Luận văn thạc sĩ hus xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa

Luận văn thạc sĩ phân tích hus xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả

• Tác giả: Cao Thị Mai Hƣơng
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Xác Định Crom Trong Mẫu Sinh Học Bằng Phƣơng Pháp Phổ Hấp Thụ Nguyên Tử Không Ngọn Lửa
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về nguyên tố Crom
• 1.2. Tính chất của Cr
• 1.2.1. Tính chất vật lý
• 1.2.2. Tính chất hoá học
• 1.3. Các hợp chất của Crom
• 1.3.1. Hợp chất Cr(II)
• 1.3.2. Hợp chất Cr(III)
• 1.3.3. Hợp chất Cr(VI)
• 1.4. Độc tính của Crom
• 1.5. Các phương pháp xác định crom
• 1.5.1. Phương pháp phân tích hóa học
• 1.5.2. Phương pháp phân tích trọng lượng
• 1.5.3. Phương pháp phân tích thể tích
• 1.5.4. Phương pháp phân tích công cụ
• 1.5.4.1. Phương pháp phân tích điện hóa
• 1.5.4.2. Phương pháp cực phổ

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp xác định crom trong mẫu sinh học

Xác định crom trong mẫu sinh học là một nhiệm vụ quan trọng trong hóa phân tích. Crom, một nguyên tố kim loại nặng, có thể gây hại cho sức khỏe con người nếu tồn tại ở nồng độ cao. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) đã được chứng minh là một trong những phương pháp hiệu quả để xác định hàm lượng crom trong các mẫu sinh học. Phương pháp này không chỉ đảm bảo độ chính xác cao mà còn giúp phát hiện crom ở nồng độ thấp, điều này rất cần thiết trong việc kiểm soát an toàn thực phẩm.

1.1. Tầm quan trọng của việc xác định crom trong mẫu sinh học

Crom là một nguyên tố cần thiết cho cơ thể nhưng khi vượt quá ngưỡng cho phép, nó có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Việc xác định hàm lượng crom trong thực phẩm và mẫu sinh học giúp đảm bảo an toàn cho sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ crom trong thực phẩm cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh các tác động tiêu cực đến sức khỏe.

1.2. Các phương pháp xác định crom hiện nay

Hiện nay, có nhiều phương pháp để xác định crom, bao gồm phương pháp phân tích hóa học, phân tích trọng lượng và phân tích thể tích. Tuy nhiên, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) nổi bật hơn cả nhờ vào độ nhạy và độ chính xác cao. Phương pháp này cho phép xác định crom ở nồng độ rất thấp, điều này rất quan trọng trong việc phân tích mẫu sinh học.

II. Thách thức trong việc xác định crom trong mẫu sinh học

Mặc dù phương pháp GF-AAS mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc xác định crom. Một trong những vấn đề chính là sự can thiệp của các yếu tố khác trong mẫu, có thể làm sai lệch kết quả phân tích. Ngoài ra, việc chuẩn bị mẫu cũng đòi hỏi sự cẩn thận và chính xác để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

2.1. Sự can thiệp từ các yếu tố khác trong mẫu

Trong quá trình phân tích, các yếu tố như pH, nhiệt độ và sự hiện diện của các ion khác có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo kết quả phân tích chính xác và đáng tin cậy.

2.2. Quy trình chuẩn bị mẫu phức tạp

Chuẩn bị mẫu là một bước quan trọng trong quy trình phân tích. Mẫu sinh học cần được xử lý cẩn thận để loại bỏ các tạp chất có thể ảnh hưởng đến kết quả. Quy trình này thường yêu cầu nhiều bước và cần sự chú ý đến từng chi tiết để đảm bảo độ chính xác cao trong kết quả cuối cùng.

III. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa GF AAS

Phương pháp GF-AAS là một trong những kỹ thuật hiện đại nhất trong việc xác định crom. Phương pháp này sử dụng nguồn sáng đặc biệt và không cần ngọn lửa, giúp giảm thiểu sự can thiệp từ các yếu tố bên ngoài. GF-AAS cho phép xác định crom với độ nhạy cao và độ chính xác tốt, làm cho nó trở thành lựa chọn hàng đầu trong phân tích mẫu sinh học.

3.1. Nguyên lý hoạt động của GF AAS

GF-AAS hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ ánh sáng của các nguyên tử crom trong mẫu. Khi mẫu được đưa vào buồng nguyên tử hóa, crom sẽ hấp thụ ánh sáng ở bước sóng đặc trưng, từ đó cho phép xác định nồng độ của nó trong mẫu. Phương pháp này có độ nhạy cao, cho phép phát hiện crom ở nồng độ rất thấp.

3.2. Ưu điểm của phương pháp GF AAS

Phương pháp GF-AAS có nhiều ưu điểm, bao gồm độ nhạy cao, khả năng phát hiện crom ở nồng độ thấp và không cần sử dụng ngọn lửa, giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình phân tích. Ngoài ra, phương pháp này cũng cho phép phân tích nhiều mẫu cùng một lúc, tiết kiệm thời gian và công sức.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp GF AAS trong nghiên cứu

Phương pháp GF-AAS đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu để xác định hàm lượng crom trong các mẫu sinh học. Kết quả từ các nghiên cứu này không chỉ giúp đánh giá chất lượng thực phẩm mà còn cung cấp thông tin quan trọng về mức độ ô nhiễm môi trường. Việc xác định crom trong thực phẩm giúp đảm bảo an toàn cho sức khỏe cộng đồng.

4.1. Nghiên cứu về hàm lượng crom trong thực phẩm

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng crom trong thực phẩm có thể vượt quá mức cho phép, gây ra nguy cơ cho sức khỏe. Việc sử dụng GF-AAS trong các nghiên cứu này giúp xác định chính xác hàm lượng crom, từ đó đưa ra các biện pháp kiểm soát an toàn thực phẩm hiệu quả.

4.2. Đánh giá ô nhiễm môi trường

GF-AAS cũng được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm crom trong môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ crom trong nước và đất có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động thực vật. Việc xác định chính xác hàm lượng crom giúp đưa ra các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Việc xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp GF-AAS đã chứng minh được tính hiệu quả và độ chính xác cao. Tuy nhiên, vẫn cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện quy trình và giảm thiểu các yếu tố can thiệp. Tương lai, phương pháp này có thể được phát triển thêm để áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ an toàn thực phẩm đến bảo vệ môi trường.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc cải thiện quy trình phân tích và phát triển các kỹ thuật mới để xác định crom. Điều này sẽ giúp nâng cao độ chính xác và độ nhạy của phương pháp, từ đó đảm bảo an toàn cho sức khỏe cộng đồng.

5.2. Triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực khác

Phương pháp GF-AAS có thể được mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm phân tích môi trường, y học và công nghiệp thực phẩm. Việc phát triển và ứng dụng phương pháp này sẽ góp phần quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong nông sản đang là thách thức nghiêm trọng đối với sức khỏe cộng đồng và an toàn vệ sinh thực phẩm tại Việt Nam. Theo thống kê của ngành nông nghiệp, nguồn cung rau an toàn tại các đô thị lớn như Hà Nội mới chỉ đáp ứng được gần 14% nhu cầu tiêu thụ thực tế, với mật độ phân phối hạn chế khi trung bình khoảng 33 km² mới có 1 điểm bán rau sạch đạt chuẩn. Tốc độ đô thị hóa nhanh chóng cùng việc lạm dụng phân bón hóa học và nguồn nước tưới tiêu chưa qua xử lý đã làm gia tăng nguy cơ tích tụ các kim loại độc hại trong rau xanh, đặc biệt là crom (Cr).

Crom tồn tại chủ yếu ở hai trạng thái oxi hóa là Cr(III) và Cr(VI), trong đó Cr(VI) có độc tính rất cao, khả năng thấm qua màng tế bào, gây đột biến gen và làm tăng tỷ lệ mắc các bệnh ung thư nguy hiểm. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã ban hành quy định nghiêm ngặt với hàm lượng crom tối đa trong nước sinh hoạt là 0,005 mg/L, trong khi giới hạn cho phép trong thực phẩm chỉ ở mức 1,3 µg/g. Đứng trước yêu cầu cấp thiết về mặt thực tiễn, đề tài nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán: xây dựng quy trình phân tích định lượng chính xác lượng vết crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS).

Nghiên cứu được triển khai tại phòng thí nghiệm chuyên sâu thuộc Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội trong giai đoạn 2010 - 2011. Mục tiêu cốt lõi là tối ưu hóa toàn diện hệ thống thông số đo, xác lập chương trình nhiệt độ tro hóa - nguyên tử hóa, khảo sát chất cải biến hóa học nhằm triệt tiêu ảnh hưởng nền và đánh giá độ tin cậy phương pháp. Kết quả của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao, cung cấp một quy trình kiểm nghiệm có độ nhạy vượt trội đạt tới cấp độ phần tỷ (ppb), phục vụ đắc lực cho công tác quản lý an toàn thực phẩm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng thuyết quang phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên định luật Lambert-Beer cải biên ($A_\lambda = k \cdot C$), mô tả mối quan hệ tuyến tính giữa độ hấp thụ quang và nồng độ nguyên tố ở trạng thái hơi tự do. Quá trình nguyên tử hóa không ngọn lửa (Electrothermal Atomization - ETA) trong cuvet graphit đóng vai trò trung tâm, cung cấp nhiệt lượng lớn từ dòng điện 50 - 600A để chuyển đổi tức thời các hợp chất của crom thành đám hơi nguyên tử tự do.

Khung lý thuyết phân tích vết kim loại nặng ứng dụng 4 khái niệm cốt lõi:

• Nguyên tử hóa không ngọn lửa (GF-AAS): Kỹ thuật phân tích quang phổ quang học sử dụng cuvet graphit nung điện để định lượng lượng vết kim loại.
• Chất cải biến hóa học (Chemical Modifier): Hợp chất hóa học bổ sung vào mẫu nhằm tăng tính bền nhiệt của nguyên tố định phân hoặc chuyển các thành phần nền cản trở thành hợp chất dễ bay hơi.
• Giới hạn phát hiện (LOD) và Giới hạn định lượng (LOQ): Các đại lượng thống kê xác định hàm lượng nhỏ nhất có thể phát hiện và định lượng tin cậy ở mức ý nghĩa $3\sigma$ và $10\sigma$.
• Hiệu ứng cản trở nền (Matrix Interference): Sự suy giảm hoặc tăng cường tín hiệu hấp thụ do các thành phần vô cơ và hữu cơ đồng tồn tại trong mẫu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu phân tích sử dụng mẫu chuẩn đối chứng quốc tế, dung dịch chuẩn Cr(VI) nồng độ 1000 mg/L từ hãng Merck và các hóa chất đạt độ tinh khiết phân tích cao (pA) như axit $HNO_3$ 65%, $HCl$ 37% và $H_2O_2$ 30%. Mẫu rau xanh thực tế được thu thập đại diện từ các vùng canh tác nông nghiệp trọng điểm nhằm phản ánh đúng điều kiện mẫu sinh học tự nhiên.

Quy trình xử lý mẫu áp dụng kỹ thuật phân hủy ướt áp suất cao trong lò vi sóng kín Q45 Envioprep với công suất gia nhiệt 1500W, duy trì áp suất vận hành 200 psi và nhiệt độ 200°C. Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử được thực hiện trên hệ thống Shimadzu Model AA-6800 trang bị bộ lấy mẫu tự động ASC-6100 và dòng khí trơ Argon tinh khiết 99,99%. Cỡ mẫu thực nghiệm được thiết kế với mỗi điều kiện đo lặp lại từ 3 đến 10 lần ($n = 3 - 10$) để đảm bảo tính đại diện và kiểm soát sai số ngẫu nhiên.

Lý do lựa chọn phương pháp GF-AAS xuất phát từ yêu cầu kiểm nghiệm lượng vết crom trong mô thực vật thường dao động ở mức cực thấp từ 0,007 đến 0,456 µg/g. Phương pháp GF-AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS) từ 50 đến 1000 lần, thể tích nạp mẫu siêu nhỏ chỉ 20 µL, loại bỏ bước làm giàu mẫu phức tạp và kiểm soát sai số tương đối luôn ở mức dưới 15%. Toàn bộ timeline nghiên cứu kéo dài 12 tháng, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị, khảo sát tối ưu hóa thiết bị, kiểm định mẫu chuẩn và phân tích thực địa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác lập thành công bộ thông số kỹ thuật tối ưu trên thiết bị GF-AAS đối với dung dịch crom nồng độ 5,0 ppb trong môi trường $HNO_3$ 2%:

• Vạch phổ phân tích và dòng đèn: Vạch đo nhạy nhất được xác định tại bước sóng 357,9 nm với độ lệch chuẩn tương đối RSD đạt 2,70%, vượt trội hơn hẳn so với vạch 359,3 nm (RSD = 4,87%) và 360,5 nm (RSD = 5,04%). Cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) tối ưu là 10 mA (tương đương 50% $I_{max}$) cho tín hiệu ổn định nhất với RSD = 2,68%, kết hợp độ rộng khe đo 0,5 nm thu trọn 100% diện tích pic.
• Chương trình nhiệt độ cuvet graphit: Chu trình nhiệt 4 giai đoạn hoàn chỉnh được thiết lập gồm: Sấy khô 2 bước (150°C trong 20 giây và 250°C trong 10 giây); Tro hóa luyện mẫu tại 800°C trong 20 giây với tốc độ gia nhiệt 200°C/giây; Nguyên tử hóa tại 2600°C trong 3 giây với tốc độ tăng nhiệt tức thời 2000°C/giây; Làm sạch cuvet ở 2700°C trong 3 giây.
• Hiệu quả của chất cải biến hóa học: Nghiên cứu đã chứng minh $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% là chất cải biến hóa học tối ưu nhất, nâng tỷ lệ tín hiệu hấp thụ trên nền (Abs/BG) từ 17,267 (mẫu không có chất cải biến) lên 34,125 (tăng trưởng 97,6%), đồng thời hạ độ lệch chuẩn tương đối xuống 1,73%.
• Khoảng tuyến tính và giới hạn phát hiện: Khoảng nồng độ tuyến tính của phép đo xác định từ 1,0 đến 12,0 ppb với phương trình hồi quy $Abs_{Cr} = (-0,004 \pm 0,007) + (0,058 \pm 0,001) \cdot C_{Cr}$. Giới hạn phát hiện (LOD) đạt 0,3 ppb và giới hạn định lượng (LOQ) đạt 0,9 ppb.

Thảo luận kết quả

Cơ chế nâng cao độ nhạy của $(NH_4)H_2PO_4$ được giải thích do sự hình thành liên kết crom photphat bền nhiệt, ngăn chặn hiện tượng bay hơi sớm của crom trong giai đoạn tro hóa ở nhiệt độ cao 800°C. Nhờ đó, các chất hữu cơ nền mẫu bị phân hủy triệt để mà không gây thất thoát chất phân tích, giúp tín hiệu nguyên tử hóa ở 2600°C đạt độ hấp thụ cực đại và dạng pic đối xứng.

Dữ liệu khảo sát được biểu diễn trực quan qua đồ thị đường cong hấp thụ nhiệt độ và biểu đồ thanh sai số tương đối khi khảo sát ảnh hưởng của các ion đi kèm. Phép đo thể hiện tính chọn lọc rất cao: độ hấp thụ của Cr không bị ảnh hưởng (sai số dưới 10%) khi nồng độ các cation và anion trong mẫu nằm trong giới hạn cho phép ($Ca \le 8$ ppm, $Mg \le 4$ ppm, $Al \le 150$ ppb, $Fe \le 500$ ppb, $Cu \le 20$ ppb, $Mn \le 100$ ppb, $Cl^- \le 200$ ppm, $SO_4^{2-} \le 20$ ppm). Khi kiểm định sai số hệ thống bằng chuẩn F ở mức tin cậy 95%, hệ số chặn A không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với 0, khẳng định phương pháp có độ đúng tuyệt đối và độ lặp lại cao.

Đề xuất và khuyến nghị

• Chuẩn hóa quy trình kiểm nghiệm vi lượng: Cục An toàn thực phẩm và các viện nghiên cứu đầu ngành cần ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia áp dụng phương pháp GF-AAS với chất cải biến $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% để phân tích định lượng crom trong rau quả tươi, hướng tới mục tiêu kiểm soát phát hiện ở ngưỡng LOD 0,3 ppb trong vòng 6 tháng tới.
• Hiện đại hóa hệ thống tiền xử lý mẫu: Các trung tâm phân tích và đo lường chất lượng nên đồng bộ hóa trang thiết bị phá mẫu bằng vi sóng kín áp suất 200 psi và nhiệt độ 200°C. Giải pháp này giúp rút ngắn 70% thời gian phân hủy mẫu so với kỹ thuật đun ướt truyền thống, hạn chế tối đa nguy cơ bay hơi mất mẫu và bảo đảm an toàn cho kỹ thuật viên trong vòng 12 tháng.
• Tăng cường kiểm soát chất lượng nông sản định kỳ: Chi cục Bảo vệ thực vật và cơ quan thanh tra nông nghiệp cần thiết lập mạng lưới quan trắc kim loại nặng tại 100% vùng trồng rau chuyên canh của các thành phố lớn. Đảm bảo toàn bộ sản phẩm cung ứng ra thị trường có hàm lượng crom nằm dưới mức cảnh báo 1,3 µg/g trước quý 4 năm sau.
• Đào tạo và nâng cao năng lực kiểm nghiệm viên: Các trường đại học và cơ sở nghiên cứu cần tổ chức định kỳ các khóa tập huấn chuyên sâu về kỹ thuật vận hành lò graphit và phương pháp xử lý thống kê sai số theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025, duy trì hệ số biến động RSD của các phép đo dưới ngưỡng 5%.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa phân tích, Khoa học Môi trường: Tiếp cận khung lý thuyết chuẩn tắc về kỹ thuật quang phổ nguyên tử, phương pháp xây dựng đường chuẩn và quy trình tối ưu hóa các thông số máy phân tích hiện đại.
• Kỹ thuật viên tại các phòng thử nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025: Áp dụng trực tiếp quy trình phân hủy vi sóng và chương trình nhiệt độ cuvet graphit để thẩm định phương pháp xác định vi lượng kim loại nặng trong thực phẩm và dược liệu.
• Cán bộ quản lý an toàn thực phẩm và hoạch định chính sách môi trường: Sử dụng dữ liệu khoa học về độc tính của crom và các ngưỡng cản trở ion để xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật kiểm soát vệ sinh an toàn nông sản.
• Doanh nghiệp sản xuất, chế biến và xuất khẩu nông sản sạch: Tham khảo phương pháp kiểm tra chất lượng nguyên liệu đạt độ chính xác ở cấp độ phần tỷ (ppb), đáp ứng các rào cản kỹ thuật khắt khe của thị trường quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

• Phương pháp GF-AAS có ưu thế gì vượt trội so với F-AAS trong việc xác định crom?
  GF-AAS sử dụng nguồn nhiệt điện trở trong cuvet graphit nung tức thời, giúp chuyển đổi mẫu triệt để hơn ngọn lửa khí. Độ nhạy của GF-AAS cao hơn F-AAS từ 50 đến 1000 lần, đạt giới hạn phát hiện 0,3 ppb và chỉ tiêu tốn 20 µL mẫu, rất phù hợp cho phân tích hàm lượng vết trong mẫu sinh học mà không cần làm giàu sơ bộ.

• Tại sao cần bổ sung chất cải biến $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% vào mẫu đo?
  Trong nền mẫu rau chứa nhiều chất hữu cơ và muối khoáng, crom có nguy cơ bị thất thoát ở nhiệt độ tro hóa cao. Việc bổ sung $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% giúp tạo hợp chất crom photphat bền nhiệt, nâng tỷ lệ tín hiệu phân tích trên đường nền từ 17,267 lên 34,125 và cải thiện độ lặp lại với RSD đạt 1,73%.

• Kỹ thuật phá mẫu bằng lò vi sóng kín đem lại lợi thế gì?
  Lò vi sóng kín Q45 Envioprep hoạt động ở áp suất tối đa 200 psi và nhiệt độ 200°C trong môi trường $HNO_3$ và $H_2O_2$ đặc. Quá trình này giúp phân hủy triệt để liên kết hữu cơ phức tạp từ trong ra ngoài chỉ trong thời gian ngắn, ngăn ngừa thất thoát hơi crom và triệt tiêu nguy cơ nhiễm bẩn chéo.

• Các ion kim loại kiềm và kiềm thổ trong rau có gây sai lệch phép đo không?
  Kết quả thực nghiệm chứng minh phương pháp có độ chọn lọc cao. Các ion như $Ca^{2+}$ lên tới 8 ppm, $Mg^{2+}$ tới 4 ppm hay $Fe^{3+}$ tới 500 ppb đều không làm ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của crom, với sai số tương đối luôn được khống chế ở mức dưới 10%.

• Độ tin cậy của phương pháp đường chuẩn được thẩm định như thế nào?
  Đường chuẩn tuyến tính được thiết lập trong khoảng 1,0 - 12,0 ppb với hệ số góc $B = 0,058$. Kiểm định thống kê F ở mức tin cậy 95% chứng minh tung độ gốc A không có sự khác biệt có ý nghĩa với 0, khẳng định phương pháp loại trừ hoàn toàn sai số hệ thống.

Kết luận

• Xây dựng thành công quy trình định lượng vết crom trong mẫu sinh học bằng GF-AAS với giới hạn phát hiện 0,3 ppb và giới hạn định lượng 0,9 ppb.
• Xác lập chu trình nhiệt độ cuvet graphit 4 giai đoạn hoàn chỉnh, nổi bật với nhiệt độ tro hóa 800°C và nguyên tử hóa 2600°C.
• Chứng minh $(NH_4)H_2PO_4$ 0,01% là chất cải biến hóa học tối ưu, giúp nâng tỷ lệ Abs/BG lên 34,125 và duy trì RSD ở mức 1,73%.
• Hoàn thiện kỹ thuật phá mẫu bằng vi sóng kín áp suất 200 psi, đảm bảo thu hồi triệt để và an toàn cho mẫu thực vật.
• Khẳng định tính chọn lọc xuất sắc của phương pháp khi kiểm soát sai số dưới 10% trước sự hiện diện của 8 loại ion cản trở phổ biến.

Luận văn đã đóng góp một phương pháp luận thực nghiệm chuẩn mực, độ nhạy cao và chi phí tối ưu cho ngành Hóa phân tích tại Việt Nam. Để mở rộng ứng dụng, quy trình cần được tiếp tục thử nghiệm trên 15 nhóm nông sản và thủy sản khác nhau trong 12 tháng tới. Các trung tâm kiểm nghiệm và doanh nghiệp thực phẩm nên nhanh chóng ứng dụng quy trình GF-AAS này vào công tác giám sát an toàn thực phẩm thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Xã hội ngày một phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao. Sự tăng trưởng mạnh của nền kinh tế đã đưa nhu cầu của con người từ mong muốn “ăn no, mặc đủ” lên “ăn ngon, mặc đẹp”. Vì thế nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được xã hội quan tâm hàng đầu. Ở nước ta, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống Việt Nam.

Vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đối với nông sản nhất là rau xanh đang được cả xã hội quan tâm. Rau xanh là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày, là nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ, cho cơ thể con người không thể thay thế được. Ngoài ra, rau còn được dùng như một loại thuốc chữa các bệnh thông thường: nước rau má giúp giải nhiệt, rau ngải cứu giúp an thai, rau diếp cá dùng để hạ sốt, rau muống giúp cầm máu. Tuy nhiên, hiện nay nhiều khu vực trồng rau đang có nguy cơ bị ô nhiễm do chất thải của các nhà máy, xí nghiệp cùng với việc sử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến một số loại rau có thể bị nhiễm các kim loại nặng, có ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.

Các nguyên tố thuộc nhóm kim loại nặng như Cr, Pb, Cd gây độc hại đối với cơ thể con người tuỳ thuộc vào hàm lượng của chúng. Một số khác như Cu, Fe, Zn là những nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể con người. Tuy nhiên khi hàm lượng của chúng vượt quá ngưỡng cho phép chúng bắt đầu gây độc. Thời gian gần đây, vấn đề rau sạch đang là vấn đề nóng bỏng được nhiều cơ quan môi trường và Xã hội quan tâm: Theo báo Lao Động số 288 Ngày 12/12/2008 thì Trung bình 33km2 mới có 1 điểm bán rau an toàn.

Theo Chi cục Bảo vệ thực vật Hà Nội, đến thời điểm này, sản lượng rau an toàn của toàn thành phố hàng năm chỉ đáp ứng được gần 14% nhu cầu rau xanh của người dân thủ đô. Như thế, việc điều tra, đánh giá chất lượng rau sạch trở nên vô cùng cấp thiết. Một trong các chỉ tiêu dùng để đánh giá độ an toàn của thực phẩm nói chung và rau sạch nói riêng là chỉ tiêu về hàm lượng các kim loại nặng. Nhằm mục đích phục vụ sức khỏe con người và bảo vệ môi trường, nhằm đóng góp cho chương trình nhà nước về nghiên cứu và điều tra điều kiện dinh dưỡng của người Việt nam, trong bản luận văn này chúng tôi nghiên cứu việc sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) để phân tích (xác định) lượng vết crom trong mẫu sinh học.

6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1 - TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về nguyên tố Crom.[18] Crom là một nguyên tố thuộc phân nhóm VIB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn, có cấu hình lớp electron ngoài cùng: 3d5 4s1. Crom được ký hiệu là Cr, số thứ tự nguyên tử là 24, nguyên tử lượng Crom là 51,996 đvC, Crom có số oxi hoá đặc trưng nhất là +3 và kém đặc trưng hơn là +6. Ngoài ra, trong hợp chất Crom còn có các số oxi hoá: +1; +2; +4; +5.

Trữ lượng trong thiên nhiên của Crom là 6.10-3 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất, nghĩa là tương đối phổ biến. Khoáng vật chính của Crom là sắt cromit Fe(CrO2)2. Crom được sử dụng trong luyện kim, trong mạ điện hoặc trong nhuộm màu, thuộc da… Các hợp chất cromat thường thêm vào nước mặn để ức chế sự ăn mòn kim loại. Trong nước tự nhiên, Cr3+ tồn tại ở dạng Cr(OH)2+, Cr (OH)  , còn Cr(IV) tồn tại ở dạng CrO 24  , và Cr2 O 72 .

Người ta cho rằng Cr3+ tạo phức bền với các amin và nó được bám vào các khoáng sét. Crom được coi là không cần thiết cho cây trồng nhưng lại là nguyên tố cần thiết cho động vật. Crom kim loại được điều chế bằng các phương pháp nhiệt nhôm, dùng bột nhôm khử Crom(III) oxit. Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 Crom thu được chứa 97,99% Cr và tạp chất sắt.Tính chất của Cr [ 9] 1.

Tính chất vật lý: Về mặt lý học, crom thể hiện rõ rệt tính chất kim loại. Nó là kim loại màu trắng bạc có ánh kim, dẫn điện và nhiệt tốt. Crom tinh khiết dễ chế hoá cơ học nhưng khi lẫn tạp chất thì trở nên cứng và giòn. Vì vậy, kim loại Crom kỹ thuật rất cứng.

Việc đưa crom vào thép làm tăng độ cứng, độ bền nhiệt, độ bền ăn mòn, và độ bền hoá chất của các loại thép đặc biệt. Thép dụng cụ chứa 3% ÷ 4% Cr, thép không rỉ chứa 18% ÷ 25% Cr. Một số hằng số vật lý quan trọng của Cr:  Nhiệt độ nóng chảy (Tnc): 1890oC 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail]  Nhiệt độ sôi (Ts): 3390oC  Thế điện cực (Eo): -0,91V  Độ âm điện theo paoling: 1,6  Bán kính nguyên tử : 1,27 Ao  Năng lượng iôn hoá : 6,77 eV 1. Tính chất hoá học: Crom là chất khử giống như Al, trên bề mặt được bao phủ màng oxit mỏng, bền với không khí.

Crom không phản ứng trực tiếp với H2, ở điều kiện thường không phản ứng với O2 nhưng khi đốt cháy trong không khí tạo thành Cr2O3 4Cr(rắn) + 3O2 = 2Cr2O3 ΔH = - 1141 KJ/mol Tuy nhiên ở nhiệt độ cao, Crom phản ứng với nhóm Halogen. Thế điện cực tiêu chuẩn của Crom E oCr 2 / Cr = - 0,91 (V). Crôm khử được H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng, nóng giải phóng H2. Cr + 2H+ = Cr2+ + H2 Crom bị thụ động trong axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội.

Crom không tác dụng với nước do có lớp oxit bảo vệ. Crom tan được trong dung dịch kiềm. Cr + NaOH + H2O = NaCrO2 + 3/2 H2 Crom tác dụng với muối của những kim loại có thế tiêu chuẩn cao hơn tạo thành muối Cr(II) Cr + Cu2+ = Cr2+ + Cu 1. Các hợp chất của Crom 1.

Hợp chất Cr(II) Các hợp chất của Cr(II) đều có tính khử như CrO ở 1000oC bị khí H2 khử thành crom kim loại. Ví dụ: 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4CrCl2 + 4HCl + O2 = 4CrCl3 + 2H2O Muối Cr(II) ít bị thuỷ phân E Cr 3 / Cr 2 = - 0,41 (V), các muối tan được trong nước cho iôn hiđrat hoá [Cr(H2O)6]2+ có màu xanh lam. Hợp chất Cr(III) Các hợp chất của Cr(III) bền hơn hợp chất của Cr(II) và có nhiều ứng dụng thực tế. Cr(III) oxit: Là hợp chất bền nhất của crom, nó nóng chảy ở 2265oC và sôi ở 3027oC.

Cr2O3 trơ về mặt hoá học, nhất là sau khi đã nung nóng, nó không tan trong nước, dung dịch axit và dung dịch kiềm. Tính lưỡng tính của Cr2O3 chỉ thể hiện khi nấu chảy với kiềm hay Kali hiđrô sunfat. Cr2O3 + 2KOH = 2KCrO2 + H2O Cr2O3 + 6KHSO4 = Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O b. Cr(III) hiđroxit: Cr(OH)3 có tính chất giống với nhôm hiđrôxit, nó là kết tủa nhầy, màu lục nhạt, không tan trong nước và là chất lưỡng tính.

Khi mới điều chế Cr(III) hiđroxit tan dễ dàng trong axit và dung dịch kiềm. Sở dĩ như vậy là vì Cr(OH)3 có tính axit yếu hơn Al(OH)3. Cr(III) hiđrôxit tan không đáng kể trong dung dịch NH3 nhưng tan dễ dàng trong amoniac lỏng tạo thành phức hecxanano. Muối Crom(III): Người ta đã biết được nhiều muối Crom(III) nhưng muối này độc với người.

Nhiều muối Crom(II) cũng có cấu tạo và tính chất giống với muối nhôm(III). Bởi vì các ion 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cr3+(0,57Ao) và Al3+(0,61Ao) có kích thước gần nhau. Dung dịch muối Crom(III) có màu tím ở nhiệt độ thường, nhưng có màu lục khi đun nóng, màu tía đỏ là màu đặc trưng của ion [Cr(H2O)6]3+ Muối Crom (III) có tính thuận từ, rất bền trong không khí khô và bị thuỷ phân mạnh hơn muối Cr(II). Trong môi trường axit, ion Cr3+ có thể bị khử đến Cr2+ bởi kẽm, nhưng trong môi trường kiềm nó có thể bị H2O2, PbO2, nước clo, nước brôm oxi hoá đến Cromat.

2CrCl3 + 10KOH + 3H2O2 = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O Do có bán kính bé và điện tích lớn, ion Cr3+ là một trong những chất tạo phức mạnh nhất, nó có thể tạo nên phức bền với hầu hết phối tử đã biết. Tuy nhiên, độ bền của các phức chất Cr(III) còn tuỳ thuộc vào bản chất của phối tử và cấu hình của phức chất. Trong dung dịch, Cr(III) clorua có thể kết hợp với clorua kim loại kiềm tạo nên phức chất màu đỏ hồng. Người ta đã biết nhiều các phức số phối tử hai, ba, bốn nhân của Cr(III), trong đó có thể có các phân tử trung hòa NH3, - NH2, − CH2 – CH2 – NH2, hoặc gốc axit SO 24  , C 2 O 24  , SeO 24  , CH 3COO .

Hợp chất Cr(VI) Các hợp chất Cr(VI) có tính oxi hoá mạnh, là nguyên nhân và tác hại của Crom đối với cơ thể. Crom(VI) oxit (CrO3) là chất oxi hoá mạnh, nó oxi hoá được I2, S, P, CO, C, HBr… và nhiều chất hữu cơ khác, phản ứng thường gây nổ. Là anhiđrit axit, CrO3 dễ tan trong nước và dễ kết hợp với nước tạo thành axit, là axit cromic (H2CrO4) và axit poli cromic (H2Cr2O7, H2Cr2O10, H2Cr4O13). Axit cromic và axit policromic là những axit rất độc với người, không bền, chỉ tồn tại trong dung dịch nước.

Dung dịch axit cromic (H2CrO4) có màu vàng, dung dịch axit 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] dicromic (H2Cr2O7) có màu da cam, màu của axit đậm dần tới màu đỏ khi số nguyên tử Cr trong phân tử tăng. Do vậy khi các dung dịch axit trên tác dụng với dung dịch kiềm, nó có thể tạo nên các muối cromat, dicromat, tricromat… Muối cromat có màu vàng còn muối đicromat có màu da cam, các chất này là những chất oxi hoá mạnh, tính chất này thể hiện rõ trong môi trường axit: 2CrO 24  + 16H+ + 6e = 2Cr3+ + 8H2O Muối cromat và đicromat thường gặp là: Na2CrO4, K2CrO4, PbCrO4, NiCrO4, ZnCrO4, K2Cr2O7, Na2Cr2O7, và (NH4)Cr2O7. Trong đó các muối PbCrO4, NiCrO4 và ZnCrO4 được dùng nhiều trong công nghiệp, chất màu, sơn, mạ… Trong nước thải mạ điện, Cr (VI) có mặt ở dạng anion như Cromat ( CrO 24  ), đicromat ( Cr2 O 72  ) và tricromat ( HCrO 4 ).