hơn vì nó có khả năng cắt mạch phân tử. - Kỹ thuật xử lý khô: là dùng nhiệt độ cao để phá mẫu. Quá trình này gồm 2 giai đoạn: + Than hóa: mục đích của quá trình than hóa là làm bốc hơi nước và một số chất bay hơi ở nhiệt độ khoảng 1000C, không làm cho mẫu văng ra ngoài, chuyển các chất hữu cơ thành dạng C và CO2. Do đó khi cho HNO3 vào hòa tan chỉ hòa tan được một phần khoáng. Vì vậy để tách được triệt để kim loại ra khỏi mẫu và đưa về dạng ion tan, chúng ta phải tiến hành giai đoạn 2 là giai đoạn tro hóa. + Tro hóa: mục đích của quá trình tro hóa là phân hủy toàn bộ chất hữu cơ có trong mẫu, giải phóng kim loại dưới dạng tự do hay muối kim loại. Đối với chất khó cháy phải sử dụng chất trợ cháy Mg(NO3)2.  Phá mẫu hệ hở Phương pháp này đơn giản, không cần dụng cụ phức tạp và cho kết quả khá chính xác. Các axit được sử dụng trong phá mẫu hệ hở như: HF, HCl, H2SO4, HClO4…, tùy theo loại mẫu và nguyên tố cần phân tích mà ta có quy trình phân tích phù hợp. Ví dụ như để xác định các nguyên tố dễ bay hơi như Hg thì cần khống chế nhiệt độ < 1200C, để phá các mẫu chứa nhiều SiO2 cần cho thêm HF….  Phá mẫu bằng lò vi sóng Hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật xử lý mẫu ướt với axit đặc trong lò vi sóng hệ kín do có nhiều ưu điểm như: thời gian xử lý mẫu ngắn, phá huỷ mẫu triệt để và không mất chất phân tích, hiệu suất xử lý mẫu cao. Dưới tác dụng phá hủy và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit, năng lượng nhiệt cùng axit làm tan rã các hạt mẫu đồng thời do khuếch tán, đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm của các hạt mẫu với nhau làm chúng bị bào mòn dần, các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ bên ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần và tan hết. Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu do các phân tử nước hấp thụ ( > 90%) năng lượng vi sóng và do có động năng lớn nên chúng chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra. Hơn nữa, do xử lý mẫu trong hệ kín nên áp suất cao sẽ làm nhiệt độ cao, đây là tác nhân phân huỷ mạnh nhất do vậy thúc đẩy quá trình phân huỷ mẫu từ bên trong ra và từ ngoài vào. Do đó, xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn 50 đến 90 phút và rất triệt để. 2.8.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS [10, 11, 16, 17] Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là những kỹ thuật phân tích hóa lý, đã và đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học kĩ thuật, trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y dược, địa chất, hóa học. Đặc biệt ở các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một trong các phương pháp dùng để phân tích lượng vết Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 16 kim loại có trong nhiều đối tượng khác nhau như đất, nước, không khí, thực phẩm …Hiện nay trong công tác nguyên cứu bảo vệ môi trường, phương pháp phân tích này là một công cụ đắc lực để xác định các kim loại độc hại. Ở nước ta, kĩ thuật phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử cũng đã được phát triển và ứng dụng trong khoảng hơn hai chục năm nay. 2.8.2.1 Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS Cơ sở lí thuyết của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ. Thiết bị hoạt động dựa trên sự hấp thụ chọn lọc các bức xạ đơn sắc đặc trưng của đám hơi nguyên tử của nguyên tố cần xác định. Vì thế, muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau: - Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. Đối với phân tích khoáng trong thực phẩm, mẫu thực phẩm trước khi đưa vào bộ phận này cần được qua xử lý vô cơ hóa hoàn toàn. - Chiếu chùm tia sáng phát ra bức xạ tương ứng với bức xạ hấp thụ đặc trưng của cấu tử cần phân tích (nguồn bức xại đơn sắc) qua đám hơi nguyên tử. Các nguyên tử ở trạng thái hơi sẽ hấp thu bức xạ và hình thành phổ hấp thụ. - Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử. Vì vậy, muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử phải bao gồm các phần cơ bản sau đây:  Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố phân tích (vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thụ chứa các nguyên tử tự do của nguyên tố. Đó là các đèn catod rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL), hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điệu. Hình 2.4: Cấu tạo đền catod rỗng Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 17 Hình 2.5: Đèn phóng điện không điện cực  Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích. Hệ thống này được chế tạo theo hai loại kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu. Đó là kĩ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí (lúc này ta có phép đo F-AAS) và kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (lúc này ta có phép đo ETA-AAS). Hình 2.6: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa Trong đó: (1) Đèn nguyên tử hóa mẫu, (2) Màng bảo hiểm, (3) Đường thải phần mẫu thừa, (4) Đường dẫn chất oxi hóa, (5) Đường dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa, (6) Đường dẫn chất cháy C2H2, (7) Viên bi tạo bụi aerosol.  Phần 3. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ, nó là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân li và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 18  Phần 4. Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cường độ của vạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố phân tích). Hệ thống có thể là các trang bị: + Đơn giản nhất là một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ, + Một máy tự ghi lực của vạch phổ, + Hoặc bộ hiện số digital, + Hay bộ máy tính và máy in (printer). + Hoặc máy phân tích (lntergrator). Với các máy hiện đại còn có thêm một microcomputer hay microprocessor và hệ thống phần mềm. Loại trang bị này có nhiệm vụ điều khiển quá trình đo và xử lý các kết quả đo đạc, vẽ đồ thị, tính nồng độ của mẫu phân tích… Hình 2.7: Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy AAS. a) Hệ 1 chùm tia; b) Hệ 2 chùm tia 1- Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc, 2- Hệ thống nguyên tử hóa mẫu, 3- Hệ thống đơn sắc và detetctor, 4- Bộ khuếch đại và chỉ thị kết quả đo, 5- Microcomputer. 2.8.2.2 Những ưu nhược điểm của phép đo AAS Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 19  Ưu điểm - Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10-4 đến 1.10 -5 %. - Tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Đồng thời cũng tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp. - Các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân tích lại có thể ghi lại trên băng giấy hay giản đồ để lưu giữ lại sau này. - Có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ. Trong nhiều trường hợp sai số không quá 15% với vùng nồng độ cỡ 1 - 2 ppm.  Nhược điểm: Bên cạnh những ưu điểm, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cũng có một số và nhược điểm nhất định. - Hệ thống máy AAS tương đối đắt tiền. - Do phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết. Vì thế môi trường không khí phòng thí nghiệm phải không có bụi. Các dụng cụ, hóa chất dùng trong phép đo phải có độ tinh khiết cao. - Các trang thiết bị máy móc khá tinh vi và phức tạp. Do đó cần phải có kĩ sư có trình độ cao để bảo dưỡng và chăm sóc, cần cán bộ làm phân tích công cụ thành thạo để vận hành máy. - Nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu. 2.8.2.3 Đối tượng và phạm vi ứng dụng của phương pháp AAS Đối tượng chính của phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử là phân tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ. Với các trang bị và kĩ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố) và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm (microgam) bằng kĩ thuật F-AAS, và đến nồng độ ppb (nanogam) bằng kĩ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%. Trong khoảng 10 năm trở lại đây, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã được sử dụng để xác định các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, các mẫu của y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v... Ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại. 2.8.2.4 Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa (F-AAS): Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 20 nhưng chủ yếu là nhiệt độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả. Hình 2.8: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA – 6200  Yêu cầu và nhiệm vụ của ngọn lửa Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, ngọn lửa là môi trường hấp thụ. Nó có nhiệm vụ hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích, tạo ra đám hơi của các nguyên tử tự do có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc để tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử. Vì thế ngọn lửa đèn khí cần phải thoả mãn một số yêu cầu nhất định sau đây: - Ngọn lửa đèn khí phải làm nóng đều được mẫu phân tích, hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích với hiệu suất cao, để bảo đảm cho phép phân tích đạt độ chính xác và độ nhạy cao. - Nhiệt độ của ngọn lửa phải đủ lớn và có thể điều chỉnh được tùy theo từng mục đích phân tích mỗi nguyên tố. Đồng thời lại phải ổn định theo thời gian và có thể lặp lại được trong các lần phân tích khác nhau để đảm bảo cho phép phân tích đạt kết quả đúng đắn. - Ngọn lửa phải thuần khiết, không sinh ra các vạch phổ phụ làm khó khăn cho phép đo. - Ngọn lửa phải có bề dày đủ lớn để có được lớp hấp thụ đủ dày làm tăng độ nhạy của phép đo. Đồng thời bề dày của lớp hấp thụ lại có thể thay đổi được khi cần thiết, để đo ở nồng độ lớn. Trong các máy hiện nay, bề dày này có thể thay đổi được từ 2 đến 10 cm. - Tiêu tốn ít mẫu phân tích. Để tạo ra ngọn lửa, người ta có thể đốt cháy nhiều hỗn hợp khí khác nhau, bao gồm một khí oxy hóa và một khí cháy, trong các đèn khí thích hợp. Được ứng dụng nhiều nhất trong phép đo AAS là ngọn lửa của đèn khí được đốt bằng hỗn hợp khí: (axetylen và không khí nén) hay ngọn lửa của đèn khí (N2O và axetylen), hay (hydro và axetylen). Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 21 Chương 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.1.1. Thực vật nghiên cứu: Rau muống Rau muống (Ipomoea aquatica) là một loài thực vật nhiệt đới bán thủy sinh thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae), là một loại rau ăn lá. Rau muống dễ trồng, trồng được trên nhiều loại đất trồng và trồng quanh năm. Phân bố tự nhiên chính xác của loài này hiện chưa rõ do được trồng phổ biến khắp các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới. Tại Việt Nam, nó là một loại rau rất phổ thông, và các món ăn từ rau muống rất được ưa chuộng. Hình 3.1: Cây rau muống Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 22 Bảng 3.1 Thành phần hóa học của rau muống 3.1.2 Kim loại nghiên cứu: Cu, Zn, Pb Gây ô nhiễm nước tưới từ muối Cu(NO3)2, Pb(NO3)2, ZnCl2 với nồng độ được trình bày trong phần thiết kế thí nghiệm. 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Quy trình nghiên cứu 1) Xây dựng đường chuẩn Cu, Pb, Zn theo các thông số tối ưu mà phòng thí nghiệm đã có 2) Thực nghiệm trồng rau muống tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb 3) Khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết Cu, Zn của cây rau muống 4) Nghiên cứu sự tích lũy Pb trong thương phẩm rau muống tưới nước ô nhiễm Pb 5) So sánh hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam 6) Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn trung bình hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày. 3.2.2 Phương pháp lập thực nghiệm Nước tưới rau được bổ sung kim loại cần thiết (Cu, Zn) trong giới hạn cho phép và bổ sung kim loại không cần thiết Pb2+ cao hơn giới hạn cho phép, để xác định ảnh hưởng của kim loại không cần thiết đến sự hấp thu kim loại cần thiết của thực vật, đánh giá khả năng phát triển của rau muống và tích lũy của Pb lên cây rau. 3.2.2.1 Thiết kế thí nghiệm - Rau đối chứng: rau được tưới nước không đưa thêm muối Pb, hàm lượng kim loại cần thiết: 1ppm Cu và 2ppm Zn - Rau bị tưới nước ô nhiễm: Thêm Pb vào trong nước tưới, hàm lượng Pb2+: 1, 3 và 5 mgPb/lít nước tưới, ký hiệu 1Pb, 3Pb và 5Pb. Hàm lượng kim loại cần thiết: 1 mgCu/lít và 2 mgZn/lít Thành phần Phần trăm tươi (%) - Nước - Protit - Gluxit - Xenluloza - Tro Hàm lượng muối khoáng cao (canxi, phốtpho, sắt. Vitamin có caroten, vitamin C, vitamin B1, vitamin PP, vitamin B2) 92% 3,2%, 2,5% 1% 1,3% Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 23 3.2.2.2 Trồng rau - Trồng rau Muống (Ipomoea aquatica) trong các thùng xốp thành 4 lô thí nghiệm, mỗi lô được lặp lại 3 lần (n=3). Các lô thí nghiệm được tiến hành ở cùng điều kiện về chế độ nước tưới, nhiệt độ, ánh sáng, chất lượng đất…. Đất trồng rau là đất dinh dưỡng, không bị ô nhiễm, thành phần dinh dưỡng của đất: Hàm lượng mùn = 8%; N= 0,75%; P2O5 = 0,55%; S + CaO + MgO = 502 mg - Tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb cho các lô thí nghiệp theo sơ đồ bố trí thí nghiệm Bảng 3.2: Hàm lượng kim loại trong lô thí nghiệm Sơ đồ 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.2.2.3. Thu hoạch mẫu - Thu hoạch rau muống ở ngày thứ 40 và 50 kể từ lúc nảy mầm. Sau khi thu hoạch, rau được rửa sạch bằng nước cất để loại bỏ đất và bụi bẩn, sấy khô ở 600C từ 48 đến 72 giờ, bảo quản trong bao polypropylen ở nhiệt độ 50C. Hàm lượng Pb2+ 0ppm 1ppm 3ppm 5ppm Hàm lượng Cu2+ 1ppm Hàm lượng Zn2+ 2ppm Kí hiệu Đối chứng (ĐC) (Đ 1Pb 3Pb 5Pb 32 cm 11cm 10 cm Đối chứng ĐC1 ĐC2 ĐC3 3Pb 3Pb1 3Pb2 3Pb3 5Pb 5Pb1 5Pb2 5Pb3 1Pb 1Pb1 1Pb2 1Pb3 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 24 - Mẫu rau mỗi lần lấy ra (mẫu sơ cấp): khoảng 3 - 6 gam tươi. - Mẫu rau sử dụng để phân tích (mẫu thứ cấp): khoảng 0,1gam khô. 3.3 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 3.3.1 Hóa chất Các hóa chất sử dụng đều thuộc loại có độ sạch phân tích - Acid nitric HNO3 65% (d = 1,41g/ml ) - Acid clohydric HCl 37 % (d = 1,12g/ml ) - Cu(NO3)2, Pb(NO3)2, ZnCl2 - Dung dịch chuẩn Pb2+, Cu2+ và Zn2+ có nồng độ 1000mg/l - Nước cất. 3.3.2 Dụng cụ và thiết bị 3.3.2.1 Dụng cụ - Các dụng cụ thủy tinh, dụng cụ thể tích trong phòng thí nghiệm phân tích như: bình định mức, ống đong, pipet, becher... - Cân phân tích 4 số Sartorious, khối lượng tối đa max = 220g; độ phân giải d = 0,1mg. - Tủ sấy chân không - Lò phá mẫu bằng vi sóng Hình 3.2: Cân phân tích 4 số Hình 3.3: Tủ sấy chân không 3.3.2.2 Thiết bị phân tích Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử GBC Avanta (Úc) - Phòng phân tích hóa lý - Viện Công nghệ hóa học. - Máy tự động thiết lập độ rộng khe đo và chiều cao ngọn lửa nguyên tử hóa mẫu. - Sử dụng đèn catod rỗng. Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 25 Hình 3.4: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử GBC Avanta 3.4 Quy trình xử lý mẫu rau để đo phổ Cu, Pb và Zn bằng phương pháp F-AAS Muốn đo phổ Cu, Pb, Zn bằng phương pháp F−AAS, trước hết chuẩn bị mẫu phân tích ở dạng dung dịch. Sau đó dẫn mẫu vào ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa nguyên tố cần phân tích thành đám hơi nguyên tử. Một đèn HCL phát ra một tia đơn sắc đặc trưng cho nguyên tố cần đo xuyên qua hơi nguyên tử. Đo độ hấp thu và căn cứ vào đường chuẩn để xác định hàm lượng nguyên tố trong mẫu. Hình 3.5: Quy trình xử lý mẫu Cân 0,1g mẫu rau khô Vessel đựng mẫu Lọc, định mức 1,5ml HCl +5ml HNO3 Đo trên AAS Lò vi sóng CEM Marsx Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 26 Các thông số làm việc của máy xử lý mẫu bằng vi sóng CEM MARXS: + Nhiệt độ: 1650C + Áp suất: 100 psi ( 14,503 psi ≈ 750 mmHg ≈ 100 kPa ≈ 1 bar ≈ 1 atm ) + Công suất: phá từ 1 đến 3 mẫu 300W, 3 đến 6 mẫu 600W + Cường độ sóng: 100% + Thời gian tăng nhiệt độ: 5 phút + Thời gian giữ nhiệt: 5 phút Hình 3.6: Máy xử lý mẫu bằng vi sóng CEM MARXS 3.5 Giới hạn tối đa của các kim loại theo TCVN trong rau và nước tưới Bảng 3.3: Giới hạn tối đa của kim loại theo TCVN 3.6 Tính toán và đánh giá hàm lượng kim loại nặng con người ăn vào hàng ngày [34] .IR.EF. W. CF ED T B AT  (mg/kg – ngày) (3.1) STT Mẫu Kim loại Đơn vị Giới hạn Tiêu chuẩn 1 Nước tưới Cu mg/l 1 TCVN – 1995 2 Pb mg/l 0,5 TCVN - 1995 3 Zn mg/l 2 TCVN – 1995 4 Rau Cu mg/kg rau tươi 30 TCVN 6541:1999 5 Pb mg/kg rau tươi 0,3 TCVN 7602 : 2007 6 Zu mg/kg rau tươi 40 TCVN 5487:1991 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 27 Trong đó: CF: Hàm lượng kim loại trong 1 kg rau tươi (mg/kg rau tươi) EF: Tần số tiếp xúc (Kg rau/ năm) ED: Thời gian tiếp xúc (năm) BW: Trọng lượng trung bình (kg) AT: Thời gian sống trung bình (ngày) 3.7 Phương pháp xử lý số liệu 3.7.1 Phương pháp đường chuẩn Phép lập đường chuẩn được áp dụng rất phổ biến trong việc định lượng các thành phần hóa học của thực phẩm vì có thể hiệu chỉnh các sai số ngẫu nhiên. Xác định phương trình Y = bX + a, biểu thị sự tương quan giữa các giá trị đo được trên máy, yi và nồng độ xi của dung dịch chuẩn. Trong đó, các hệ số a, b và hệ số tương quan R của đường chuẩn được tính theo phương pháp bình phương cực tiểu: (3.2) (3.3) (3.4) (n là số lần đo trên các dung dịch chuẩn và trên mẫu trắng) Đường chuẩn tốt là đường chuẩn đi qua gốc tọa độ và có phương trình Y = kX, với k được xác định theo công thức: n n n i i i i i =1 i =1 i =1 2 n in 2 i =1 i i =1 y x y x n b= y x n             n n i i i =1 i =1 y a x a= n   n n ni i i 2i =1 i =1 i i =1 2 n in 2 i =1 i i =1 1x y a y ( y ) R = y y n n n              Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 28 (3.5) Độ tuyến tính của đường chuẩn được chấp nhận khi hệ số tương quan R của đường chuẩn phải lớn hơn 0,95. Trong các trường hợp các thông số của đường chuẩn không thỏa mãn điều kiện nêu trên thì đường chuẩn không được chấp nhận và phải thực hiện lại phép đo khác trên dung dịch chuẩn hoặc pha chế lại dung dịch chuẩn. 3.7.2 Các phương pháp xử lý thống kê. Việc kiểm tra thống kê nhằm mục đích đánh giá mức độ tin cậy của kết quả, phương pháp này được áp dụng cho các kết quả phân tích định lượng của tất cả các phương phương pháp phân tích công cụ có sử dụng đường chuẩn. Các công thức tính toán - Hàm lượng trung bình (3.6) N là số lần đo các mẫu phân tích - Độ lệch chuẩn của HL (3.7) - Độ biến động của hàm lượng (RSD) (3.8) - Khoảng tin cậy (3.9) Tα là hệ số Student tương ứng với mức ý nghĩa α và bậc tự do N-1 Kết quả được chấp nhận khi độ biến động của hàm lượng RSDHL nhỏ hơn 5%. Tuy nhiên với phương pháp phân tích vết (HL < ppm) , có thể chấp nhận RSDHL nhỏ hơn 10%. N 2 i TB i 1 (HL HL ) N 1       n i i i =1 n 2 i i =1 x y k = x   N i i 1 TB HL HL N   TB σ RSD .100% HL  TB α σ Cl HL t N   Chương 3: Phương pháp nghiên cứu Trang 29 Kết quả khi được chấp nhận được trình bày theo hàm lượng trung bình và độ tin cậy: (3.10) TB α σ HL t N  Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 30 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn bằng phương pháp F-AAS Để xây dựng đường chuẩn xác định Cu, Pb, Zn bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử tiến hành như sau: Chuẩn bị ba dãy dung dịch chuẩn Cu, Pb và Zn có nồng độ lần lượt như sau: Cu: 0,4mg/l; 1,0mg/l và 2,0mg/l trong nền HNO31% Pb: 0,4mg/l; 1,6mg/l và 4,0mg/l trong nền HNO3 1% Zn: 0,5mg/l; 1,0mg/l và 1,5mg/l trong nền HNO3 1% Từ các kết quả nghiên cứu trước đây của phòng Hóa lý-Phân tích, Viện Công nghệ Hóa học cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của Cu, Pb và Zn sử dụng kỹ thuật ngọn lửa (F- AAS) trên thiết bị GBC Avanta (Úc) sẽ cho kết quả tốt nhất với các thông số máy được trình bày trong bảng 4.1, 4.2 và 4.3 đường chuẩn Cu, Pb và Zn được trình bày trên hình 4.1, 4.2 và 4.3. 4.1.1 Đường chuẩn Cu Bảng 4.1 Các điều kiên tối ưu đo phổ Cu Các thông số Các điều kiện được lựa chọn Nguồn sáng HCl Cường độ dòng 3 mA Bước sóng 324,7nm Khe đo 0,5 nm Khí sử dụng C2H2 - Không khí Thời gian đo 3s Số lần lặp lại 3 Khoảng nồng độ làm việc 0,0 - 5 mg/l Độ nhạy 0,025 mg/l Lưu lượng khí C2H2 1,5 lít/phút Tốc độ hút mẫu 7,2 ml/phút Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 31 y = 0.056x - 0.001 R² = 0.996 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Độ hấp thu (Abs) Nồng độ (mgCu/l) Hình 4.1: Đường chuẩn xác định Cu bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa Đường chuẩn xác định Cu tuyến tính trong khoảng từ 0,0mg/l đến 2mg/l Phương trình đường chuẩn của Cu là : y = 0,056x – 0,001 Hệ số tương quan R2= 0,996  Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Cu bằng phép đo F – AAS theo đường chuẩn Ta có sai số chuẩn ước lượng là (áp dụng công thức theo phương pháp 3 sigma) 2 est y (y y ) S n    Trong đó: y là độ hấp thụ đo được yest là độ hấp thụ tính theo phương trình Với n = 4 Vậy 2 est y (y y ) S n    = 0,006782 - Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3 3.0,006782 0,36 0,056   yS b (ppm) - Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10 10.0,006782 1,21 0,056   yS b (ppm) Trong đó: b là hệ số của phương trình đường chuẩn Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 32 4.1.2 Đường chuẩn Pb Bảng 4.2. Các điều kiện tối ưu đo phổ Pb y = 0.027x + 0.000 R² = 0.999 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 1 2 3 4 5 Độ hấp thu (Abs) Nồng độ (mgPb/l) Hình 4.2: Đường chuẩn xác định Pb bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa Đường chuẩn xác định Pb tuyến tính trong khoảng từ 0,0mg/l đến 4mg/l Phương trình đường chuẩn của Pb là: y = 0,027x + 0,000 Các thông số Các điều kiện được lựa chọn Nguồn sáng HCl Cường độ dòng 5 mA Bước sóng 217,0 nm Khe đo 1,0 nm Khí sử dụng C2H2 - Không khí Thời gian đo 3s Số lần lặp lại 3 Khoảng nồng độ làm việc 0,2 - 20 mg/l Độ nhạy 0,06 mg/l Lưu lượng khí C2H2 1,5 lít/phút Tốc độ hút mẫu 7,2 ml/phút Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 33 Hệ số tương quan R2= 0,999  Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Pb bằng phép đo F – AAS theo đường chuẩn Tương tự như cách tính trên ta có: Sai số chuẩn ước lượng: 2 est y (y y ) S n    = 0,001275 - Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3 3.0,001275 0,14 0,027 yS b   (ppm) - Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10 10.0,001275 0,47 0,027 yS b   (ppm) 4.1.3 Đường chuẩn Zn Bảng 4.3. Các điều kiện tối ưu đo phổ Zn Các thông số Các điều kiện được lựa chọn Nguồn sáng HCl Cường độ dòng 5 mA Bước sóng 213,9 nm Khe đo 0,5 nm Khí sử dụng C2H2 - Không khí Thời gian đo 3s Số lần lặp lại 3 Khoảng nồng độ làm việc 0,0 -1,5 Độ nhạy 0,008 mg/l Lưu lượng khí C2H2 1,5 lít/phút Tốc độ hút mẫu 7,2 ml/phút Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 34 y = 0.2498 + 0.0044 R² = 0.9989 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Mật độ quang (abs) Nồng độ mgZn/l Hình 4.3: Đường chuẩn xác định Zn bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa Đường chuẩn xác định Zn tuyến tính trong khoảng từ 0,0mg/l đến 1,5mg/l Phương trình đường chuẩn của Zn là: y = 0,2498x + 0,0044 Hệ số tương quan R2= 0,999  Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Zn bằng phép đo F – AAS theo đường chuẩn Sai số chuẩn ước lượng: 2 est y (y y ) S n    = 0,004602 - Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = 3 3.0,004602 0,055 0,2498   yS b (ppm) - Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ = 10 10.0,004602 0,18 0,2498   yS b (ppm) 4.2 Hàm lượng kim loại trong đất và nước tưới Hàm lượng kim loại nặng trong đất và nước tưới được trình bày trong bảng 4.4 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 35 Bảng 4.4: Kết quả phân tích đất trồng và nước tưới trước khi làm ô nhiễm (n = 3) Kết quả ở bảng 4.4 cho thấy, hàm lượng Cu, Pb và Zn trong đất nền không vượt quá giới hạn cho phép đất nông nghiệp TCVN 7209:2002 về chất lượng đất - giới hạn tối đa cho phép của kim loại nặng trong đất (Cu = 50 mg/kg, Pb = 70 mg/kg và Zn = 200mg/kg). Như vậy, đất và nước tưới ban đầu nghiên cứu không bị ô nhiễm bởi kim loại. 4.3 Khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết Cu, Zn của cây rau muống Đồng, kẽm là các kim loại cần thiết, không thể thiếu trong quá trình sống của cây trồng. Trong cây Cu chủ yếu tham gia vào liên kết với các chất hữu cơ có trong chất nguyên sinh. Cu đóng vai trò quan trong quá trình trao đổi nitơ, xúc tiến cho quá trình hình thành vitamin A, protein và trao đổi hydrat cacbon trong cây. Kẽm tham gia vào một số phản ứng sinh hóa trong cây, có vai trò quan trọng trong việc hình thành chất tăng trưởng auxin, ổn định phân tử, là thành phần của rất nhiều loại enzym, điều chỉnh áp lực thẩm thấu. Tuy nhiên, sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thu kim loại cần thiết và thông thường kim loại không cần thiết này sẽ thay thế vào vị trí của các kim loại cần thiết gây ra việc thiếu hụt kim loại cần thiết trong cây. Do đó, ta tiến hành khảo sát mức độ ảnh hưởng của nồng độ Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết Cu, Zn trong mẫu rau. Để khảo sát mức độ ảnh hưởng của Pb đến sự hấp thu Cu, Zn của cây rau muống, tiến hành trồng rau muống và tưới nước được bổ sung cố định hàm lượng Cu 1ppm, Zn 2ppm và hàm lượng Pb thay đổi từ 0, 1, 3 và 5ppm. 4.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong nước tưới đến sự hấp thu Cu của rau muống Kết quả phân tích hàm lượng Cu tích lũy trong rau muống được tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb được trình bày trong bảng 4.5 và hình 4.4 Kim loại Đất (mg/kg) Nước tưới trước khi gây ô nhiễm (mg/l ) Pb 15,494 Không phát hiện Zn 56,804 0,006 Cu 19,429 Không phát hiện Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 36 Bảng 4.5: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau theo thời gian và theo nồng độ Pb trong nước tưới (n = 3) Nồng độ Pb trong nước tưới (ppm) Ký hiệu Hàm lượng Cu trong mẫu rau (mgCu/kgrau tươi) 30 ngày 40 ngày 0 Đối chứng 5,387 ± 0,286 8,151 ± 1,260 1 1Pb 4,280 ± 0,787 7,820 ± 0,761 3 3Pb 4,877 ± 0,686 7,464 ± 3,386 5 5Pb 5,037 ± 0,538 7,457 ± 1,456 (độ tin cậy 95%; α = 0,05; tα = 4,303; giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Hình 4.4: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau theo thời gian Từ bảng 4.5 và hình 4.4 cho thấy, lượng Cu tích lũy trong rau muống tăng theo thời gian ở tất cả các lô thí nghiệm. Sự gia tăng hàm lượng Cu trong rau theo thời gian được giải thích như sau: Khi cây càng lớn thì nhu cầu trao đổi chất trong cây càng nhiều, do đó lượng Cu theo nước và chất dinh dưỡng đi vào trong cây càng nhiều. Sau 30 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau đối chứng cao hơn đáng kể so với lượng Cu tích lũy trong mẫu ô nhiễm. - Lượng Cu tích lũy trong rau muống tưới nước ô nhiễm tăng theo sự gia tăng nồng độ Pb trong nước tưới. Sau 40 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 37 - Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau đối chứng là 8,151 ± 1,260 mg/kg rau tươi; cao hơn so với lượng Cu tích lũy trong mẫu ô nhiễm. - Tích lũy Cu trong rau muống ô nhiễm giảm khi lượng Pb trong nước tưới tăng Như vậy, hàm lượng Cu trong mẫu rau muống đối chứng cao hơn so với lượng Cu trong rau muống bị tưới nước ô nhiễm Pb. Sự hiện diện của Pb trong nước tưới đã ảnh hưởng khá rõ đến sự hấp thu Cu của rau muống. Có nghĩa là sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thu kim loại cần thiết (Cu). 4.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Pb trong nước tưới đến sự hấp thu Zn của rau muống Kết quả phân tích hàm lượng Zn tích lũy trong rau muống được tưới nước ô nhiễm Pb và không ô nhiễm Pb được trình bày trong bảng 4.6 và đồ thị 4.5 Bảng 4.6: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau theo thời gian và theo nồng độ Pb trong nước tưới (n = 3) (độ tin cậy 95%; α = 0,05; tα = 4,303; giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Hình 4.5: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau theo thời gian Nồng độ Pb trong nước tưới (ppm) Ký hiệu Hàm lượng Zn trong mẫu rau ( mg/kgrau tươi) 30 ngày 40 ngày 0 Đối chứng 19,951 ± 2,338 45,464 ± 11,021 1 1Pb 18,591 ± 0,179 43,444 ± 12,242 3 3Pb 18,558 ± 4,949 44,564 ± 11,741 5 5Pb 18,617 ± 0,525 50,793 ± 8,785 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 38 Kết quả ở bảng 4.6 và hình 4.5 cho thấy trong hầu hết các lô thí nghiệm lượng Zn tích lũy trong rau muống giảm khi nước tưới rau có mặt kim loại Pb. Lượng Zn tích lũy trong rau muống tăng theo thời gian ở tất cả các lô thí nghiệm. Lượng Zn trong mẫu rau muống thu hoạch ở 40 ngày cao hơn đáng kể so với 30 ngày. Sự gia tăng hàm lượng Zn trong rau theo thời gian được giải thích như sau: Khi cây càng lớn thì nhu cầu trao đổi chất trong cây càng nhiều, do đó Zn theo nước và chất dinh dưỡng đi vào trong cây càng nhiều. Sau 30 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau đối chứng cao hơn so với lượng Zn tích lũy trong mẫu ô nhiễm - Lượng Zn tích lũy trong rau muống tưới nước ô nhiễm không tăng khi nồng độ Pb trong nước tưới tăng từ 1-5 ppm. Sau 40 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau đối chứng là 45,464 ± 11,021mg/kg rau tươi; cao hơn so với lượng Zn tích lũy trong mẫu rau muống tưới nước ô nhiễm Pb nồng độ 1 và 3ppm. Khi nước tưới có chứa 5ppm Pb thì lượng kẽm tích lũy trong rau muống tăng lên và cao hơn so với Zn trong mẫu đối chứng. Nhìn chung, hàm lượng Zn trong mẫu rau muống đối chứng cao hơn so với lượng Zn trong rau muống bị tưới nước ô nhiễm Pb. Sự hiện diện của Pb trong nước tưới đã ảnh hưởng khá rõ đến sự hấp thu Zn của rau muống. Có nghĩa là sự xuất hiện các kim loại không cần thiết (Pb) sẽ gây cản trở thực vật hấp thu kim loại cần thiết (Zn) 4.4 Tích lũy Pb trong rau muống tưới nước ô nhiễm Pb Kết quả phân tích hàm lượng Pb tích lũy trong rau muống theo nồng độ Pb trong nước tưới và thời gian thu hoạch được trình bày trong bảng 4.8 và hình 4.6 Bảng 4.7: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau theo thời gian (n = 3) (độ tin cậy 95%; α = 0,05; tα = 4,303; giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Nồng độ Pb trong nước tưới (ppm) Ký hiệu Hàm lượng Pb trong mẫu rau ( mg/kgrau tươi) 30 ngày 40 ngày 0 Đối chứng 0,552 ± 0,253 0,571 ± 0,109 1 1Pb 8,549 ± 0,652 14,884 ± 4,460 3 3Pb 16,465 ± 1,430 38,435 ± 8,094 5 5Pb 30,802 ± 7,691 79,415 ± 5,135 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 39 Hình 4.6: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau theo thời gian Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng Pb trong nước tưới tăng là nguyên nhân làm cho hàm lượng Pb trong rau muống tăng. Thời gian tưới càng lâu thì hàm lượng Pb tích lũy trong rau càng tăng. Sự gia tăng hàm lượng Pb trong mẫu rau tăng theo thời gian thu hoạch được giải thích như sau: khi cây càng lớn thì nhu cầu trao đổi chất càng nhiều do đó lượng Pb theo nước và chất dinh dưỡng đi vào trong cây càng nhiều. Sau 30 ngày, trong mẫu đối chứng mặc dù hàm lượng Pb trong nước tưới là 0ppm nhưng khi phân tích thì hàm lượng Pb trong mẫu rau là 0,552 ± 0,253mgPb/kg rau tươi; và ở 40 ngày là 0,571 ± 0,109mgPb/kg rau tươi đó là do trong đất trồng cũng có một hàm lượng Pb nhất định 15,9438 mg/kg. Sau 30 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Hàm lượng chì trong mẫu đối chứng thấp hơn nhiều so với hàm lượng chì ở các mẫu bị tưới nước ô nhiễm - Hàm lượng chì tích lũy trong mẫu rau tăng theo nồng độ chì được cho vào để làm ô nhiễm nước tưới Sau 40 ngày tưới nước ô nhiễm Pb: - Tương tự như sau 30 ngày, hàm lượng chì trong các mẫu tưới nước ô nhiễm cao hơn nhiều so với mẫu đối chứng và hàm lượng chì tăng khi nồng độ chì trong nước tưới tăng - Chỉ sau 10 ngày, hàm lượng chì tích lũy trong cây sau 40 ngày tăng gần gấp đôi so với hàm lượng chì trong mẫu rau sau 30 ngày - Sự chênh lệch của hàm lượng chì tích lũy trong rau giữa các nồng độ rất lớn. Nhìn chung, hàm lượng Pb tích lũy trong rau ô nhiễm cao hơn nhiều so với mẫu đối chứng, ở nồng độ càng cao và thời gian tưới càng lâu thì khả năng tích lũy Pb trong rau càng cao. Khả năng tích lũy của Pb trong rau muống là rất cao khi nguồn tưới bị ô nhiễm. Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 40 4.5 Tương quan Pb trong nước và Pb trong rau Tương quan giữa lượng Pb trong nước tưới và Pb trong cây rau muống được minh họa trong hình 4.7 Hình 4.7: Biểu diễn mối tương quan giữa lượng Pb trong nước tưới và Pb trong mẫu rau Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 41 Bảng 4.8: Kết quả tương quan hàm lượng Pb trong nước tưới - rau Kết quả ở bảng 4.9 và hình 4.7 cho thấy có mối tương quan giữa Pb trong nước tưới và Pb trong cây rau muống. Cả hai lần thu hoạch sau 30 ngày, 40 ngày đều có sự tương quan rất cao, mối quan hệ tuyến thể hiện rất tốt. Hệ số tương quan giảm khi thời gian trồng tăng. 4.6 Hàm lượng Cu, Pb, Zn trong thương phẩm rau muống với giới hạn cho phép Cu, Pb, Zn trong rau xanh của Việt Nam (TCVN) 4.6.1 Hàm lượng Cu tích lũy trong rau so với giới hạn cho phép - Giới hạn tối đa của Cu trong rau theo TCVN 6541:1999 là 30 mg/kg rau tươi. - Giới hạn tối đa của Cu trong nước tưới theo TCVN – 1995 là 1mg/l. - Hàm lượng Cu được cố định trong nước tưới ở các nghiệm thức là 1mg/l. Hình 4.8: Hàm lượng Cu tích lũy trong mẫu rau sau 30,40 ngày Kết quả của hình 4.8 cho thấy hàm lượng Cu tích lũy trong rau ở các lô thí nghiệm trong 2 lần thu hoạch đều thấp hơn giới hạn tối đa rất nhiều. 4.6.2 Hàm lượng Zn tích lũy trong rau so với giới hạn cho phép (TCVN) - Giới hạn tối đa của Zn trong rau theo TCVN 5487:1991 là 40 mg/kg rau tươi. - Giới hạn tối đa của Zn trong nước tưới theo TCVN – 1995 là 2 mg/l. - Hàm lượng Zn được cố định trong nước tưới ở các nghiệm thức là 2 mg/l. Thời gian thu hoạch Phương trình đường chuẩn R Kết luận 30 ngày Y = 5,7713x + 1,1067 0,9923 Tương quan 40 ngày Y = 15,412x – 1,3309 0,9916 Tương quan Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 42 Hình 4.9: Hàm lượng Zn tích lũy trong mẫu rau sau 30,40 ngày Hàm lượng kẽm tích lũy trong mẫu rau ở các lô thí nghiệm sau 30 ngày ở tất cả các lô thí nghiệm đều nằm dưới giới hạn cho phép tối đa lượng Zn trong rau tươi. Sau 40 ngày thì hàm lượng Zn trong rau muống ở tất cả lô thí nghiệm kể cả lô đối chứng đều vượt qua giới hạn tối đa cho phép 40 mgZn /kg rau tươi (TCVN 5487:1991). Điều này cho thấy rau muống có khả năng hấp thu và tích lũy lượng lớn Zn kể cả khi trồng trong môi trường đất và nước tưới không bị ô nhiễm Zn nếu kéo dài thời gian thu hoạch rau sau 30 ngày. Như vậy, người tiêu thụ có nguy cơ bị ngộ độc Zn khi ăn phải rau muống trồng kéo dài sau 30 ngày và ăn với khối lượng lớn 4.6.3 Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau so với giới hạn cho phép (TCVN) - Giới hạn tối đa của Pb trong rau theo TCVN 7602:2007 là 0,3 mg/kg rau tươi. - Giới hạn tối đa của Pb trong nước tưới theo TCVN – 1995 là 0,5 mg/l. - Hàm lượng Pb trong nước tưới được trồng theo 4 nồng độ khác nhau: mẫu đối chứng (ĐC), 1ppm Pb (1Pb), 3ppm Pb (3Pb), 5ppm Pb (5Pb). Hình 4.10: Hàm lượng Pb tích lũy trong mẫu rau sau 30, 40 ngày Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 43 Hàm lượng chì tích lũy trong mẫu rau ở 3 nồng độ ô nhiễm Pb ở các lô thí nghiệm trong cả hai lần thu hoạch đều lớn hơn rất nhiều so với giới hạn tối đa cho phép 0,3 mgPb/kg rau tươi. Hàm lượng Pb tích tụ trong mẫu rau: - Sau 30 ngày: ở mẫu đối chứng cao gấp 1,8 lần giới hạn tối đa cho phép; ở nồng độ 1ppm Pb trong nước tưới thì hàm lượng Pb cao gấp 23,3 lần; ở nồng độ 3ppm Pb cao gấp 54,7 lần; ở nồng độ 5ppm Pb thì hàm lượng này cao gấp 102,7 lần so với giới hạn tối đa cho phép. - Sau 40 ngày: ở mẫu đối chứng cao gấp 1,7 lần; còn ở nồng độ 1ppm Pb trong nước tưới thì hàm lượng Pb cao gấp 51,7 lần; ở nồng độ 3ppm Pb cao gấp 128 lần; ở nồng độ 5ppm Pb cao gấp 263,3 so với giới hạn tối đa cho phép. 4.7 Ước lượng hàm lượng Cu, Pb, Zn hấp thụ vào cơ thể người hàng ngày Áp dụng theo công thức (3.1) trong chương 3 trang 26 của đồ án ta tính hàm lượng KLN con người hấp thụ hàng ngày: Ta có các thông số sau: - ED: là công thức mô hình hóa, đã được kiểm nghiệm trên thực tế, thời gian tiếp xúc trung bình là 30 năm [33] - IR: Lượng rau sử dụng trung bình trong 1 bữa ăn của người Việt Nam là 0,1 kg/bữa [44] - BW: Trọng lượng trung bình của người Việt Nam là 63 kg đối với người trưởng thành [45] - Tuổi thọ trung bình của người Việt Nam năm 2010 là: 72 tuổi [45] 4.7.1 Ước lượng hàm lượng Cu hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày Kết quả thu được như bảng sau: Bảng 4.9: Hàm lượng Cu ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Thời gian thu hoạch Lô thí nghiệm Hàm lượng Cu trong rau (mgCu/kg rau tươi) Kết quả (mgCu/kg thể trọng – ngày) 30 ngày ĐC 5,387 ± 0,286 0,0036 ± 0,0002 1Pb 4,280 ± 0,787 0,0028 ± 0,0005 3Pb 4,877 ± 0,686 0,0032 ± 0,0005 5Pb 5,037 ± 0,538 0,0033 ± 0,0004 40 ngày ĐC 8,151 ± 1,260 0,0054 ± 0,0008 1Pb 7,820 ± 0,761 0,0052 ± 0,0005 3Pb 7,464 ± 3,386 0,0049 ± 0,0022 5Pb 7,457 ± 1,456 0,0049 ± 0,0010 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 44 Đồng là một thành phần cần thiết cho cơ thể do thức ăn đưa vào, liều lượng đồng chấp nhận hàng ngày cho người là 0,5 mg/kg thể trọng [18]. Vì thế với liều lượng Cu như trong bảng 4.10 thì không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng vì Cu không gây ngộ độc tích lũy mà chỉ gây ngộ độc cấp tính khi con người ăn phải một lượng muối đồng lớn. 4.7.2 Ước lượng hàm lượng Zn hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày Kết quả thu được như bảng sau: Bảng 4.10: Hàm lượng Zn ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Kẽm là thành phần thành phần cần thiết cho sự sống của con người, mỗi khẩu phần ăn hàng ngày cung cấp từ 0,17 đến 0,25mg/kg thể trọng [18]. Vì thế với liều lượng kẽm trong bảng 4.11 thì không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Kẽm là kim loại ít gây độc nếu hàm lượng thấp, nhưng kẽm có thể gây ngộ độc tích lũy. 4.7.3 Ước lượng hàm lượng Pb hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày Kết quả thu được như bảng sau: Thời gian thu hoạch Lô thí nghiệm Hàm lượng Zn trong rau (mgZn/kg rau tươi) Kết quả (mgZn/kg thể trọng – ngày) 30 ngày ĐC 19,951 ± 2,338 0,0132 ± 0,0015 1Pb 18,591 ± 0,179 0,0123 ± 0,0001 3Pb 18,558 ± 4,949 0,0123 ± 0,0033 5Pb 18,617 ± 0,525 0,0123 ± 0,0003 40 ngày ĐC 45,464 ± 11,021 0,0301 ± 0,0073 1Pb 43,444 ± 12,242 0,0187 ± 0,0053 3Pb 44,564 ± 11,741 0,0295 ± 0,0078 5Pb 50,793 ± 8,785 0,0336 ± 0,0058 Chương 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận Trang 45 Bảng 4.12: Hàm lượng Pb ước lượng hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày (giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn) Chì là một thành phần không cần thiết của khẩu phần ăn. Trung bình liều lượng chì chấp nhận cho khẩu phần ăn hằng ngày từ 0,0033 – 0,005 mg/kg thể trọng [18]. Với kết quả phân tích trên thì liều lượng chì trong các lô thí nghiệm 1Pb, 3Pb, 5Pb đều cao hơn liều lượng trung bình chấp nhận cho khẩu phần ăn hàng ngày. Nồng độ nước tưới ô nhiễm càng cao và thời gian tưới càng lâu thì thì hàm lượng Pb ước lượng hấp thu vào cơ thể người trong 1 ngày càng lớn. Kết quả của bảng 4.10 cho thấy: - Sau 30 ngày: ở lô thí nghiệm 1Pb thì hàm lượng chì cao gấp 1,8 lần liều lượng chì chấp nhận cho khẩu phần ăn hàng ngày; ở lô 3Pb cao gấp 3,3 lần; còn ở lô 5Pb cao gấp 6,2 lần. - Sau 40 ngày: ở lô thí nghiệm 1Pb thì hàm lượng chì cao gấp 2,96 lần liều lượng chì chấp nhận cho khẩu phần ăn hàng ngày; ở lô 3Pb cao hơn 7,7 lần; còn ở lô 5Pb thì cao gấp 15,9 lần. Với hàm lượng Pb như trên sẽ gây ảnh hưởng rất xấu đến sức khỏe người tiêu dùng. Vì độc tính của chì rất nặng, người trưởng thành chỉ chỉ cần hàng ngày hấp thu vào cơ thể 1mg chì trở lên sau một vài năm có thể gây nhiễm độc mãn tính, 10 – 100 mg có thể gây độc nặng trong vài tuần. Thời gian thu hoạch Lô thí nghiệm Hàm lượng Pb trong rau (mgPb/kg rau tươi) Kết quả (mgPb/kg thể trọng – ngày) 30 ngày ĐC 0,552 ± 0,253 0,0004 ± 0,0002 1Pb 8,549 ± 0,652 0,0057 ± 0,0004 3Pb 16,465 ± 1,430 0,0109 ± 0,0009 5Pb 30,802 ± 7,691 0,0204 ± 0,0051 40 ngày ĐC 0,571 ± 0,109 0,0004 ± 0,0001 1Pb 14,884 ± 4,460 0,0098 ± 0,0029 3Pb 38,435 ± 8,094 0,0254 ± 0,0054 5Pb 79,415 ± 5,135 0,0525 ± 0,0034 Chương 5: Kết luận – Kiến nghị Trang 46 Chương 5. KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp tại Viện Công nghệ Hóa học với đề tài “Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của kim loại Pb trong nước tưới đến sự hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) của cây rau muống (Ipomoea aquatica) và tích luỹ Pb trong phần thương phẩm của rau muống” Tôi đã thu được các kết quả sau: - Sự hấp thu và tích lũy của Cu, Pb, Zn trên mẫu rau muống là tỷ lệ thuận theo thời gian phát triển của rau, thời gian trồng càng lâu thì hàm lượng tích lũy trên rau càng cao. - Sự hấp thu của kim loại không cần thiết (Pb) cản trở rau muống hấp thu kim loại cần thiết (Cu, Zn) - Xác định được khoảng tuyến tính của Cu trên máy từ 0,0mg/l đến 2mg/l; với phương trình đường chuẩn của Zn là: y = 0,056x – 0,001; hệ số tương quan R2= 0,996; LOD = 0,36ppm; LOQ = 1,21ppm - Xác định được khoảng tuyến tính của Pb trên máy từ 0,0mg/l đến 4mg/l; với phương trình đường chuẩn của Pb là: y = 0,027x + 0,000; hệ số tương quan R2= 0,999; LOD = 0,14ppm; LOQ = 0,47ppm. - Xác định được khoảng tuyến tính của Zn trên máy từ 0,0mg/l đến 1,5mg/l; với phương trình đường chuẩn của Zn là: y = 0,2498x + 0,0044; hệ số tương quan R2= 0,999; LOD = 0,055ppm; LOQ = 0,18ppm. - Với các nồng độ Pb trong nước tưới là 1ppm, 3ppm, 5ppm ở điều kiện nghiên cứu đều lớn hơn rất nhiều so với giới hạn tối đa cho phép TCVN 7602:2007. Với hàm lượng Pb tích lũy trong các mẫu rau ở các nồng độ trên đều gây ảnh hưởng rất xấu đến sức khỏe người tiêu dùng. - Rau muống có khả năng hấp thu và tích lũy lượng lớn Zn kể cả khi trồng trong môi trường đất và nước tưới không bị ô nhiễm Zn nếu kéo dài thời gian thu hoạch rau sau 30 ngày. - Ước lượng được hàm lượng Cu, Zn hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày đều trong giới hạn chấp nhận đó là mỗi khẩu phần ăn hàng ngày cung cấp từ 0,17 đến 0,25mgZn/kg thể trọng; 0,5 mgCu/ kg thể trọng. - Ước lượng được hàm lượng Pb hấp thụ vào cơ thể người trong 1 ngày trong các mẫu ô nhiễm đều cao hơn giới hạn chấp nhận được. Từ một số kêt quả phân tích trên tôi có một số kiến nghị như sau:  Đối với người trồng rau: - Sử dụng nguồn nước tưới rau không bị ô nhiễm bởi kim loại nặng tại các khu công nghiệp - Dùng các loại phân bón đạt tiêu chuẩn, có nguồn gốc rõ ràng - Không sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật ko có nguồn gốc rõ ràng, đã bị cấm hoặc hạn chế sử dụng Chương 5: Kết luận – Kiến nghị Trang 47 - Thiết lập các quy trình sản xuất rau an toàn, đạt tiêu chuẩn. - Nếu rau được trồng trong môi trường đất có hàm lượng kẽm khoảng 56mg/kg đất và nồng độ Zn trong nước tưới là 2ppm thì người trồng rau không nên kéo dài thời gian thu hoạch sau 30 ngày.  Đối với người tiêu dùng: - Không sử dụng các loại rau không rõ nguồn gốc, xuất xứ - Không sử dụng các loại rau có màu sắc khác thường, mùi vị lạ - Không sử dụng các loại rau có nguồn gốc từ các khu công nghiệp, khu chế suất - Khi sử dụng các loại rau nên rửa sạch trước khi nấu chín. Do thời gian nghiên cứu có hạn nên kết quả phân tích dừng lại ở một số kết luận như trên. Các kết quả nhận được từ nghiên cứu này mang tính tham khảo và là số liệu cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực có liên quan. Tôi hy vọng đề tài nghiên cứu đóng góp một phần vào chương trình vệ sinh an toàn thực phẩm hiện nay và giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Tài liệu tham khảo Trang 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đào Ngọc Phong. (1999). Những vấn đề của sinh học hiện nay – ô nhiễm môi trường. NXB Khoa học kỹ thuật. [2] Hồ Cường (2007). Giáo trình Phương pháp phân tích và xử lý số liệu. Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh. [3] Hoàng Kim Anh. Hóa học thực phẩm. NXB Khoa học kỹ thuật. [4] Hoàng Hưng, Nguyễn Thị Kim Loan. Con người và môi trường. NXB ĐH Quốc gia TP.HCM, 404 trang. [5] Hoàng Nhâm. (2000). Hóa học vô cơ, tập 3. NXB Giáo dục. [6] Hoàng Văn Bính. (2007). Độc chất học công nghiệp và dự phòng nhiễm độc. NXB Khoa học kỹ thuật, 271 trang. [7] Lê Huy Bá. (2005). Sinh thái môi trường học cơ bản. NXB ĐH Quốc gia TP. HCM, 575 trang. [8] Lê Huy Bá. (2006). Độc học môi trường. NXB ĐH Quốc gia TP. HCM. [9] Lê Văn Khoa. (2010). Khoa học môi trường. NXB Giáo dục Việt Nam, 362 trang. [10] Ngô Lâm Tuấn Anh (biên soạn). (2009). Bài giảng Phân tích thực phẩm. Khoa Công nghệ hóa học và thực phẩm Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM, 156 trang. [11] Nguyễn Ngọc Tuấn. (2007). Phép đo AAS. Giáo trình cao học. ĐH Đà Lạt. [12] Nguyễn Thị Ngọc Ẩn. (2006). Hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong rau xanh ở thành phố Hồ Chí Minh. NXB ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM. [13] Nguyễn Thị Ngọc Ẩn. (2007). Đánh giá hiện trạng ô nhiễm chì (Pb) trong rau xanh ở TP.HCM. Tạp chí Phát tiển khoa học và công nghệ. Tập 10, số 07. [14] Nguyễn Thị Thìn. (2001). Môi trường ô nhiễm và hậu quả. NXB Khoa học kỹ thuật. [15] Nguyễn Thọ. Bài giảng thí nghiệm công nghệ thực phẩm, bài 2 xác định độ ẩm nguyên liệu, 175 trang. [16] Nguyễn Văn Đông. (2008). Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) và ứng dụng phân tích kiểm tra chất lượng. Trung tâm đào tạo và phát triển sắc ký TP.HCM. [17] Phạm Luận. (2005). Phương pháp nghiên cứu phổ nguyên tử. NXB ĐH Quốc gia Hà Nội, 295 trang. [18] Trịnh Thị Thanh. (2000). Độc học môi trường và sức khỏe con người. NXB ĐH Quốc gia Hà Nội. [19] Trịnh Thị Thanh. (2004). Sức khỏe môi trường. NXB ĐH Quốc gia Hà Nội. [20] Vũ Văn Vụ. (2008). Sinh lý học thực vật. NXB Giáo dục. [21] Bộ y tế. (1998). Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối với lương thực – thực phẩm, số 7 Tài liệu tham khảo Trang 49 [22] TCVN 6541:1999. (1999). Rau, quả tươi và những sản phẩm từ rau quả. Xác định hàm lượng Đồng. Phương pháp nguyên tử quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa. Ủy ban Khoa học Nhà nước. [23] TCVN 7602:2007. (2007). Xác định hàm lượng Chì bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. Ủy ban Khoa học Nhà nước. [24] TCVN 5487:1991. (1991). Rau quả và các sản phẩm chế biến. Xác định hàm lượng Kẽm. Ủy ban Khoa học Nhà nước, 10 trang. [25] Baker A.J.M., (1981), “Accumulators and excluders-strategies in the response of plants to the heavy metals”, Journal of plant nutrient 3, pp. 643-654. [26] J.W Kiceniuk and S.Ray. (1994). Analysis of Contaminants in Edible Aquatic Resoures. VCH Publisher. New York. [27] Rui Z., Mengxia Z., Hui W., Yasuhito T., Xinrong Z., (2005), Arsenic speciation in Moso Bamboo Shoot - A terrestrial plant that contains organoarsenic species, Science of the total environment 371. [28] Perry L.Mc Carty. (1967). Chemistry for sanitary engineers. Hill book company. [29] Gary M. Rand and Sam R. Petrocelli. (1984). Fundamentals of Aquatic Toxicology. Hemisphere Publishing Corporation. Washington. [30] Heavy metals (Cd, Cu, Pb, and Zn) in Meretrix meretrix meratrix Roding, water and sendiments from Estuaties in Sabah, North Borneo.(2007). International Joural of Environmental and Science Education. [31] Grill E. Winnacker E.L, Zenk M.H. (1987). Phytochelatins a class of heavy metals binding peptides from plants is functionanlly analogous to metallothioneins. Procceeding of Natural Academy Science USA 84. [32] Lauri H, J.Lajunen – Spectochemical Analysis by Atomic Absorption and emission, Publish by the Royal 1992, Finland. [33] Background discussion for Soild – Plant – human exposure pathway [34] Institute of Environment and Health.(2010). The interdepart mental group on health ricks form chemical – Current appoaches to ex posure modelling in UK Government departments and Agencies [35] [36] [37] [38] [39] [40] – hitec.com/science/English/appli/appli_aas.htm [41] [42] [43] [44] Tài liệu tham khảo Trang 50 [45]