Phân tích hàm lượng các kim loại trong rau muống

NỘI DUNGTỔNG QUAN VỀ RAU MUỐNGTÌNH HÌNH TIÊU THỤ RAU MUỐNGTỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNGNỘI DUNG NGHIÊN CỨUPHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆNKẾT QUẢ PHÂN TÍCHĐÁNH GIÁ RỦI ROTỔNG QUANNỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁPKẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN1.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY RAU MUỐNGPHẦN 1: TỔNG QUANRau muống là cây ăn lá quen thuộc, có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao, được trồng phổ biến ở các nước Nam và Đông Nam Á. Theo dân gian: Rau muống cạn, rau muống nước.Theo điều kiện trồng: Rau muống ruộng, rau muống phao, rau muống bè, rau muống thúng.Theo thời vụ: Rau muống cạn, rau muống nước, rau muống bè.Rau muống có nguồn gốc nhiệt đới Châu Á, khu vực Nam và Đông Nam Á, nhiệt đới châu Phi, Trung Á, Nam Mỹ và châu Đại Dương.Thành phần dinh dưỡng trong lá rau muống.Thành phần khoáng chất trong lá rau muống.Đặc điểm sinh học: Cây mọc bò, ở mặt nước hoặc trên cạn. Rau muống là cây ngắn ngày, sinh trưởng nhanh, cho năng suất cao, sống được ở nhiệt độ cao và đủ ánh sáng.Giá trị dinh dưỡng: Trong 100g rau muống còn có: 1,9-3,5 caroten (gấp 8 lần trong cà chua); 7-28mg vitamin C (cũng nhiều hơn trong cà chua); 0,1mg vitamin B1; 0,09mg vitamin B2; khoảng 0,7mg vitamin PP, ... 1.2. TỔNG QUAN VỀ HIỆN TRẠNG TRỒNG VÀ TIÊU THỤ RAU MUỐNG TẠI TP.HCMTổng quan về tình hình trồng rau Theo số liệu điều tra của Chi cục Bảo vệ thực vật thì diện tích RMN của toàn thành phố đến nay có khoảng 1761,15 ha. Số liệu về sản xuất rau muống ở Tp.HCM được trình bày trong bảng Kết quả sản xuất rau muống nước của Tp. Hồ Chí Minh năm 2013.Tình hình tiêu thụ rau muống và nguy cơ đối với sức khỏe người tiêu dùng. Hiện tại, tính trung bình sản lượng tiêu thụ tại các hệ thống siêu thị, cửa hàng trên thành phố khoảng 217,53 tấn/ngày thì mới có 98,63 tấn/ngày là rau VietGAP. Chưa tính toán được hiện nay có một lượng rau trong đó có rau muống mọc hoang, hay canh tác trên các kênh rạch trên địa. Đây là số lượng rau không qua kiểm soát, có nguy cơ cao đối với sức khỏe người dân TP HCM. Theo kết quả giám sát dư lượng thuốc bảo vệ thực vật cũng như KLN cho thấy, trên rau muống và một số loại rau khác tỷ lệ vượt ngưỡng cho phép vẫn trên 10%, trong khi một số nước trong khu vực như Singapore chỉ khoảng 2-3%.(Nguồn: Viện Chính sách và Chiến lược PTNT (Bộ NN&PTNT- 2012)1.3. TỔNG QUAN VỀ KIM LOẠI NẶNGĐịnh nghĩa: theo phương diện hóa lý thì KLN được định nghĩa là những kim loại có khối lượng riêng từ 5g/cm3 trở lên, còn về khía cạnh độc học thì, thuật ngữ “Kim loại nặng” chủ yếu được dùng để chỉ các kim loại có nguy cơ gây ra các tác động tiêu cực đối với môi trường.Vai trò của kim loại đối với cây trồng:Một vài kim loại như: Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, và Zn là những nguyên tố cần thiết trong thực vật, được sử dụng cho các quá trình oxy hóa khử, ổn định phân tử, là thành phần của rất nhiều loại enzym, điều chỉnh áp lực thẩm thấu.Một số kim loại không có vai trò sinh học, không cần thiết như: Ag, Al, Au, Pb, Hg sẽ gây độc lâu dài đối với sinh vật. Các kim loại không cần thiết này sẽ thay thế vào vị trí của các kim loại cần thiết.Nguồn gốc và nguyên nhân ô nhiễm kim loại nặng trong rau muống.Sử dụng quá nhiều thuốc BVTV cũng như các loại phân khoáng một thời gian dài làm ô nhiễm đất trồng.Sử dụng nguồn nước thải của các khu công nghiệp bị ô nhiễm chứa nhiều KLN bón ruộng cho rau.Vùng trồng rau gần khu công nghiệp và khu vực giao thông có không khí ô nhiễm kim loại nặng.Rau muống được tưới nhớt thải độc hại.Nguyên nhân khácCơ chế hấp thụ KLN vào thực vật.Quá trình hấp thu KLN vào trong cây.Giai đoạn 4Giai đoạn 1KLN đi vào từ vùng tự do của rễ cây. Giai đoạn 3Với sự góp mặt của kim loại trong cây làm biến đổi gen và làm mất tính linh động của kim loại trong rễGiai đoạn 2Các KLN bị hấp thụ trong tế bào có thể bị mất tính linh động hay tính độc trong tế bào chấtCác kim loại ở trong tế bào có thể được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua con đường hợp sau đó đi vào mao dẫn rễ và đưa tới mầm nonĐộc tính của kim loạiĐộc tính của Asen (As): Khi nhiễm độc với liều lượng cao, Asen làm tổn thương mạnh đến hệ tiêu hóa, rối loạn thần kinh, khi nồng độ gây nhiễm tới 60mg/l thì có thể gây tử vong. Khi bị nhiễm độc lâu dài khi tiếp xúc với Asen ở liều lượng thấp sẽ gây viêm da, nhiễm sắc tố da, móng chân đen dễ gẫy rụng. Thời gian càng dài sẽ gây ung thư da, ung thư bàng quang và ung thư phổi.Độc tính của Chì (Pb): Khi bị nhiễm độc Chì với liều lương cao thì nạn nhân sẽ có triệu chứng nôn mửa, đau bụng trên, trụy tim mạch, trong trường hợp nặng có thể dẫn đến tử vong. Trong khi nhiễm độc mãn tính có biểu hiện mất ngủ, mất ăn, chân răng có viền đen, nước bọt có vị tanh của kim loại. Trường hợp nhiễm độc nặng sẽ bị thiếu máu, viêm não ở trẻ em, viêm thận mãn tính.Độc tính của Cadimium (Cd). Hít phải bụi mịn và khói chứa Cadmium có thể gây viêm phổi và có thể tử vong. Cadmium cũng là một mối nguy hiểm đối với môi trường.  Với liều lượng thấp nhưng tiếp xúc trong thời gian dài, Cd là nguyên nhân gây ra một số bệnh như: Tiêu chảy, đau bao tử và nôn mửa, Gãy xương, Sinh sản kém và có thể vô sinh. Nguy hại cho hệ thần kinh trung ương. Suy giảm hệ thống miễn dịch. Rối loạn tâm lý.Độc tính của Kẽm (Zn). Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn chặn sự hấp thu đồng và sắt, có thể làm hỏng niêm mạc dạ dày, phá hủy các thụ thể thần kinh trong mũi gây ra chứng mất khứu giác. Ảnh hưởng đến môi trường: Zn có khả năng ức chế quá trình hô hấp của vi sinh vật (VSV) đất, quá trình khoáng hoá đạm, quá trình nitrat hoá và các quá trình này sẽ hoàn toàn bị ức chế khi Zn đạt hàm lượng 1000 mg/kg. nếu thừa nó sẽ cản trở rất mạnh đến chu trình sinh học bình thường của sự sống trong đất đặc biệt đối với quá trình dị hoá.Thu thập, tổng hợp tài liệu liên quan đến đề tài. Khảo sát thực địa, xác định vị trí lấy mẫu.Chia ra làm các đợt lấy mẫu.Kết quả phân tích được so sánh với các tiêu chuẩn tương ứng .Kết quả phân tích sau đó được đánh giá bằng phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe, phương pháp đánh giá mức độ tích lũy sinh học. Các kết quả tính toán dựa trên các phương pháp đánh giá sau đó được đưa ra thảo luậnTừ nguyên nhân, yếu tố ảnh hưởng được phân tích. Đề xuất các biện pháp giảm thiểu nguy cơ ảnh hưởng sức khỏe, các biện pháp quản lý và kỹ thuật sản xuất rau muống an toàn.PHẦN 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUPhân tích và tổng hợp thông tin.Thống kê.Điều tra, khảo sát.Thu mẫu.Sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định hàm lượng các kim loại vi lượng trong rau muống.Phương pháp đánh giá tích tụ sinh học.Phương pháp phân tích và tổng hợp thông tin. Phân tích, tổng hợp thông tin, dữ liệu, chắc lọc số liệu để triển khai đề tài, đặc biệt trong đánh giá hiện trạng và dự báo rủi ro đối với sức khỏe con người.Phương pháp thống kê. Thu thập số liệu từ Sở nông nghiệp và phát triển nông thôn Tp HCM, các Trung Tâm khuyến nông Quận, ban quản lý các KCN; số liệu thống kê từ các báo cáo, đề tài, kết quả nghiên cứu liên quan.Phương pháp điều tra, khảo sát. Khảo sát về tình hình tiêu thụ và sự hiểu biết của người dân về rau muống, khảo sát về quá trình trồng rau muống của người dân, các loại phân bón, nước ruộng sử dụng để canh tác rau muống. Việc điều tra được thực hiện bằng cách phát phiếu điều tra để lấy ý kiến cộng đồng.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUPhương pháp thu mẫuChọn điểm lấy mẫu. Các mẫu nước, đất và rau cùng được lấy từ các khu vực trồng rau muống tập trung trên địa bàn TP.HCM. Đề tài lựa chọn địa điểm nghiên cứu là: Quận 12, Quận Thủ Đức, Hóc môn, Bình Chánh, Quận 9, Củ Chi vì rau muống được trồng ở các khu vực này có khả năng nhiễm KLN cao.Bản đồ vị trí lấy mẫuĐặc điểm các mẫu tại TP.HCM.Địa điểm lấy mẫu của vùng trồng RMN ở Tp. Hồ Chí Minh.Lấy mẫu, bảo quản mẫu và xử lý mẫu. Phương pháp lấy mẫu, thu mẫu và xử lý mẫu theo tiêu chuẩn AOAC 999. Lấy mẫu đại diện trung bình (mẫu hỗn hợp). Mục đích xác định hàm lượng trung bình đại diện.Cách lấy: Nguyên tắc của lấy mẫu hỗn hợp là lấy những mẫu riêng biệt ở nhiều điểm khác nhau rồi trộn lại để được mẫu trung bình. Thông thường lấy mẫu từ 5 đến 10 điểm rồi trộn lại để lấy mẫu trung bình. Khi lấy mẫu, ta lấy ở những điểm riêng biệt như: chỗ bón phân hoặc vôi tụ lại, chỗ cây quá tốt hoặc quá xấu, chỗ cây bị sâu bệnhMột số cách lấy mẩu đại diện trên ruộng rau muống.Xử lý mẫu: Quy trình xử lý mẫu rau muống được áp dụng bằng phương pháp tro hóa khô. Cân 2g mẫu đã được xay nhuyễn cho vào cốc sứ, nung ở nhiệt độ lần lượt là 350oC, 400oC trong vòng 1 tiếng, cuối cùng nâng nhiệt độ lên 450oC trong vòng 4 – 5h . Để lò nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó tiến hành phá mẫu. Cho 1ml axit HCL (1:1) vào cốc và nung trên bếp điện 150oC và cho bay hơi đến khi dung dịch sệt, tiếp tục cho thêm 5ml axit HNO3 (0,1M) vào đun cho đến khi hòa tan phần cặn. Chuẩn độ lại bằng nước cất. Lọc qua giấy lọc rồi cho vào bình định mức 25 ml, làm đầy đến vạch mức và lắc đều. Mẫu sau khi xử lý được phân tích bằng máy phân tích khối phổ cảm ứng plasma ICP MS.Máy phân tích khối phổ cảm ứng plasma ICP MS.Sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định hàm lượng các kim loại vi lượng trong rau muống. Phương pháp Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ, ICP-MS là một kỹ thuật phân tích được sử dụng để xác định nguyên tố.ICP-MS sử dụng để phân tích nồng độ của hầu hết các kim loại trong bảng hệ thống tuần hoàn kim loại ở nồng độ thấp ppt (phần tỷ):Phạm vi phân tích: phần tỷ.Hiệu quả vượt trội so với những kỹ thuật phân tích khác.Phân tích đồng vị nhanh chóng.Khoảng dải phân tích rộng (<ppt-1ppm).Ứng dụng ngày càng được mở rộng. Máy phân tích khối phổ cảm ứng plasma ICP MS.Khả năng phát hiện tương đối của Máy ICP-MS tứ cực model ELAN 6000/6100 (PerkinElmer Inc.)ICP-MS sử dung để phân tích gì?Hầu hết các kim loại trong bảng hệ thống tuần hoàn. Kiểm nghiệm thực phẩm: thành phần kim loại trong thực phẩm.Nguồn nước: phân tích kim loại trong nước, độ nhiễm các kim loại trong nguồn nước ngầm, nước sông, ao hồ, nước sinh hoạt...Đồ chơi: các kim loại có hàm lượng cao trong đồ chơi ảnh hưởng đến sức khỏe và sự phát triển của trẻDược phẩm: Phân tích các thành phần kim loại, kiểm nghiệm chất lượng sản phẩm, thuốc, và dẫn xuất của thuốc.ICP-MS hoạt động thế nào?Mẫu được phun vào Argon Plasma, ở đó phân tử bị phân tách bởi nhiệt độ cao và những nguyên tử thành phần bị nguyên tử hóa sau đó đi qua bộ lọc khối (mass spectrometer). Bộ lọc này cho phép một loại ion với tỉ lệ khối/điện tích được phép đi qua.ICP-MS cũng dùng để phân tích đồng vị.Cơ chế: Khi kết nối với LC, hệ thống LC-ICP-MS có thể phân tích được các hợp chất hữu cơ kim loại. Mẫu được ion hóa thành ion (+) trong nguồn Plasma nhiệt độ cao. Sau đó dòng ion này được hướng đi vào thiết bị tách ion (+), loại bỏ phần lớn các phần tử trung hòa và các photon. Dòng ion tiếp tục được hướng vào thiệt bị tách các ion cản trở - ion đa nguyên tử (polyatomic) bằng cơ chế va đập suy giảm năng lượng. Các ion còn lại sẽ di chuyển tiếp vào bộ phân tách khối theo m/z, tách khối từ 2 - 250 amu và các khối này được ghi nhận lại bởi detector gồm các diod quang1. Bộ phận ion hóa mẫu: gồm có bộ phun sương, torch plasma, nguồn cao tần tạo plasma. Nhiệm vụ:  tạo nguồn plasma cation (+).2. Bộ phận giao tiếp giữa luồng plasma ion và hệ thống chân không: gồm có sample cone, skimmer cone, hệ các thấu kính off-axis. Nhiệm vụ: tập hợp các ion (+) và tăng tốc cho chúng, đồng thời loại bỏ các phần tử trung hòa và phần lớn các photon.Cấu tạo: Gồm 5 phần chính:3. Bộ phận loại nhiễu bằng cơ chế va đập suy giảm năng lượng ORS3 (3rd Octopole Reaction System) hoặc bằng phản ứng với ion. Nhiệm vụ: loại hầu hết các nhiễu bởi ion đa nguyên tử4. Hệ tách khối và đầu dò diod quang: gồm quardrupole.Nhiệm vụ: tách khối của các ion và hướng các ion này lần lượt đi vào đầu dò (từ khối nhỏ đến khối lớn) theo thứ tự thế quét5. Hệ thống LC: Để phân tích nguyên dạng các nguyên tố trong mẫu, hệ ICP-MS kết nối thêm với hệ thống sắc ký lỏng LC. Nhiệm vụ của LC là tách các nguyên tố ở dạng nguyên thủy của nó rồi đưa vào hệ thống ICP-MS để đo. Ví dụ như tách Cr(III) và Cr(VI), tách Metyl Hg, các dạng Hg hữu cơ và Hg vô cơ, tách các dạng As hữu cơ và As vô cơ.Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS. Phép đo phổ ICP - MS là một kỹ thuật mới được phát triển rất nhanh và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực.Phương pháp đánh giá tích tụ sinh học. Mối tương quan giữa khả năng hấp thu kim loại của cây và hàm lượng của kim loại đó trong môi trường được thể hiện qua hệ số tích lũy sinh học. Hệ số tích lũy sinh học - Bioconcentration factor (BCF) của một kim loại là hệ số giữa tổng lượng kim loại có trong cây với lượng kim loại có trong môi trường. Hệ số càng cao thì khả năng tích lũy kim loại càng lớn.3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCHPHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hàm lượng Asen trong rau muống.Kết quả phân tích hàm lượng Pb trong rau muống.Kết quả phân tích hàm lượng Cd trong rau muống.Kết quả phân tích hàm lượng Zn trong rau muống.3.2. ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG RỦI RO As, Pb, Cd và Zn TRONG RAU MUỐNGKết quả rủi ro (RQ) hàm lượng As trong rau muống.Kết quả rủi ro (RQ) hàm lượng Pb trong rau muống.Kết quả rủi ro (RQ) hàm lượng Cd trong rau muống.Kết quả rủi ro (RQ) hàm lượng Zn trong rau muống.3.3. KẾT LUẬN Tóm lại, kết quả đánh giá rủi ro dựa trên chỉ số RQ cho thấy cần quan tâm và tìm cách hạn chế mức độ rủi ro đối với sức khỏe con người. Từ kết quả chỉ số RQ ta thấy rõ các khu vực có mức độ rủi ro khác nhau, cần quan tâm và quản lý các khu vực có mức độ rủi trung bình cao, tăng cường giám sát các khu vực còn lại nhằm hạn chế tốt rủi ro đối với sức khỏe người dân tại các khu vực trên địa bàn TP.HCM. Trong đó, cấp bách để quản lý, hạ thấp rủi ro. Do đó, cần có những biện pháp tuyên truyền, biện pháp quản lý sản xuất an toàn để bảo vệ sức khỏe người dân.