MỞ ĐẦU Ngày nay , ngƣời ta đã khẳng định đƣợc rằng nhiều nguyên tố kim loại có vai trò cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sống và con ngƣời.Tuy nhiên nếu hàm lƣợng lớn chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. Sự thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim loại vi lƣợng trong các bộ phận của cơ thể nhƣ gan, tóc, máu, huyết thanh,. là những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dƣỡng và có thể gây tử vong. Thậm chí, đối với một số kim loại ngƣời ta mới chỉ biết đến tác động độc hại của chúng đến cơ thể.
Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con ngƣời chủ yếu thông qua đƣờng tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp hóa và sự đô thị hoá, hiện nay môi trƣờng sống của chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng. Các nguồn thải kim loại nặng từ các khu công nghiệp vào không khí, vào nƣớc, vào đất, vào thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thể con ngƣời qua đƣờng ăn uống, hít thở dẫn đến sự nhiễm độc. Do đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại nặng trong môi trƣờng sống, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con ngƣời nhằm đề ra các biện pháp tối ƣu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết.
Nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và đƣợc toàn xã hội quan tâm. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài “ Sử dụng phƣơng pháp chiết pha rắn để tách và làm giàu kim loại nặng trong một số đối tƣợng môi trƣờng”. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm hiện nay Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con ngƣời ngày càng gia tăng.
Kinh tế tăng trƣởng dẫn tới con ngƣời yêu cầu những sản phẩm, dịch vụ tốt nhất. Trong đó nhu cầu về thực phẩm sạch, an toàn và đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách đƣợc xã hội quan tâm. Tuy nhiên ở nƣớc ta hiện nay sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã nhanh chóng tạo ra một sức ép lớn tới môi trƣờng sống của Việt Nam. Nhu cầu về lƣợng thực phẩm ngày càng tăng , thêm vào đó vì lợi nhuận mà nhiều nhà sản xuất đã sử dụng nhiều chất, chế phẩm, phụ gia có hại cho sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng vào thực phẩm từ khâu sản xuất, chế biến, bảo quản.Do đó vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm hiện nay đang là vấn đề nóng, đƣợc nhà nƣớc và ngƣời dân hết sức quan tâm.
Thực phẩm quan trọng với con ngƣời có thể ví nhƣ không khí để thở, nhƣ nƣớc để uống. Chúng là nguồn cung cấp năng lƣợng, vitamin, khoáng chất cho cơ thể. Tuy nhiên chất lƣợng nguồn thực phẩm hiện nay rất đáng báo động, nhiều trƣờng hợp bị ngộ độc thức ăn, nhiều căn bệnh mà nguyên nhân chủ yếu do con đƣờng ăn uống. Thực phẩm hiện nay có thể bị ô nhiễm do nhiều thứ nhƣ : thuốc trừ sâu, chất kích thích, thƣớc tăng trọng, chất bảo quản.và đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng.
Kim loại nặng rất nguy hiểm đối với sức khỏe con ngƣời, chúng đƣợc tích tụ dần trong cơ thể con ngƣời, lâu ngày có thể gây ra một số loại bệnh nguy hiểm nhƣ ung thƣ có thể dẫn đến tử vong. Vì vậy việc điều tra đánh giá chất lƣợng 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nguồn thực phẩm hiện nay lần rất quan trọng, một trong những chỉ tiêu đánh giá là hàm lƣợng các kim loại nặng. Độc tính của kim loại nặng Kim loại nặng phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất Chúng đƣợc phong hóa từ các dạng đất đá tự nhiên, tồn tại trong môi trƣờng dƣới dạng bụi hay hòa tan trong nƣớc sông hồ, nƣớc biển, sa lắng trong trầm tích. Trong vòng hai thế kỷ qua, các kim loại nặng đƣợc thải ra từ hoạt động của con ngƣời nhƣ: Hoạt động sản xuất công nghiệp ( khai khoáng, giao thông, chế biến quặng kim loại.), nƣớc thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nông nghiêp( hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ ).
đã khiến cho hàm lƣợng kim loại nặng trong môi trƣờng tăng lên đáng kể. Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con ngƣời. Chúng là các nguyên tố vi lƣợng không thể thiếu, sự mất cân bằng các nguyên tố này có ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe của con ngƣời. Fe giúp ngừa bệnh thiếu máu, kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 loại enzyme.
Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin, thuốc bổ xung khoáng chất thƣờng có Cr, Cu, Fe, Zn, Mn, Mg, K chúng có hàm lƣợng thấp và đƣợc biết đến nhƣ lƣợng vết. Lƣợng nhỏ các kim loại này có trong khẩu phần ăn của con ngƣời vì chúng là thành phần quan trọng trong các phân tử sinh học nhƣ hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác. Nhƣng nếu cơ thể hấp thu một lƣợng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn quá trình sinh lí, gây độc cho cơ thể hoặc làm mất tính năng của các kim loại khác. Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng ít nhất lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nƣớc.
Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào quá trình inh hóa trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể ngƣời). Các kim loại này bao gồm: Hg, Ni, 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Pb, As, Cd, Al, Pt, Cu, Cr, Mn….Các kim loại nặng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật gây độc tính. Kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua đƣờng hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da đƣợc tích tụ trong các mô theo thời gian sẽ đạt tới hàm lƣợng gây độc. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể gây rối loạn hành vi của con ngƣời do tác động trực tiếp đến chức năng tƣ duy và thần kinh.
Gây độc cho các cơ quan trong cơ thể nhƣ máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Các kim loại nặng còn làm tăng độ axit trong máu, cơ thể sẽ rút canxi từ xƣơng để duy trì pH thích hợp trong máu dẫn đến bệnh loãng xƣơng. Các nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng hàm lƣợng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại cho sức khỏe con ngƣời nhƣng chúng gây hậu quả khác nhau trên những con ngƣời cụ thể khác nhau. Sự nhiễm độc kim loại nặng không phải là hiện tƣợng chỉ có trong thời hiện đại.
Các nhà sử học đã nói đến trƣờng hợp ô nhiễm rƣợu vang và nƣớc nho do dùng bình chứa và dụng cụ đun nấu thức ăn làm bằng chì nhƣ là một nguyên nhân làm suy yếu và sụp đổ đế quốc La Mã. Bệnh điên dại Alice ở Wonderland hồi thế kỷ 19 ở những ngƣời làm mũ do họ đã dùng thủy ngân nhƣ một loại nguyên liệu. Họ thƣờng bị rối loạn ý thức do nhiễm độc thủy ngân. Sự nhiễm độc kim loại nặng đã tăng lên nhanh chóng từ những năm 50 của thế kỷ trƣớc do hậu quả của việc sử dụng ngày càng nhiều các kim loại nặng trong các ngành sản xuất công nghiệp.
Ngày nay sự nhiễm độc mãn tính có thể xuất phát từ việc dùng chì trong sơn, nƣớc máy, các hóa chất trong quá trình chế biến thực phẩm, các sản phẩm “chăm sóc con ngƣời” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh răng, xà phòng,…). Trong xã hội ngày nay, con 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ngƣời không thể tránh đƣợc sự nhiễm các hóa chất độc và các kim loại. Độc tính của các kim loại nặng chủ yếu do chúng có thể sinh các gốc tự do, đó là các phần tử mất cân bằng năng lƣợng, chứa những điện tử không cặp đôi chúng chiếm điện tử từ các phân tử khác để lặp lại sự cân bằng của chúng. Các gốc tự do tồn tại tự nhiên khi các phân tử của tế bào phản ứng với O2 (bị ôxi hóa ) nhƣng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình ôxi hóa, sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát đƣợc.
Các gốc tự do này phá hủy các mô trong toàn cơ thể gây nhiều bệnh tật. Trong phạm vi bản luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến độc tính của ba kim loại As, Cd và Pb ba trong số các kim loại thuộc chƣơng trình nghiên cứu đánh giá môi trƣờng của EU(2001) cũng nhƣ nhiều quốc gia khác trên thế giới. Giới thiệu chung về Cadimi và Chì Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, nguyên tố Cadimi (Cd) nằm ở ô số 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ V. Nguyên tử Cd có các obitan d đã điền đủ 10 electron.
Cấu hình electron của Cadimi (Z=48): [Kr]4d 10 5s 2. Nguyên tố Chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IVA, chu kỳ VI. Cấu hình electron của Chì (Z = 82): [Xe]4f145d106s26p2. Trong thiên nhiên, Cd tồn tại ở dạng bền vững là Cd(II).
Trữ lƣợng của Cadimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10-6 % tổng số nguyên tử (tƣơng ứng). Khoáng vật chính của Cadimi là grenokit (CdS ), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng mà thƣờng ở lẫn với khoáng vật của Kẽm, và của Thuỷ ngân là xinaba hay thần sa (HgS). Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016% khối lƣợng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhƣng quan trọng nhất là galena (PbS), 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com anglesite (PbSO4) và cerussite (PbCO3), hàm lƣợng Chì trong các khoáng lần lƣợt là 88%, 68% và 77%. Tính chất lý, hóa của Cadimi và Chì 1.
Tính chất vật lý Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ kéo, dễ rèn. Chì kim loại có mầu xám xanh, mềm, bề mặt Chì thƣờng mờ đục do bị oxi hóa.1: Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi và Chì Hằng số vật lý Cd Pb Khối lƣợng nguyên tử (đvC) 112,411 207,21 Nhiệt độ nóng chảy (0C) 321 327,4 Nhiệt độ sôi (0C) 767 1737 Tỉ khối (250C) (kg.m-3) 8,36 11,34 Độ dẫn điện (250C) (Ohm-1.106 o Bán kính nguyên tử (A ) 1,56 1,74 1. Tính chất hoá học Cadimi là nguyên tố tƣơng đối hoạt động.