Tổng quan nghiên cứu

Cây “Đơn đất” (Wedelia chinensis), thuộc họ Cúc (Asteraceae), là một loại thảo dược phổ biến ở miền Bắc và miền Trung Việt Nam, được sử dụng rộng rãi trong y học cổ truyền với tác dụng thanh nhiệt, giải độc và chữa các bệnh nhiễm trùng đường hô hấp, viêm ruột thừa, mẩn ngứa ở trẻ em và bà mẹ sau sinh. Tuy nhiên, sự ô nhiễm môi trường do các hoạt động công nghiệp và sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đã làm gia tăng nguy cơ tích tụ kim loại nặng như asen (As), cadimi (Cd) và chì (Pb) trong cây thuốc, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người sử dụng.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định hàm lượng As, Cd và Pb trong cây “Đơn đất” thu thập từ các địa điểm xã Kỳ Úc – Chấn Hưng – Tiên Lãng – Hải Phòng và Bảo tàng Dân tộc học tỉnh Thái Nguyên trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 3 năm 2018. Nghiên cứu sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong cây, so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ công tác quản lý dược liệu và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình phân tích hóa học hiện đại, trong đó:

  • Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS): Dựa trên nguyên tắc nguyên tử tự do hấp thụ ánh sáng có bước sóng đặc trưng, từ đó xác định nồng độ kim loại trong mẫu. Kỹ thuật GF-AAS sử dụng lò graphit để nguyên tử hóa mẫu, tăng độ nhạy và giảm lượng mẫu cần thiết.

  • Phương pháp xử lý mẫu phân tích: Bao gồm kỹ thuật phá mẫu bằng lò vi sóng sử dụng hỗn hợp axit HNO3 và H2O2 để chuyển kim loại từ dạng rắn sang dung dịch, đảm bảo độ chính xác và giảm nhiễm bẩn.

  • Khái niệm chính: Hàm lượng kim loại nặng, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ), đường chuẩn, phương pháp thêm chuẩn, khoảng tuyến tính của phép đo.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu gồm 15 mẫu cây “Đơn đất” tươi được thu thập tại hai địa điểm chính: xã Kỳ Úc – Chấn Hưng – Tiên Lãng – Hải Phòng và Bảo tàng Dân tộc học tỉnh Thái Nguyên trong các tháng 1, 2 và 3 năm 2018. Mẫu được sấy khô, nghiền nhỏ và xử lý bằng lò vi sóng phá mẫu C-9000 với chương trình gia nhiệt gồm 4 bước từ 120°C đến 180°C, giữ mẫu trong môi trường axit HNO3 65% và H2O2 30%.

Phân tích hàm lượng As, Cd và Pb được thực hiện trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AA-6300 theo phương pháp GF-AAS với các điều kiện đo tối ưu riêng biệt cho từng kim loại. Phương pháp định lượng sử dụng đường chuẩn và phương pháp thêm chuẩn để đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại của kết quả. Mỗi mẫu được đo lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong 3 tháng, từ khâu thu thập mẫu, xử lý mẫu đến phân tích và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Điều kiện đo phổ GF-AAS tối ưu:

    • Asen đo tại bước sóng 193,7 nm, dòng đốt 10 mA, lượng mẫu 20 µl, chương trình nhiệt độ lò graphit từ 120°C đến 2300°C.
    • Cadimi đo tại bước sóng 228,8 nm, điều kiện tương tự với nhiệt độ lò từ 150°C đến 1800°C.
    • Chì đo tại bước sóng 283,3 nm, nhiệt độ lò từ 120°C đến 2000°C.

  2. Khoảng tuyến tính của nồng độ kim loại:

    • Asen: 0,5 – 30 ppb với độ hấp thụ tăng tuyến tính từ 0,0081 đến 0,4379.
    • Cadimi: 0,2 – 10 ppb với độ hấp thụ từ 0,0108 đến 1,1937.
    • Chì: 1 – 30 ppb với độ hấp thụ từ 0,0106 đến 0,2895.

  3. Đường chuẩn và phương trình hồi quy:

    • Asen: $A = (0,004 \pm 0,004) + (0,0130 \pm 0,0003) \times C_{As}$
    • Cadimi và Chì cũng có đường chuẩn tuyến tính với hệ số tương quan cao, đảm bảo độ chính xác trong xác định nồng độ.

  4. Hàm lượng kim loại nặng trong mẫu cây “Đơn đất”:

    • Hàm lượng Asen dao động trong khoảng từ vài ppb đến mức gần giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam.
    • Cadimi và Chì cũng được phát hiện với nồng độ tương ứng, một số mẫu có hàm lượng vượt mức an toàn, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phương pháp GF-AAS với xử lý mẫu bằng lò vi sóng là phù hợp, cho độ nhạy và độ chính xác cao trong việc xác định hàm lượng As, Cd và Pb trong cây “Đơn đất”. Khoảng tuyến tính rộng giúp phân tích chính xác ở mức vi lượng. Một số mẫu có hàm lượng kim loại vượt ngưỡng an toàn có thể do ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường tại khu vực thu mẫu, phù hợp với báo cáo của ngành về ô nhiễm kim loại nặng trong đất và nước tại các vùng công nghiệp.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả tương đồng về mức độ tích tụ kim loại nặng trong cây thuốc mọc tự nhiên, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm soát chất lượng dược liệu. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường chuẩn, biểu đồ phân bố nồng độ kim loại trong các mẫu, bảng tổng hợp sai số và độ lặp lại của phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát chất lượng dược liệu: Thực hiện kiểm tra định kỳ hàm lượng kim loại nặng trong cây “Đơn đất” và các cây thuốc khác, nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Chủ thể thực hiện: các cơ quan quản lý dược liệu, thời gian: hàng năm.

  2. Áp dụng phương pháp phân tích hiện đại: Khuyến khích sử dụng GF-AAS kết hợp xử lý mẫu bằng lò vi sóng để nâng cao độ chính xác và hiệu quả phân tích. Chủ thể: phòng thí nghiệm phân tích, thời gian: ngay khi triển khai.

  3. Quản lý và cải thiện môi trường trồng cây dược liệu: Giảm thiểu ô nhiễm đất và nước tại các vùng trồng cây “Đơn đất” bằng các biện pháp xử lý môi trường và kiểm soát nguồn thải. Chủ thể: chính quyền địa phương, ngành môi trường, thời gian: trung hạn (2-3 năm).

  4. Nâng cao nhận thức cộng đồng và người sản xuất: Tuyên truyền về nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng và hướng dẫn cách lựa chọn, sử dụng cây thuốc an toàn. Chủ thể: ngành y tế, truyền thông, thời gian: liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa phân tích, Dược học: Nghiên cứu phương pháp phân tích kim loại nặng trong dược liệu, áp dụng kỹ thuật GF-AAS và xử lý mẫu hiện đại.

  2. Cơ quan quản lý dược liệu và an toàn thực phẩm: Sử dụng dữ liệu để xây dựng tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng cây thuốc, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

  3. Người trồng và thu hoạch cây “Đơn đất”: Hiểu rõ về nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng, từ đó áp dụng biện pháp canh tác an toàn, bảo vệ môi trường.

  4. Người tiêu dùng và cộng đồng y học cổ truyền: Nắm bắt thông tin về mức độ an toàn của cây thuốc, lựa chọn sản phẩm phù hợp, tránh nguy cơ ngộ độc kim loại nặng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phương pháp GF-AAS có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
    GF-AAS có độ nhạy cao hơn 50-1000 lần so với phương pháp ngọn lửa, tiêu tốn ít mẫu, phù hợp xác định vi lượng kim loại nặng với độ chính xác và chọn lọc cao.

  2. Tại sao cần xử lý mẫu bằng lò vi sóng trước khi phân tích?
    Xử lý mẫu bằng lò vi sóng giúp phá hủy hoàn toàn chất hữu cơ, chuyển kim loại về dạng ion trong dung dịch, giảm nhiễm bẩn và tăng độ chính xác của phép đo.

  3. Hàm lượng kim loại nặng trong cây “Đơn đất” có ảnh hưởng thế nào đến sức khỏe?
    Kim loại nặng như As, Cd, Pb có thể gây độc tính, ảnh hưởng đến hệ thần kinh, thận, gan và tăng nguy cơ ung thư nếu vượt quá giới hạn cho phép.

  4. Phương pháp thêm chuẩn được sử dụng để làm gì?
    Phương pháp thêm chuẩn giúp kiểm tra độ chính xác và độ lặp lại của phép đo bằng cách thêm lượng chuẩn vào mẫu phân tích, từ đó xác định nồng độ thực tế.

  5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các loại cây thuốc khác không?
    Có, phương pháp GF-AAS và quy trình xử lý mẫu có thể áp dụng rộng rãi để xác định kim loại nặng trong nhiều loại cây thuốc và thực phẩm khác.

Kết luận

  • Đã xác định được hàm lượng As, Cd và Pb trong cây “Đơn đất” tại hai vùng nghiên cứu với độ chính xác cao bằng phương pháp GF-AAS.
  • Phương pháp xử lý mẫu bằng lò vi sóng kết hợp phân tích GF-AAS cho kết quả tin cậy, phù hợp với phân tích vi lượng kim loại nặng.
  • Một số mẫu có hàm lượng kim loại vượt quá giới hạn an toàn, cảnh báo nguy cơ ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng sức khỏe.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho công tác quản lý dược liệu và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
  • Đề xuất triển khai giám sát định kỳ, nâng cao nhận thức và cải thiện môi trường trồng cây dược liệu trong thời gian tới.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan chức năng và nhà nghiên cứu nên phối hợp triển khai các giải pháp kiểm soát ô nhiễm kim loại nặng, đồng thời áp dụng phương pháp phân tích hiện đại để đảm bảo chất lượng và an toàn của cây thuốc “Đơn đất”.