Luận văn Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)

ơng đối của phép phân tích. 1.4.2. Độ chính xác Độ chính xác là đại lượng đặc trưng cho mức độ gần nhau của giá trị phân tích (thường là giá trị trung bình ) với giá trị thực hay giá trị đã được chấp nhận xt hay m. Khi không có sai số hệ thống thì giá trị trung bình tiến tới giá trị thực nếu số phép đo rất lớn (N→¥). Vì vậy, có thể nói độ chính xác tùy thuộc vào số phép đo. Độ chính xác được biểu diễn dưới dạng sai số tuyệt đối hoặc sai số tương đối. Trong đó sai số tuyệt đối (EA) là sự sai khác giữa giá trị đo được (xi) với giá trị thật hay giá trị đã biết trước (xt hay m) EA = xi - m Còn sai số tương đối (ER) là tỷ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị thật hay giá trị đã biết trước hay PHẦN II. THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tượng nghiên cứu Mẫu huyết thanh của những người khỏe mạnh, độ tuổi từ 20-30 có nhóm máu O, đã được sàng lọc không chứa các loại virut HIV, viêm gan A (HAV), viêm gan B (HBV), viêm gan C (HCV),… 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu Thu thập, nghiên cứu và phân tích, kế thừa các tài liệu đã có trên thế giới và Việt Nam về phương pháp phân hủy xác định đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh. 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích đồng, chì và cadimi trong huyết thanh trên thiết bị ICP-MS Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình xác định đồng thời đồng, chì, cadimi trong huyết thanh bằng phương pháp ICP-MS bao gồm 2 phần chính sau: quy trình phân hủy mẫu huyết thanh và quy trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS. 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng các thuật toán để tính toán kết quả phân tích. 2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.3.1. Hóa chất Tất cả hóa chất dùng trong nghiên cứu như HNO3, H3PO4, HCl, H2SO4, HF, Triton X-100 đều là các hóa chất siêu sạch (Merck). Dung dịch chuẩn của các kim loại Cu, Pb, Cd đều là các hóa chất siêu sạch được mua từ hãng Merck có nồng độ gốc 1000ppm. Từ nồng độ gốc, pha chế thành các dung dịch có nồng độ nhỏ hơn. Các dung dịch chuẩn được bảo quản trong tủ lạnh. Dung dịch chuẩn được pha chế hàng ngày. Các dung dịch chuẩn máy (Mg; Rh; Ce; Pb; U; In; Be; Co) nồng độ 10ppb được mua từ hãng Perkin Elmer, Mỹ. Nước cất dùng cho nghiên cứu và phân tích là nước cất siêu sạch được cung cấp từ thiết bị Milipore có độ dẫn điện nhỏ hơn 18,2Ω/cm (250C). Khí Argon siêu sạch chất lượng 99,999% được mua từ hãng Messer. Mẫu huyết thanh dùng trong thí nghiệm nghiên cứu thuộc nhóm máu O được tách li tâm trước khi mang về phòng thí nghiệm và được bảo quản đông lạnh. Huyết thanh chuẩn của hãng Bio-ral, Mỹ (Assayed Chemistry Control) dạng bột khô, được bảo quản trong lọ nhỏ màu nâu ở nhiệt độ 20C dùng để kiểm tra mẫu, tính sai số và độ lặp. 2.3.2. Dụng cụ Dụng cụ dùng trong nghiên cứu bao gồm Ống phá mẫu trong lò vi sóng làm bằng Teflon. Túp nhựa của hãng Sarstedt loại 15mL và 50mL. Các loại pipet 100mL, 1000mL và 5mL. Vì hàm lượng các nguyên tố trong huyết thanh là vết và siêu vết nên dụng cụ dùng trong thí nghiệm phải được tráng rửa sạch bằng cách ngâm trong axit HNO3 (10%) từ 1-2 ngày. Sau đó siêu âm trong 20 phút, tráng rửa lại bằng nước cất 3 lần, rồi sấy ở nhiệt độ 800C. Cân phân tích của hãng Adam (Anh), có độ chính xác 0,0001mg dùng để cân mẫu chuẩn. 2.3.3.Thiết bị phân hủy mẫu và phân tích mẫu 2.3.3.1. Thiết bị phân hủy mẫu Hệ phân hủy mẫu bằng lò vi sóng Berghof, Speed wave-4 (Đức) (hình 1), có chương trình điều khiển nhiệt độ bên trong, bên ngoài lò, áp suất và thời gian gia nhiệt. Lò vi sóng có các ống phá mẫu bằng teflon, ký hiệu là DAK-100, có thể tích 100mL. Nhiệt độ và áp suất lớn nhất có thể đạt được ở trong ống lần lượt là 2300C và 40 bar. Khối lượng mẫu lớn nhất cho vào trong ống là 500 mg. Thể tích mẫu tối thiểu trong ống là 5 ml Hình 1: Thiết bị lò vi sóng Hình 2: Dụng cụ phân hủy mẫu 2.3.3.2. Thiết bị phân tích mẫu Thiết bị ICP-MS (Perkin Elmer, ELAN 9000) (hình 2) với hệ từ trường bát cực, sử dụng nguồn năng lượng cao tần cho quá trình hóa hơi và ion hóa tất cả các nguyên tử với hiệu suất cao và ổn định. ICP-MS ghép nối hệ sol hóa mẫu giúp quá trình làm giàu mẫu và tăng khả năng phát hiện rất phù hợp với phân tích vết các kim loại. *Cấu tạo của thiết bị ICP-MS 9000 bao gồm các bộ phận sau - Nguồn ion plasma - Bộ quang học ion (tứ cực) - Thiết bị đo phổ khối lượng - tứ cực - Bộ lấy mẫu tự động Autosampler AS-93 plus, Perkin Elmer, Mỹ - Bộ sol hóa mẫu bằng sóng siêu âm (USN, Perkin Elmer, Mỹ) trước khi đưa mẫu vào buồng plasma. Hệ này giúp cho quá trình làm giàu mẫu lên nhiều lần tăng khả năng phát hiện. - Buồng chân không và hệ lọc khối (trường tứ cực và các thấu kính điện từ ion) - Vùng ghép nối (Interface) - Máy tính Ngoài ra còn có máy lạnh tuần hoàn và hệ thống quạt hút. Hình 3: Thiết bị ICP-MS Hình 4: Bộ phận lấy mẫu tự động autosampler 2.4. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu huyết thanh Mẫu máu được lấy khoảng 250-300mL vào buổi sáng ở tĩnh mạch khuỷu tay, không chứa chất chống đông hay các chất bảo quản khác. Sau khi tiệt trùng, mẫu được chứa trong loại túi sử dụng 1 lần của hãng Terumo. Để tách huyết thanh, mẫu máu được làm đông tự nhiên trong thời gian 30 phút, sau đó li tâm trên thiết bị Mistral 6000 với tốc độ 2000 vòng/phút trong thời gian 10 phút, ở nhiệt độ 10-150C. Huyết thanh được tách ra và bảo quản ở nhiệt độ 2-80C. PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Các phương pháp phân hủy mẫu *Lựa chọn môi trường phân hủy mẫu huyết thanh Mẫu huyết thanh có thành phần nền hữu cơ phức tạp, chứa lượng protein tương đối lớn vì vậy phương pháp xử lí mẫu này cho bất kỳ thiết bị phân tích nào cũng như thiết bị ICP-MS được quan tâm đầu tiên, thông thường một axit hay hỗn hợp axit có khả năng hòa tan. Trong phân tích ICP-MS thì một số axit ảnh hưởng tới phép đo phổ, vì vậy việc sử dụng loại axit cho quá trình xử lí mẫu đóng một vai trò quan trọng nhất để đảm bảo mẫu tan hoàn toàn ở dạng đồng nhất và không ảnh hưởng tới phép đo. Thực tế khảo sát với 1gam mẫu huyết thanh thêm và không thêm chuẩn với 2 mức 0,1mg và 10mg chuẩn được xử lí với 10ml axit các loại axit HNO3, HCl, H3PO4, H2SO4, hỗn hợp HNO3 và HCl, hỗn hợp HNO3 , H2SO4 và HF, thể tích định mức cuối cùng là 50 ml. Thực nghiệm cho thấy chỉ có HNO3, H3PO4 và hỗn hợp HNO3 , H2SO4 và HF hòa tan mẫu, tuy nhiên dễ dàng hơn cả là axit HNO3. Kết quả phân tích mẫu không thêm và mẫu thêm chuẩn với 2 mức khác nhau cho thấy độ thu hồi với mỗi nguyên tố là khác nhau tuy nhiên tất cả các kết quả đều nằm trong khoảng cho phép từ 80 đến 103% (kết quả bảng 2). Bảng 2: Độ thu hồi đối với các loại axit xử lý mẫu khác nhau STT Tên nguyên tố Hiệu suất thu hồi (%) Axit HNO3 H3PO4 HNO3&HCl HNO3, H2SO4 & HF Mức hàm lượng 0,1 mg 10 mg 0,1 mg 10 mg 0,1 mg 10 mg 0,1 mg 10 mg 1 Cu 97 95 83 82 81 85 83 80 2 Pb 95 88 96 95 97 94 80 82 3 Cd 93 88 91 86 94 96 94 96 Bảng 2 cho thấy phân hủy mẫu sử dụng axit HNO3 cho độ thu hồi đối với cả ba nguyên tố từ 88 đến 97 %. Thực nghiệm quan sát cho thấy đây cũng là axit tốt nhất để hòa tan mẫu. Axit H3PO4 cho độ thu hồi tốt nhưng quá trình thực nghiệm cho thấy mẫu không phân huỷ hết các chất hữu cơ; hỗn hợp axit HNO3 và HCl phân huỷ mẫu tốt nhưng cho độ thu hồi của Cu thấp; hỗn hợp HNO3, H2SO4 và HF cho độ thu hồi của Pb thấp. Vì vậy, các nghiên cứu tiếp theo đều sử dụng HNO3 cho việc phân hủy mẫu. 3.1.1.Phương pháp pha loãng bằng HNO3 Pha các dung dịch axit HNO3 có nồng độ lần lượt là: 0,1%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1% ; 1,2%; 1,5% từ dung dịch HNO3 (1:1) và dung dịch chuẩn của các nguyên tố Cu, Pb, Cd có các nồng độ tương ứng là 50ppm; 2ppm và 0,1ppm. Lấy 1mL mẫu huyết thanh 50mL dung dịch chuấn vào các ống nghiệm. Tiến hành định mức đến vạch 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO3 với các nồng độ 0,1%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1%; 1,2% và 1,5% đối với tất cả các ống. Mối tương quan giữa nồng độ HNO3 với hàm lượng trung bình của các kim loại đồng, chì và cadimi được trình bày ở trong bảng 3 Bảng 3: Ảnh hưởng của môi trường HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh Hàm lượng các kim loại (ppb) Nồng độ HNO3 (%) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,5 Cu Mẫu trắng 26,65 27,35 30,45 27,75 38,6 26,75 28,55 27,25 Mẫu HT 619,67 621 627 625,3 638 660 657,4 652,66 Mẫu HT + chuẩn (2500ppp) 2547,33 2566,7 2836,75 2740,05 2686,7 2910 2650,65 2565,84 Cd Mẫu trắng 0,0235 0,026 0,0195 0,021 0,011 0,028 0,016 0,0135 Mẫu HT 0,025 0,03 0,026 0,03 0,028 0,046 0,034 0,031 Mẫu HT + chuẩn (5ppb) 4,29 4,3 4,22 4,3 4,3315 4,853 4,3 4,001 Pb Mẫu trắng 0,067 0,0408 0,0555 0,054 0,0525 0,02 0,0508 0,0495 Mẫu HT 0,0763 0,19 0,3 0,3 0,3137 0,309 0,3358 0,3287 Mẫu HT + chuẩn (100ppb) 85,2463 84,69 84,8 83,6 84,5337 90,819 83,9358 83,3917 (Mẫu HT: mẫu huyết thanh) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ HNO3 trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 (hình 5). (5a) (5b) ( 5c) Hình 5: Ảnh hưởng của HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (5a), chì (5b) và cadimi (5c) trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu (hình 5) ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 ở các nồng độ khác nhau, thì với nồng độ HNO3 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất và độ thu hồi của các nguyên tố là tốt nhất. Như vậy sử dụng HNO3 với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy thường mẫu huyết thanh. 3.1.2. Phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 (1%) và Triton X-100 Tương tự, lấy 1mL mẫu huyết thanh và 50mL dung dịch chuẩn vào các ống nghiệm, rồi định mức đến vạch 10mL bằng HNO3 1% và Triton X-100 có nồng độ lần lượt là 0,05%; 0,075%; 0,1%; 0,15%; 0,2% đối với tất cả các ống. Mối tương quan giữa nồng độ Triton X-100 và hàm lượng của đồng, chì, cadimi trong huyết thanh được trình bày ở trong bảng 4. Bảng 4: Ảnh hưởng của Triton X-100 đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh Hàm lượng các kim loại (ppb) Nồng độ Triton X-100 (%) 0,05 0,075 0,1 0,15 0,2 Cu Mẫu trắng 13,3 17,68 23,5 27,1 27,4 Mẫu huyết thanh 1175 1185 1285 1230 1192,7 Mẫu huyết thanh + chuẩn (2500ppb) 3195 3350 3740 3425 3246,7 Cd Mẫu trắng 0,0771 0,0803 0,0874 0,0874 0,105 Mẫu huyết thanh 0,0868 0,0906 0,1349 0,1243 0,1411 Mẫu huyết thanh + chuẩn (5ppb) 4,4418 4,1281 4,7079 4,1693 4,1321 Pb Mẫu trắng 0,596 0,631 0,647 0,685 0,705 Mẫu huyết thanh 0,6953 0,7816 0,8375 0,7749 0,7924 Mẫu huyết thanh + chuẩn (100ppb) 83,7903 84,7116 92,3175 80,9299 82,0624 Hình 6 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ Triton X-100 trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100 6a 6b 6c Hình 6: Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (6a), chì (6b) và cadimi (6c) trong phương pháp pha loãng mẫu huyết thanh bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100 Kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 thì sử dụng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 với nồng độ 0,1% là tối ưu vì các nguyên tố Cu, Pb và Cd đều được phát hiện ở nồng độ cao nhất. 3.1.3. Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng Các dung dịch HNO3 có nồng độ 0,1%; 0,5%, 1%; 1,5% và 2% được lựa chọn để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng với chương trình có sẵn trong thiết bị (bảng 5). 1 mL mẫu huyết thanh được pha loãng đến 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO3 nồng độ từ 0,1% đến 2%. Sau đó, cho vào các ống phá Teflon để tiến hành phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng. Bảng 5: Chương trình phá mẫu huyết thanh trong lò vi sóng Các bước Nhiệt độ (0C) Áp suất (Bar) Thời gian (Phút) 1 160 50 5 2 190 50 10 3 50 0 10 4 50 0 10 5 50 0 10 Hàm lượng đồng, chì và cadimi xác định được trong phương pháp lò vi sóng ứng với từng nồng độ HNO3 dùng để phân hủy mẫu được trình bày ở bảng 6. Bảng 6: Ảnh hưởng của HNO3 đến kết quả phân tích hàm lượng đồng, cadimi và chì trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng. Nồng độ các kim loại (ppb) Nồng độ HNO3 (%) 0,1 0,5 1 1,5 2 Cu Mẫu trắng 16 17,21 17,75 20,75 22,95 Mẫu huyết thanh 1003,75 1355,66 1356,2 1095 1075 Mẫu huyết thanh + chuẩn (2500ppb) 3435,5 3747,41 3788,45 3350 3555 Cd Mẫu trắng 0,0562 0,0768 0,0797 0,0824 0,0976 Mẫu huyết thanh 0,07 0,124 0,1535 0,1179 0,1321 Mẫu huyết thanh + chuẩn (5ppb) 4,0435 3,784 4,4685 4,5014 43,1647 Pb Mẫu trắng 0,689 0,776 0,824 0,859 0,901 Mẫu huyết thanh 0,8146 0,9239 1,1292 1,0704 1,0135 Mẫu huyết thanh + chuẩn (100ppb) 79,3146 73,3739 90,5292 78,4104 78,6435 Sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng được biểu diễn trong hình 7 7a 7b 7c Hình 7: Ảnh hưởng của HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (7a), chì (7b) và cadimi (7c) trong phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng, với nồng độ HNO3 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất. Như vậy sử dụng HNO3 với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng mẫu huyết thanh. 3.1.4. So sánh các phương pháp phân hủy mẫu So sánh các phương pháp phân hủy mẫu để xác định hàm lượng các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh cho thấy phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng là tối ưu nhất cho xác định đồng thời cả ba nguyên tố Cu, Pb và Cd (bảng 7, hình 8). Bảng 7: Hàm lượng các nguyên tố đồng, chì, cadimi trong huyết thanh ứng với từng phương pháp phân hủy mẫu được khảo sát. Các phương pháp phân hủy mẫu Nồng độ các nguyên tố (ppb) Cu Cd Pb Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1% 633,25 0,0183 0,289 Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1% và Triton X-100 0,1% 1261,5 0,0475 0,1905 Phân hủy bằng lò vi sóng với HNO3 1% 1447,250 0,0738 0,3052 Hình 8: Ảnh hưởng của các phương pháp phân hủy mẫu đến quá trình xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh (PP1: Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1%; PP2: Phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 0,1% ; PP3: Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng với HNO3 1%) 3.2. Khảo sát các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS Mẫu huyết thanh có thành phần nền tương đối phức tạp, quá trình phân tích đòi hỏi mẫu phải phân hủy tới dạng dung dịch đồng nhất mà không làm mất các đồng vị cần phân tích. Các yếu tố nền có khả năng ảnh hưởng tới việc phân tích. Để có được phương pháp phân tích chính xác, đề tài tập trung nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS như chuẩn hóa số khối, tốc độ khí mang tạo sol khí, nguồn năng lượng ICP, thế điều khiển thấu kính điện tử - ion, thời gian phân tích mẫu và thời gian rửa sạch mẫu[2,4]. 3.2.1. Chuẩn hóa số khối (Tunning) Bước đầu tiên khi phân tích trên thiết bị ICP-MS đó là chuẩn hoá số khối (Tunning). Mỗi đồng vị có một số khối nhất định tuy nhiên không thể chuẩn hoá toàn bộ các nguyên tố mà việc chuẩn hoá phải thực hiện theo từng khoảng từ số khối nhỏ tới số khối lớn. Các nguyên tố dùng cho chuẩn hoá số khối gồm có: He (3,016); Mg (23,985); Rh (102,905); Ce (139,905), Pb (207,977); U (238,05). Các nguyên tố này có số khối từ nhỏ tới lớn bao phủ được toàn bộ các nguyên tố khác. Sau khi chuẩn hóa số khối ta tiến hành tối ưu các điều kiện phân tích. Hình 9 là hình ảnh chuẩn hoá số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U Hình 9: Phổ chuẩn hóa số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U 3.2.2. Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí Tốc độ khí mang có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất tạo sol khí, nếu tốc độ khí nhỏ hiệu quả tạo sol sẽ kém, tuy nhiên nếu tốc độ khí quá lớn sẽ kéo theo một lượng đáng kể oxy, điều này là không mong muốn trong plasma. Khi có mặt oxy sẽ tạo ra một lượng oxit cản trở tới phổ, oxit của nguyên tố này có số khối trùng với số khối của nguyên tố khác. Việc khống chế tốc độ khí mang dựa vào tỉ số CeO/Ce, tốc độ khí mang hợp lí nhất sẽ cho tín hiệu cao nhất nhưng tỉ số CeO/Ce nhỏ hơn 0,03. Kết quả khảo sát được thể hiện trên bảng 8 và hình 10, cho thấy khi tốc độ khí mang tăng từ 0,3 tới 1,2 lít/phút với khoảng thay đổi 0,01 lít/phút thì tín hiệu của Ce (hạt/giây-cps) tăng dần nhưng tín hiệu của CeO cũng tăng dần. Khi tốc độ khí đạt giá trị 0,50 lít/phút thì tín hiệu Ce không tăng nữa mà giảm khi tốc độ khí tăng. Tuy nhiên, tín hiệu CeO vẫn tăng và tăng nhanh và điều này làm cho tỉ số CeO/Ce tăng nhanh vượt quá tỉ lệ cho phép. Như vậy, tốc độ khí mang phù hợp để có được độ nhạy lớn nhất mà không ảnh hưởng tới việc tạo oxit là: 0,50 lít/phút. Bảng 8: Kết quả khảo sát tốc độ khí sol hóa mẫu theo tín hiệu Ce Tốc độ khí (L/phút) Ce (cps) CeO (cps) CeO/Ce 0,3 12532 56 0,004 0,325 15345 90 0,006 0,35 60540 546 0,009 0,375 100264 1203 0,012 0,4 161897 2240 0,014 0,425 243593 3854 0,016 0,45 300240 6005 0,02 0,475 340589 8174 0,024 0,5 364268 10564 0,029 0,525 378920 13262 0,035 0,55 392678 16492 0,042 0,575 364250 19305 0,053 0,6 302481 90744 0,3 0,625 260240 117108 0,45 0,65 202800 141960 0,7 Hình 10: Tỉ lệ cường độ tín hiệu theo tốc độ khí mang 3.2.3. Khảo sát nguồn năng lượng (ICP) Năng lượng là yếu tố quyết định trong quá trình nguyên tử hoá hay ion hoá mẫu. Nguồn năng lượng ICP có ưu việt hơn hẳn so với các thiết bị khác. Nhiệt độ trong tâm Plasma có thể đạt từ 6000 oC đến 10000 oC cao hơn hẳn AAS (3000oC). Trong máy ICP-MS, nguồn năng lượng phụ thuộc vào công suất của máy phát cao tần. Khảo sát công suất của máy phát cao tần RF từ 700 đến 1200 W với thay đổi 25 W một lần cho thấy công suất của máy phát cao tần RF tối ưu là 1000W (Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất). Kết quả ở bảng 9 và hình 11 cho thấy khi công suất máy phát cao tần tăng thì tín hiệu Rh tăng nhưng đến một ngưỡng mà công suất tiếp tục tăng thì quá trình ion hóa sẽ tạo ra ion +2 và tín hiệu của ion +1 sẽ giảm. Vì vậy, mức công suất 1000W là tối ưu nhất. Bảng 9: Kết quả khảo sát công suất máy cao tần Công suất máy phát cao tần (W) Rh (cps) 725 205628 750 215699 775 222548 800 236589 825 245970 850 253694 875 265400 900 289777 925 320568 950 355698 975 372478 1000 380804 1025 375475 1050 352190 1075 335481 1100 302569 1125 286947 1150 253311 1175 230098 Hình 11: Tín hiệu của Rh theo công suất của máy phát cao tần 3.2.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử - ion Hệ thấu kính điện tử - ion có tác dụng chọn và hội tụ chùm ion. Ngoài ra, nó còn có tác dụng hạn chế không cho các photon, các điện tử và phần tử trung hoà đi vào buồng phân giải phổ và tác động vào detector. Hoạt động của hệ thấu kính được điều khiển bởi thế đặt vào. Qua khảo sát thế điều khiển tối ưu là 7,2 volt – Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất. Hình 12: Tín hiệu Rh phụ thuộc thế thấu kính điện tử -ion 3.2.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu Trong phân tích ICP-MS do sử dụng khí Ar tinh khiết, máy phát cao tần có công suất lớn, vì vậy chi phí vận hành cao. Do vậy nếu thời gian phân tích mẫu càng giảm thì sẽ càng giảm được chi phí phân tích. Mẫu trước hết được bơm bằng bơm nhu động vào hệ sol hóa mẫu rồi vào tâm ngọn lửa plasma sau đó qua hệ thấu kính ion và bộ tách khối rồi được ghi nhận trên nhân quang điện. Thời gian mẫu đi từ ngoài vào đến khi thu nhận được tín hiệu là thời gian phân tích. Bảng 10 và hình 12, 13 là kết quả khảo sát theo thời gian phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS ELAN 9000 của Perkin Elmer. Mẫu khảo sát được thay đổi 5 giây/lần với 2 khoảng nồng độ Uran 0,1ppb và 1ppm. Bảng 10: Kết quả khảo sát thời gian phân tích mẫu Thời gian (giây) Tín hiệu U 238 (cps) 1ppm 0.1ppb 5 206 214 10 215 208 15 208 212 20 36405 37450 25 356895 354580 30 3456895597 353954 35 3505606592 354216 40 3504658501 354057 45 3505089494 353988 50 3504897622 354100 Hình 13: Kết quả khảo sát thời gian phân tích với nồng độ cao 1ppm Hình 12: Kết quả khảo sát thời gian phân tích với nồng độ nhỏ 0.1ppb Vậy thời gian phân tích tối ưu cho tất cả các mẫu là 35- 40 giây. 3.2.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu Kết thúc một giai đoạn đo một mẫu, thiết bi tiến hành rửa sạch các bộ phận chứa mẫu, bộ phận đưa mẫu vào thiết bị. Do vậy nếu giảm bớt thời gian này sẽ đỡ tiêu tốn khí và năng lượng. Thời gian rửa sạch mẫu được khảo sát đối với mẫu hàm lượng cao để áp dụng cho tất cả các mẫu. Hàm lượng mẫu khảo sát rửa sạch với U là 1ppm. Kết quả khảo sát thay đổi 5 giây/lần thu được như trong bảng 11 và hình 14. Bảng11: Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu Thời gian (giây) Tín hiệu U 238 1ppm (cps) 5 3504262554 10 3503984002 15 3504215947 20 26854620 25 85260 30 12540 35 1054 40 208 45 210 50 215 Hình 14: Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu với nồng độ cao 1 ppm Như vậy, thời gian rửa sạch mẫu cho mẫu có hàm lượng cao như 238U có nồng độ 1ppm là 40- 45 giây. Để đảm bảo kết quả phân tích thì thời gian rửa sạch mẫu được lựa chọn là 45 giây. Trường hợp mẫu phân tích trước có hàm lượng cao hơn 1ppm thì cần xem xét kết quả của mẫu tiếp theo. *Kết luận: Kết quả khảo sát các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị ICP-MS được trình bày trong bảng 12. Bảng 12: Các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị ICP-MS Yếu tô Giá trị lựa chọn Yếu tố Giá trị lựa chọn Tốc độ khí cho bộ sol hoá mẫu 0,5 l/phút Tốc độ khí mang Ar 15-20 l/phút Công suất máy phát cao tần 1000 W Tốc độ bơm mẫu 2- 3 ml/phút Thời gian lấy tín hiệu 40 giây Thế điều khiển thấu kính điện tử - ion 7,2 V Thời gian rửa sạch mẫu 45 giây Sử dụng bộ hóa hơi mẫu bằng sóng siêu âm USN 3.3. Xây dựng đường chuẩn ICP-MS sử dụng kỹ thuật sol hóa mẫu bằng sóng siêu âm là hệ thiết bị phân tích đồng thời các nguyên tố với hàm lượng siêu vết, có khoảng tuyến tính của các nguyên tố rất rộng (105 lần), do đó việc xây dựng đường chuẩn tuỳ thuộc vào nồng độ các chất trong mẫu phân tích. Trong khi các nguyên tố trong huyết thanh có hàm lượng rất khác nhau nên mỗi nguyên tố có khoảng nồng độ cần khảo sát cũng khác nhau. Để khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn, các mẫu được pha có nồng độ như sau: * Dung dịch làm việc: là hỗn hợp được pha từ dung dịch gốc. Lấy 10 ml dung dịch chuẩn 1000ppm của Cu; 4 ml dung dịch chuẩn của Cd 100ppm và 1,6 ml dung dịch chuẩn 100ppm của Pb cho vào bình định mức 100 ml và định mức tới vạch định mức bằng axit HNO3 1%. Dung dịch này được bảo quản lạnh và sử dụng trong tuần. * Dung dịch xây dựng đường chuẩn: Lần lượt lấy 0; 12,5; 25; 100; 250; 500; 1000 µL dung dịch làm việc cho vào các bình định mức 10 ml, ta được khoảng nồng độ khảo sát của các nguyên tô đồng, chì và cadimi trong bảng 13. Tiến hành khảo sát khoảng tuyến tính và lập đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi thu được kết quả trong bảng 13 Bảng 13: Khoảng nồng độ khảo sát và kết quả khảo sát khoảng tuyến tính các nguyên tố đồng, chì và cadimi Cu Pb Cd Nồng độ (ppb) Cường độ (cps) Nồng độ (ppb) Cường độ (cps) Nồng độ (ppb) Cường độ (cps) 0 170000 0 66400 0 3120 6,25 889000 0,1 73400 0,005 3640 12,5 1590000 0,2 99400 0,01 3450 50 5250000 0,8 288000 0,04 5130 125 14700000 2 654000 0,1 7010 250 26000000 4 1320000 0,2 12500 500 51700000 8 2420000 0,4 25000 Các kết quả thu được cho thấy các nguyên tố tuyến tính trong khoảng khảo sát. Đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi được xây dựng như trong hình 15. 15a 15b 15c Hình 15: Đường chuẩn của các nguyên tố đồng (15a), chì (15b) và cadimi (15c) Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính và đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì, cadimi được trình bày trong bảng 14 Bảng 14: Khoảng tuyến tính và đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi Tên nguyên tố Khoảng tuyến tính (ppb) Phương trình hồi quy (x: ppb) Giá trị hệ số tương quan R2 Cu 6,25-500 Y = 102921x + 452437 0,999 Pb 0-8 Y = 299132x + 57759 0,9987 Cd 0,005-0,4 Y = 53753x + 2752,3 0,991 Nhận thấy hệ số tự do a trong phương trình hồi quy của các nguyên tố đồng, chì và cadimi, giá trị Ptính đều lớn hơn 0,05, có nghĩa là ở độ tin cậy 95% sự khác nhau giữa giá trị a và 0 không có ý nghĩa thống kê, hay nói cách khác phương pháp không mắc sai số hệ thống. Các giá trị R2 @ 1 cho thấy phương trình hồi quy thu được biểu diễn chính xác mối tương quan giữa cường độ vạch phổ (cps) và nồng độ các kim loại đồng, chì và cadimi. Do đó có thể sử dụng các phương trình trên để xác định nồng độ của các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh 3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm Trong mẫu huyết thanh ngoài các kim loại đồng, chì, cadimi còn có nhiều các nguyên tố khác như canxi, magie, thủy ngân, kẽm, magan,…. Các nguyên tố này có thể ảnh hưởng hoặc không ảnh hưởng tới phép xác định đồng, chì và cadimi, trên cơ sở lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình phá mẫu và môi trường phân hủy mẫu. 3.4.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của canxi Cho vào 1mL mẫu huyết thanh các nồng độ khác nhau của canxi (bảng15) để nghiên cứu ảnh hưởng của canxi đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi. Tiến hành định mức đến vạch 10mL bằng HNO3 1%, lắc đều rồi phân hủy bằng lò vi sóng. Mối tương quan giữa hàm lượng canxi thêm vào và lượng các ion kim loại đồng, chì, cadimi trong mẫu biến đổi được trình bày ở bảng 15 Bảng 15: Mối quan hệ giữa nồng độ canxi thêm và hàm lượng đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh Tỉ lệ Nồng độ Ca thêm (ppb) ×103 0 8 40 60 80 Ca/Cd×105 0 8 40 60 80 Ca/Cu 0 4,299 21,495 32,242 42,99 Ca/Pb×104 0 5,71 28,57 42,86 57,1 Sự thay đổi nồng độ của cadimi, đồng, chì khi tăng nồng độ Canxi thêm vào được biểu diễn trong hình 16 Hình 16: Ảnh hưởng của canxi đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi Từ bảng 15 cho thấy tỉ lệ Ca/Cd từ 8×105 - 80×105; Ca/Cu từ 4,299 - 42,99 và Ca/Pb từ 5,71×104 – 5,71×105 thì sự thay đổi nồng độ Cd, Cu, Pb không đáng kể. Chứng tỏ trong khoảng nồng độ khảo sát canxi ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định các nguyên tố này. 3.4.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của magie Sự thay đổi tỉ lệ giữa lượng magie thêm vào và lượng Cu, Pb và Cd có trong mẫu huyết thanh được trình bày ở bảng 16 Bảng 16: Tỉ lệ giữa lượng magie thêm so với lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh Tỉ lệ Nồng độ Mg thêm (ppb) ×103 0 4 8 16 40 Mg/Cd×105 0 2 4 8 20 Mg/Cu 0 2,07 4,15 8,29 20,7 Mg/Pb×104 0 2,857 5,71 11,43 28,57 Hình 17 biểu diễn sự thay đổi nồng độ của cadimi, đồng, chì khi tăng nồng độ Magie thêm. Hình 17: Ảnh hưởng của hàm lượng magie thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi Kết quả nghiên cứu cho thấy khi tỉ lệ Mg/Cd từ 2×105 - 20×105; Mg/Cu từ 2,07 - 20,7 và Mg/Pb từ 2,857×104 - 28,57×104 thì nồng độ Cd, Cu, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ magie ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi trong khoảng nồng độ magie được khảo sát. 3.4.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thủy ngân Ảnh hưởng của thủy ngân đến quá trình xác định đông, chì và cadimi cũng được nghiên cứu và khảo sát (bảng 17). Kết quả nghiên cứu cho thấy tỉ lệ Hg/Cd từ 20 - 400, Hg/Cu từ 1,4×10-4 - 27,98×10-4 và Hg/Pb từ 1,43 - 28,57 thì nồng độ Cu, Cd, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ quá trình xác định đồng, chì và cadimi trong huyết thanh không bị ảnh hưởng bởi thủy ngân. Bảng 17: Tỉ lệ giữa lượng thủy ngân thêm vào với hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh Tỉ lệ Nồng độ Hg thêm (ppb) 0 0,2 0,8 2 4 Hg/Cd 0 20 80 200 400 Hg/Cu×10-4 0 1,4 5,6 14 27,98 Hg/Pb 0 1,43 5,71 14,3 28,57 Hình 18: Ảnh hưởng của lượng thủy ngân thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi 3.4.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của kẽm Tương tự như vậy, khi thêm kẽm vào trong dung dịch nghiên cứu, tỉ lệ Zn/Cd từ 4,8×104 - 40×104, Zn/Cu từ 0,52 – 4,36 và Zn/Pb từ 7,38×103 - 61,54×103 thì nồng độ Cu, Cd, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ kẽm cũng ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi (bảng 18 và hình 19) Bảng 18: Sự thay đổi tỉ lệ nồng độ kẽm thêm vào so với lượng đồng, chì, cadimi trong mẫu Tỉ lệ Nồng độ Zn thêm (ppb) 0 960 1600 3200 8000 Zn/Cd×104 0 4,8 8 16 40 Zn/Cu 0 0,52 0,87 1,74 4,36 Zn/Pb×103 0 7,38 12,3 24,6 61,54 Hình 19: Ảnh hưởng của nồng độ kẽm thêm vào hàm lượng đồng, chì, cadimi 3.4.1.5.Nghiên cứu ảnh hưởng của mangan Tương tự như các nghiên cứu trên, khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của mangan đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi, kết quả của nghiên cứu cũng cho thấy hàm lượng Cu, Pb, Cd hầu như không thay đổi khi tăng hàm lượng mangan thêm vào.(hình 20). Hình 20: Ảnh hưởng của nồng độ mangan thêm vào đến hàm lượng đồng, chì, cadimi Như vậy, ảnh hưởng của các nguyên tố canxi, magie, kẽm, thủy ngân, mangan đối với khoảng nồng độ lớn gấp nghìn lần cũng không ảnh hưởng đến quá trình xác định các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. 3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố lẫn nhau Ảnh hưởng của các nguyên tố cùng xác định với nhau cũng được nghiên cứu. Tiến hành khảo sát ảnh hưởng lẫn nhau giữa các nguyên tố Cu, Pb và Cd trên cơ sở lựa chọn phương pháp tối ưu để phá mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng với HNO3 1%. 3.4.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của đồng đến quá trình xác định cadimi và chì Khi nghiên cứu ảnh hưởng của đồng đến quá trình phân hủy hủy mẫu xác định chì và cadimi, tiến hành cho vào 1mL mẫu huyết thanh các nồng độ khác nhau của đồng (bảng 19) trước khi phân hủy mẫu bằng lò vi sóng dùng HNO3 1%. Lượng đồng thêm vào và mối tương quan với lượng chì và cadimi trong mẫu huyết thanh được trình bày ở bảng 19 Bảng 19: Mối tương quan giữa lượng đồng thêm vào và lượng chì và cadimi trong mẫu Nồng độ Cu thêm (ppb) Tỉ lệ Cu/Cd×104 Tỉ lệ Cu/Pb×104 0 0 0 960 6,4 0,96 1600 10,67 1,6 3200 21,33 3,2 8000 53,33 8 Sự biến thiên nồng độ của cadimi và chì khi tăng nồng độ đồng thêm vào được biểu diễn trong hình 21 Hình 21: Ảnh hưởng của nồng độ đồng thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng chì và cadimi Khi thêm đồng ở tỉ lệ Cu/Cd từ 6,4×104 - 53,33×104 và Cu/Pb từ 0,96×104 - 8×104 thì nồng độ Cd, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ đồng ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định cadimi và chì. 3.4.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của cadimi đến quá trình xác định đồng và chì Tiến hành tương tự nghiêm cứu trên, nồng độ cadimi thêm vào ảnh hưởng đến quá trình xác định đồng và chì tương ứng được biểu diễn trong hình 22 Hình 22: Ảnh hưởng của nồng độ cadimi thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng và chì Bảng 20 là tỉ lệ giữa lượng cadimi thêm vào và lượng đồng, chì có trong mẫu huyết thanh. Bảng 20: Tỉ lệ giữa lượng cadimi thêm và lượng đồng và chì trong mẫu Nồng độ Cd thêm (ppb) Tỉ lệ Cd/Cu×10-3 Tỉ lệ Cd/Pb×102 0 0 0 10 8,7 0,67 50 43,5 3,33 100 87 6,67 500 435 33,33 Khi thêm cadimi ở tỉ lệ Cd/Cu từ 8,7×10-3 đến 435×10-3 và Cd/Pb từ 0,67×102 đến 33,33×102 lần nồng độ Cu, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ cadimi ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định hai kim loại này. 3.4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của chì đến quá trình xác định đồng và cadimi Tương tự các nghiên cứu trên, bảng 21 là hàm lượng chì thêm vào trong quá trình xác định đồng và cadimi. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở tỉ lệ Pb/Cu từ 8,53×10-3 – 4,26×10-1 và Pb/Cd từ 2,9×102 – 1,451×104, không ảnh hưởng đến quá trình xác định đồng và cadimi. Bảng 21: Sự thay đổi tỉ lệ giữa lượng đồng và cadimi so với lượng chì thêm vào Nồng độ Pb thêm (ppb) Tỉ lệ Pb/Cu×10-3 Tỉ lệ Pb/Cd×102 0 0 0 10 8,53 2,9 50 42,6 1,45 100 85,2 29 500 426 145,1 Hình 23 biểu diễn sự biến thiên nồng độ của đồng và cadimi khi tăng lượng chì thêm vào. Hình 23: Ảnh hưởng của nồng độ chì thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng và cadimi Như vậy, ảnh hưởng lẫn nhau giữa các nguyên tố đồng, chì, cadimi trong vùng nồng độ khảo sát là không đáng kể đến việc xác định nồng độ của chúng trong huyết thanh. 3.5. Xác định độ lặp lại và độ chính xác của phương pháp Một phương pháp phân tích chính xác và tin cậy cần phải đảm bảo độ lặp lại,- độ lệch chuẩn và độ thu hồi tốt. Các kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh có hàm lượng rất nhỏ, có thành phần nền phức tạp nên việc phân tích chúng cần phải yêu cầu các thông số trên để kết quả đo hàm lượng của chúng được chính xác và đáng tin cậy. Để xác định độ lệch chuẩn, độ thu hồi, mẫu chuẩn thấp nhất của đường chuẩn được phân tích lặp 6 lần trên thiết bị ICP-MS sử dụng kỹ thuật sol hóa mẫu bằng sóng siêu âm, các kết quả phân tích được tính trung bình. Độ lệch chuẩn và độ lệch chuẩn tương đối tính được như trong bảng 22. Bảng 22: Độ lệch chuẩn, độ lệch chuẩn tương đối của các nguyên tố đồng, chì và cadimi Tên nguyên tố L1 (cps) L2 (cps) L3 (cps) L4 (cps) L5 (cps) L6 (cps) TB (cps) Độ lệch chuẩn STDEV Độ lệch chuẩn tương đối Cu 170000 175000 168000 169000 172000 171000 170833 2483 1,5 Pb 73400 77200 78100 70100 71200 79200 74867 3821 5,1 Cd 3640 3220 3900 3850 3670 3300 3597 280 7,8 Kết quả cho thấy các giá trị độ lệch chuẩn tương đối đối với cả ba nguyên tố đều nhỏ hơn 15% (trong khi với hàm lượng vết cỡ µg/L cho phép độ lệch chuẩn tương đối dưới 30%) cho thấy các lần phân tích rất lặp lại và độ lặp lại của phương pháp nằm trong giới hạn cho phép khi xây dựng phương pháp phân tích với hàm lượng vết. 3.6. Xây dựng quy trình phân tích xác định đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh *Lấy mẫu và bảo quản mẫu Mẫu máu được lấy khoảng 250-300 mL, không cho chất chống đông hay các chấy bảo quản khác vào, tách li tâm với tốc độ 2000 vòng/phút trong thời gian 10 phút để tách lấy huyết thanh. Huyết thanh được bảo quản ở nhiệt độ 2-80C. *Xử lí mẫu Mẫu sau khi được lấy ra khỏi tủ lạnh để dã đông tự nhiên đến nhiệt độ phòng. Dùng micropipet hút 1mL mẫu huyết thanh vào bình định mức loại 10mL. Dùng dung dịch HNO3 1% để định mức đến 10mL. Lắc đều hỗn hợp mẫu. Cho mẫu vào các ống Teflon, phá mẫu bằng lò vi sóng với chế độ phân hủy mẫu huyết thanh trong lò vi sóng như sau: nhiệt độ 1900C, áp suất 50 bar, thời gian 45 phút. Mẫu sau khi được phân hủy hoàn toàn, để nguội, định mức đến 10mL bằng HNO3 1%, rồi chuyển sang ống đo, đưa vào thiết bị ICP-MS để xác định đồng thời hàm lượng đồng, chì và cadimi với các điều kiện như sau: tốc độ khí cho bộ sol hóa mẫu là 0,5l/phút; tốc độ khí mang Ar 15-20 phút, tốc độ bơm mẫu 2-3 mL/phút, thế điều khiển thấu tính điện tử – ion là 7,2V, sử dụng bộ hóa hơi mẫu bằng sóng siêu âm, máy phát cao tần có công suất 1000W, thời gian đo cho mỗi mẫu là 40 giây, thời gian rửa sạch mẫu là 45 giây. Tiến hành xây dựng đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi. *Tính toán kết quả phân tích hàm lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. 3.7. Áp dụng các điều kiện tối ưu trong phân tích mẫu thực tế Theo quy trình lấy mẫu như đã đề cập (ở phần 2.4), đề tài đã tiến hành thu mẫu máu của người dân thuộc xã Nam Thượng, huyện Kim Bôi, tỉnh Hòa Bình ngày 14/07/09. Đây là địa bàn cư chú của người dân tộc Mường. Điều kiện kinh tế khó khăn, người dân thường bị thiếu ăn, chế độ dinh dưỡng kém, dẫn đến một số bệnh như thiếu máu, bệnh huyết sắc tố, run rẩy chân tay,…tương đối phổ biến ở trong cộng đồng. Ngoài ra, dân cư vùng này còn có dấu hiệu của bệnh di truyền do hậu quả của việc kết hôn gần. Hình 24: Một số hình ảnh lấy mẫu ở xã Nam Thượng – Kim Bôi – Hòa Bình Kết quả xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi trong huyết thanh của người dân xã Nam Thượng – Kim Bôi – Hòa Bình được trình bày trong bảng 23. Bảng 23: Hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh của người dân ở xã Nam Thượng – Kim Bôi – Hòa Bình. Kí hiệu mẫu Họ và tên Giới tính Tuổi Nồng độ các kim loại (mg/L) Cu Cd Pb 1 Bùi Châu Loan Nữ 24 1670 0,018 0,11 2 Bùi Thi Duyên Nữ 29 1920 0,022 0,30 3 Quách Thị Nhân Nữ 30 1560 0,012 0,37 4 Bùi Thị Viên Nữ 24 1500 0,025 0,12 5 Bùi Ngọc Lý Nữ 30 1510 0,043 0,25 6 Bùi Thị Nguyên Nữ 22 1870 0,015 0,21 7 Lương Thị Thảo Nữ 17 1550 0,024 0,30 8 Quách Thị Lành Nữ 14 1390 0,035 0,26 9 Phạm Thị Hà Nữ 32 1800 0,02 0,41 10a Bùi Văn Kiên Nam 43 1520 0,037 0,26 10b Bùi Văn Kiên Nam 43 1515 0,034 0,27 11 Bùi Văn Nam Nam 18 1470 0,02 0,29 12 Bùi Văn Vượng Nam 33 1370 0,018 0,28 13 Bùi Văn Còn Nam 41 1980 0,014 0,45 14 Bùi Văn Cam Nam 50 1570 0,01 0,12 15 Bùi Thị Hiền Nữ 31 1580 0,017 0,33 16 Bùi Thị Sửu Nữ 18 1640 0,02 0.05 17 Nguyễn Duy Trung Nam 18 1050 0,011 0,27 18 Bùi Văn Việt Nam 19 1690 0,04 0,22 19 Bùi Huy Hùng Nam 30 1330 0,013 0,10 20a Bùi Thị Dậu Nữ 15 1110 0,03 0,17 20b Bùi Thị Dậu Nữ 15 1113 0,022 0,15 21 Bùi Văn Thành Nam 15 1330 0,038 0,3 22 Bùi Trung Hiếu Nam 17 1190 0,022 0,7 23 Bùi Văn Chiến Nam 16 1240 0,011 0,15 24 Bùi Văn Chính Nam 17 1140 0,04 0,24 25 Bùi Thị Ngạnh Nữ 47 1410 0,03 0,34 26 Bùi Thị Vân Nữ 48 1160 0,01 0,32 27 Bùi Văn Tường Nam 18 1390 0,015 0,19 28 Bùi Văn An Nam 20 1200 0,02 0,25 29a Quách Công Trường Nam 35 1230 0,02 0,38 29b Quách Công Trường Nam 35 1235 0,025 0,32 (Trong đó các mẫu 10a và 10b, 20a và 20b, 29a và 29b là các mẫu lặp) Kết quả phân tích 29 mẫu huyết thanh xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi của người dân xã Nam Thượng–huyện Kim Bôi–Tỉnh Hòa Bình thu được tóm tắt trong bảng 24 Bảng 24: Một số tổng kết về hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu thực tế Các đại lượng Tên nguyên tố Cu Cd Pb Nồng độ trung bình (ppb) 1461 0,022 0,27 Nồng độ cao nhất (ppb) 1980 0,043 0,45 Nồng độ thấp nhất (ppb) 1050 0,01 0,05 Từ bảng 23 và bảng 24, có thể rút ra một số nhân xét sau: - Huyết thanh của người dân trên địa bàn nghiên cứu, hàm lượng đồng và cadimi trong huyết thanh tương đối đều. So sánh với khoảng nồng độ đồng và cadimi trong huyết thanh người bình thường do WHO đưa ra lần lượt là (794 - 2023 mg/l); (0,01- 0,05 mg/l) thấy hàm lượng đồng và cadimi nằm trong khoảng cho phép. - Hàm lượng chì trong huyết thanh của người dân xã Nam Thượng tương đối cao. Trong đó, có 13 mẫu trên tổng số 29 mẫu (chiếm 45% tổng số mẫu) có hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép do WHO đặt ra đối với chì là 0,014-0,25 mg/l. Như vậy có thể rút ra kết luận người dân xã Nam Thượng chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm đồng và cadimi, nhưng đã có dấu hiệu ô nhiễm chì. PHẦN IV. KẾT LUẬN Trên cơ sở nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình lấy mẫu, bảo quản, xử lý mẫu và các điều kiện tối ưu trong phân tích trên thiết bị có thể rút ra một số kết luận như sau 1. Đã nghiên cứu khảo sát các phương pháp xử lý mẫu huyết thanh khác nhau , trong đó phương pháp xử lý mẫu huyết thanh được lựa chọn là phương pháp phá mẫu bằng lò vi sóng dùng HNO3 với nồng độ 1%, chương trình phân hủy mẫu có sẵn trong thiết bị (nhiệt độ 1900C, áp suất 50 bar, thời gian 45 phút). 2. Đã khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình xác định các nguyên tố đồng, chì, cadimi trên thiết bị ICP-MS như tìm được tốc độ khí cho bộ sol hoá mẫu 0,5 l/phút, công suất máy phát cao tần 1000 W, thời gian lấy tín hiệu là 40 giây, thời gian rửa sạch mẫu là 45 giây, tốc độ khí mang Ar 15-20 l/phút, tốc độ bơm mẫu 2- 3 ml/phút, thế điều khiển thấu kính điện tử - ion 7,2V tương ứng với cường độ tín hiệu của Rh cao nhất. 3. Đã xây dựng đường chuẩn của 3 nguyên tố trên thiết bị ICP-MS dựa trên các điều kiện tối ưu đã khảo sát. Các đường chuẩn được xây dựng có khoảng tuyến tính trong khoảng giới hạn của phép đo. Khoảng tuyến tính của đồng từ 6,25 -500ppb; của chì từ 0 - 8ppb và cadimi từ 0,005 - 0,4ppb. 4. Trên cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý mẫu huyết thanh tối ưu, đề tài đã khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm gồm: canxi, magie, thủy ngân, kẽm, mangan . Kết quả cho thấy ở khoảng nồng độ được lựa chọn để khảo sát (Ca từ 8×103 - 80×103 ppb; Mg từ 4×103 - 40×103 ppb; Hg từ 0,2 - 4 ppb; Zn từ 0,96×103 - 8×103 ppb; Mn từ 4 - 200 ppb) không có sự ảnh hưởng đáng kể của các nguyên tố này đến việc xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi trong huyết thanh. Đồng thời giữa các nguyên tố đồng, chì, cadimi cũng không có sự ảnh hưởng đáng kể nào đến nhau trong khoảng nồng độ được khảo sát (Cu từ 0,96×103 - 8×103 ppb; Cd từ 10 - 500 ppb; Pb từ 10 - 500 ppb ). 5. Đã xây dựng được 01 quy trình phân tích xác định đồng thời các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh phù hợp với phép đo ICP-MS cho kết quả có độ chính xác cao. 6. Đã áp dụng các điều kiện và phương pháp nghiên cứu vào phân tích 29 mẫu huyết thanh. Kết quả cho độ chính xác và tính lặp lại cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Lê Lan Anh và các cộng sự (2000), Nghiên cứu xác định hàm lượng thủy ngân và chì trong tóc, nước tiểu và máu phạc vụ chuẩn đoán lâm sàng bằng phương pháp phân tích hiện đại, Tạp chí phân tích Hóa-Lý-Sinh học, Tập 5 (2), Trang 16-19. 2. Cục địa chất và khoáng sản, Bộ công nghiệp (1994), Phương pháp quang phổ plasma ICP-AES tách và xác định riêng biệt các nguyên tố đất hiếm trong mẫu địa hóa,TCN.01-0 PTHL/94. 3. Cơ sở lý thuyết và khả năng ứng dụng các phương pháp phân tích tích công cụ, Hội thảo Shimazu-Schmith, Hà Nội 1972. 4. Nguyễn Xuân Chiến (2007), Nghiên cứu xây dựng qui trình xác định vết các nguyên tố đất hiếm trong một số đối tượng bằng ICP-MS, Báo cáo Đề tài Khoa học Công nghệ cấp bộ năm 2005-2006. 5. Vũ Đăng Độ (1993), Hóa sinh vô cơ, Đại học tổng hợp – Khoa Hóa – Bộ môn Hóa vô cơ, Hà Nội. 6. Trần Chương Huyến, Từ Vọng Nghi, Phạm Luận (1990), Một số phương pháp phân tích điện hóa hiện đại, Đại học tổng hợp Hà Nội. 7. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học quốc gia Hà Nội. 8. Phạm Luận (2000), Các phương pháp và kỹ thuật chuẩn bị mẫu phân tích, Khoa hóa học – Bộ môn hóa phân tích – Trường ĐH KHTN – ĐH quốc gia Hà Nội. 9. Lê Đức Liêm (2001), Chì và tác hại của Chì, Tạp chí Công nghiệp Số 6, Trang 27-29. 10. Lê Đức Ngọc (2007), Xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm, Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội. 11. Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập 3, NXB Giáo dục. 12. Lương Thúy Quỳnh, Luận án phó tiến sĩ khoa học (1996), Nghiên cứu hàm lượng đồng – kẽm huyết thanh người có tuổi ở Việt Nam, Trường ĐH Dược Hà Nội – Bộ y tế. 13. Tạ Thị Thảo (2005), Thống kê trong hóa phân tích, Bộ môn Hóa phân tích - Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội. 14. Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học môi trường và sức khỏe con người, Trường ĐH quốc gia Hà Nội. 15. Nguyễn Đức Vận (1999), Hóa học vô cơ, tập 2: Các kim loại điển hình, NXB khoa học và kỹ thuật. 16. Ứng dụng các phương pháp phân tích công cụ hiện đại trong nghiên cứu địa chất học và vệ sing môi trường, Hội thảo Shimazu-Schmith, Hà Nội 1994. Tiếng Anh 17. A. Mathee, Y. E. R. von Schirnding, J. Levin, A. Ismail, R. Huntley and A. Cantrell (2002), A survey of blood lead levels among young Johannesburg school children, Environmental Research 90, 181- 184. 18. Alan Newman (1996), Elements of ICP-MS, Analytical Chemistry 68, 46A-51A. 19. Brian Gulson, Karen Mizon, Michael Korsch and Alan Taylor (2006), Changes in the lead isotopic composition of blood, diet and air in Australia over a decade: Globalization and implications for future isotopic studies, Environmental Research 100, 130-138. 20. Blood lead and its effect Cd, Cu, Zn, Fe and hemoglobin levels of children, Science of the total Environment, Vol 277 (13), page 161-168. 21. E. Bárány, I.A. Bergdahl, L.-E. Bratteby, T. Lundh, G. Samuelson, S. Skerfving and A. Oskarsson (2005), Iron status influences trace element levels in human blood and serum, Environmental Research 98, 215-223. 22. Ebba Bárány, Ingvar A. Bergdahl, Lars-Eric Bratteby, Thomas Lundh, Gösta Samuelson, Staffan Skerfving and Agneta Oskarsson (2002), Trace Elements in Blood and Serum of Swedish Adolescents: Relation to Gender, Age, Residential Area, and Socioeconomic Status, Environmental Research 89, 72-84. 23. Geoffrey T (1994), ICP-MS or ICP-AES and AAS? a coparation, Varian. 24. Graham Hams, Dr. Stephen. E. Anderson (1997), Rapid and Simple determition of trace element in clinical sample by ICP-MS, Part 1: Whoo blood: As, Cd, Mn, Pb and Se, ICP-MS-15, 1-7. 25. Graham Hams, Dr. Stephen. E. Anderson (1997), Rapid and Simple determition of trace element in clinical sample by ICP-MS, Part 2: Serum: Al, Cu, Se and Zn, ICP-MS-16, 1-5. 26. Halina B. Röllin, Angela Mathee, Jonathan Levin, Penny Theodorou, Halina Tassell and Ina Naik (2006), Examining the association between blood manganese and lead levels in schoolchildren in four selected regions of South Africa, Environmental Research 103, 160-167. 27. Jack Caravanos, Arlene L. Weiss, Marc J. Blaise and Rudolph J. Jaeger (2006), A survey of spatially distributed exterior dust lead loadings in New York City, Environmental Research 100, 165-172 28. John D.Cremin, Jr. and Donald R.Smith (2002), In vitro vs in vivo Pb effects on brain protein kinase C activity, Environmental Research 90, 191-199. 29.Jody Butler Walker, Jan Houseman, Laura Seddon, Ed McMullen, Karen Tofflemire, Carole Mills, André Corriveau, Jean-Philippe Weber, Alain LeBlanc, Mike Walker, Shawn G. Donaldson and Jay Van Oostdam (2006), Maternal and umbilical cord blood levels of mercury, lead, cadmium, and essential trace elements in Arctic Canada, Environmental Research 100, 295-318. 30. Jean-Pierre Goullé, Loic Mahieu, Julien Castermant, Nicolas Neveu, Lauren Bonneau, Gilbert Lainé, Daniel Bouige, Christian Lacroix (2005), Metal and metalloid multil – elementary ICP-MS validation in whole blood, plasma, urine and hair Reference values, Forensic Science International 153, 39-44. 31. L.S. Friedman, O.M. Lukyanova, Y.I. Kundiev, Z.A. Shkiryak-Nizhnyk, N.V. Chislovska, A. Mucha, A.V. Zvinchuk, I. Oliynyk and D. Hryhorczuk (2005), Predictors of elevated blood lead levels among 3-year-old Ukrainian children: A nested case-control study, Environmental Research 99, 235-242. 32. Lawrence M. Schell, Melinda Denham, Alice D. Stark, Julia Ravenscroft, Patrick Parsons and Elaine Schulte (2004), Relationship between blood lead concentration and dietary intakes of infants from 3 to 12 months of age, Environmental Research 96, 264-273. 33. Maria I. Hernández-Serrato, Teresa Imelda Fortoul, Rosalba Rojas-Martínez, Laura R. Mendoza-Alvarado, Lourdes Canales-Treviño, Tommaso Bochichio-Riccardelli, Maria Rosa Ávila-Costa and Gustavo Olaiz-Fernánde (2006), Lead blood concentrations and renal function evaluation: Study in an exposed Mexican population, Environmental Research 100, 227-231. 34. M. Vahter, M. Berglund, A. Åkesson and C. Lidén (2002), Metals and Women's Health, Environmental Research 88, 145-155. 35. Michael R (1994), Determination of trace leval of rare earth elements in basals by ICP-MS, Varian. 36. N.-G. Ilbäck, U. Lindh, R. Minqin, G. Friman and F. Watt (2006), Iron and copper accumulation in the brain of coxsackievirus-infected mice exposed to cadmium, Environmental Research 102, 308-313. 37. Nguyen Van Nhien, Nguyen Cong Khan, Tomoki Yabutani, Nguyen Xuan Ninh, Afework Kassu, Bui Thi Mai Huong, Tran Thanh Do, Junko Motonaka and Fusao Ota (2005), Serum Levels of Trace Elements and Iron-Deficiency Anemia in Adult Vietnamese, Asia Pac J Clin Nutr 2008, 17 (1), 48-55. 38. Pearce Nicholas J.G., Westgate John A., Perkin William T., Preece Shari J., (2004), The application of ICP-MS methods to tephrochronological problems, Aplied geochemisry, Vol. 19, No. 3, 289-322. 39. Robert A, Jacob PD (1994), Trace elements. In: Text book of clinical Chemistry, Edited by Norbert W.Tietz, Philadenphia, 965-985. 40. Shunqin Wang and Jinliang Zhang (2006), Blood lead levels in children China, Environmental Research 101, 412-418. 41. Shu-Hao Chang, Bi-Hua Cheng, Su-Long Lee, Hung-Yi Chuang, Chun-Yuh Yang, Fung-Chang Sung and Trong-Neng Wu (2006), Low blood lead concentration in association with infertility in women, Environmental Research 101, 380-386. 42. Scott Clark, JoAnn Grote, Jonathan Wilson, Paul Succop, Mei Chen, Warren Galke and Pat McLaine (2004), Occurrence and determinants of increases in blood lead levels in children shortly after lead hazard control activities, Environmental Research 96, 196-205. 43. Waelin I. Mortada, Mohamed A. Sobh, Mohamed M. El-Defrawy and Sami E. Farahat (2002), Reference Intervals of Cadmium, Lead, and Mercury in Blood, Urine, Hair, and Nails among Residents in Mansoura City, Nile Delta, Egypt, Environmental Research 90, 104-110. 44. Yulin Ren, Zhuoyong Zhang, Yuqiu Ren, Wei Li, Mengcai Wang, Gang Xu (1997), Diagnosic of lung cancer based on metal contents in serum and hair using multivariate statistical methods, Talanta 44, 1823-1831