MỞ ĐẦU - CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN - CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM - CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM - KẾT LUẬN - TÀI LIỆU THAM KHẢO - PHỤ LỤC Luận văn có độ dài 64 trang, trong đó có 20bảng biểu, 20hình vẽ và 25tài liệu tham khảo.
2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Phùng Khắc Nam Hồ CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 1. Giới thiệu chung về rau xanh 1. Đặc điểm rau xanh Rau xanh là cây trồng ngắn ngày có giá trị dinh dƣỡng và hiệu quả kinh tế cao nên đƣợc trồng và sử dụng trong đời sống từ xƣa tới nay. Do chứa nhiều sinh tố, chất khoáng và chất xơ nên rau xanh rất cần thiết cho cơ thể con ngƣời.
Đây là nguồn khoáng chất và vitamin phong phú đối với con ngƣời, tuy một số loại rau xanh không cung cấp nhiều nhiệt lƣợng nhƣng lại cung cấp những sinh tố và chất khoáng không thể thiếu đối với sức khỏe con ngƣời.Tiêu chí rau an toàn Trong quá trình gieo trồng, để có sản phẩm rau an toàn nhất thiết phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật và sử dụng một số nguyên liệu nhƣ nƣớc, phân bón, thuốc phòng trừ sâu bệnh. Trong các nguyên liệu này kể cả đất trồng đều có chứa những nguyên tố gây ô nhiễm rau và ít nhiều đều để lại một số dƣ lƣợng trên rau sau khi thu hoạch. Trong thực tế hiện nay hầu nhƣ không thể có sản phẩm rau sạch với ý nghĩa hoàn toàn không có yếu tố độc hại. Tuy vậy những yếu tố này thực sự chỉ gây độc hại khi chúng để lại một dƣ lƣợng nhất định nào đó trên rau, dƣới mức dƣ lƣợng này thì không độc hại.
Mức dƣ lƣợng tối đa không gây hại tới sức khỏe con ngƣời có thể chấp nhận gọi là mức dƣ lƣợng cho phép (hoặc ngƣỡng dƣ lƣợng giới hạn). Nhƣ vậy những sản phẩm rau không chứa hoặc có chứa dƣ lƣợng các yếu tố độc hại nhƣng dƣới mức dƣ lƣợng cho phép đƣợc coi là rau an toàn với sức khỏe con ngƣời, nếu trên mức dƣ lƣợng cho phép là rau không an toàn. Tiêu chuẩn rau an toàn: ngày 19/12/2007 bộ trƣởng bộ Y tế đã ra quyết định số 46-2007-QĐ-BYT về “Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm” [1]. Trong quyết định này qui định mức dƣ lƣợng cho phép trên sản phẩm rau đối với hàm lƣợng nitrate, kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh và thuốc bảo vệ thực vật.
Các mức dƣ lƣợng cho phép này chủ yếu dựa vào qui định của Tổ chức lƣơng nông thế giới (FAO) và tổ chức y tế thế giới (WHO). Các cá 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Phùng Khắc Nam Hồ nhân, tổ chức sản xuất và sử dụng rau dựa vào các mức dƣ lƣợng này để kiểm tra xác định sản phẩm có đạt an toàn hay không. Ngoài ra trong thực tế rau an toàn còn phải mang tính hấp dẫn về mặt hình thức: rau phải tƣơi, không có bụi bẩn, không có triệu chứng bệnh và đƣợc đựng trong bao bì sạch sẽ. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau Có nhiều yếu tố gây ô nhiễm rau, xong quan trọng nhất phải kể đến các yếu tố sau: - Dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật.
- Sinh vật gây bệnh. - Dƣ lƣợng kim loại nặng. Các kim loại nặng nhƣ asen (As), chì (Pb), thủy ngân (Hg), đồng (Cu), kẽm (Zn), thiếc (Sn),… nếu vƣợt quá ngƣỡng cho phép là những chất có hại cho cơ thể, hạn chế sự phát triển của tế bào và hoạt động của máu, gây thiếu máu, biến động thân nhiệt, rối loạn tiêu hóa,… Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng: Trong thuốc bảo vệ thực vật, phân bón NPK có chứa cả một số kim loại nặng. Trong quá trình tƣới tiêu các kim loại nặng này bị rửa trôi xuống ao hồ, sông rạch, thâm nhập vào mạch nƣớc ngầm gây ô nhiễm nguồn nƣớc tƣới rau.
- Nguồn nƣớc thải của thành phố và các khu công nghiệp chứa nhiều kim loại nặng chuyển trực tiếp vào rau tƣơi. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp phân tích PIXE Kỹ thuật phân tích nguyên tố bằng cách đo tia X đặc trƣng gây bởi chùm hạt tích điện nặng đã đƣợc biết đến cách đây vài thập kỷ. Từ năm 1962 Van Loef và các cộng sự đã công bố kết quả thực nghiệm về tạo ra tia X đặc trƣng bằng chùm proton năng lƣợng 100 và 250 keV. Phổ tia X đƣợc ghi nhận bằng ống đếm tỷ lệ chứa khí Xe [13].
Tuy nhiên, do đặc trƣng thiết bị đếm độ phân giải bị giới hạn. Năm 1970, bằng thực nghiệm, Johansson và các cộng sự đã khẳng định sự kết hợp sự tạo tia X 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Phùng Khắc Nam Hồ đặc trƣng bằng chùm proton năng lƣợng vài MeV và ghi nhận tia X bằng detector bán dẫn là một phƣơng pháp phân tích đa nguyên tố hữu hiệu [22, 23]. Phƣơng pháp này đƣợc gọi là PIXE (Particle Induced X-ray Emission - PIXE), và sau đó đƣợc phát triển bởi nhiều nhà nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi cho các phòng thí nghiệm máy gia tốc. Phƣơng pháp phân tích này sử dụng chùm ion có năng lƣợng vào khoảng từ 0.5 đến 10 MeV/amu và thƣờng sử dụng detector bán dẫn Si để ghi nhận tia X sinh ra.
Hầu hết các nguyên tố từ Na trở đi có thể đƣợc phân tích trong dải năng lƣợng tia X từ 1 đến 100 keV [11, 12]. Năng lƣợng của tia X phát ra đặc trƣng cho nguyên tố bị bắn phá bởi chùm ion và số lƣợng tia X đặc trƣng này sẽ tỷ lệ với hàm lƣợng nguyên tố. Đây là phƣơng pháp phân tích không phá hủy mẫu, có khả năng phát hiện đồng thời từ 25 đến 30 nguyên tố, độ nhậy cao, với giới hạn phát hiện nhỏ hơn1 ppm tùy từng loại mẫu [12].Tia X đặc trƣng. Cơ chế phát tia X đặc trƣng gây bởi chùm hạt * Tia X đặc trưng Tia X đặc trƣng đƣợc C.Barkla phát hiện năm 1908 [20].
Tia X đặc trƣng sinh ra là kết quả của quá trình dịch chuyển trạng thái của electron trong nguyên tử. Năng lƣợng của tia X đặc trƣng cho năng lƣợng liên kết giữa hai vành electron trong nguyên tử, do đó, nó đặc trƣng cho mỗi nguyên tố. * Cơ chế phát tia X đặc trưng gây bởi chùm hạt Khi chùm hạt tích điện (proton) bắn vào bia, chúngsẽ ion hóa các nguyên tử bia bằng tƣơng tác Culông. Electron ở vành trong của nguyên tử bia bị đẩy ra ngoài và tạo thành lỗ trống.
Nguyên tử do đó bị kích thích rồi trở về trạng thái cơ bản thông qua một chuỗi chuyển dịch các electron từ quỹ đạo ngoài vào lỗ trống vành trong. Mỗi quá trình chuyển dịch kèm theo sự phát tia X đặc trƣng với năng lƣợng bằng với sự chênh lệch năng lƣợng liên kết của hai electron quỹ đạo tham gia vào quá trình chuyển dịch. Cơ chế tạo tia X đặc trƣng gây bởi chùm hạt proton đƣợc mô tả trong Hình 1. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Phùng Khắc Nam Hồ Hình 1.
Sơ đồ tạo lỗ trống (a) và phát xạ tia X đặc trưng (b) do khi bắn phá bởi proton [21]. Quá trình dịch chuyển electron từ mức năng lƣợng cao hơn đến mức năng lƣợng thấp hơn tuân theo qui tắc chọn lọc sau:Δn≥1, Δl=±1,Δj=0 hoặc ±1, trong đó: n - là số lƣợng tử chính, có thể nhận các giá trị nguyên dƣơng 1, 2, 3 .; l - là số lƣợng tử mô men góc quỹ đạo, có thể nhận các giá trị 0, 1, 2 .; j = l ± 1/2 với điều kiện j không âm. Các chuyển mức của điện tử có thể xảy ra cũng nhƣ các ký hiệu của các vạch phổ đặc trƣng thƣờng dùng trong phân tích tia X đƣợc mô tả trong Hình 1. Sơ đồ tia X đặc trưng [21].
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Phùng Khắc Nam Hồ 1. Hiệu ứng Auger và hiệu suất huỳnh quang 1. Hiệu ứng Auger Khi nguyên tử bị kích thích tạo ra lỗ trống trên lớp sâu bên trong, thì nó sẽ sắp xếp lại bằng cách lấp đầy vị trí trống này bởi một điện tử từ các quỹ đạo cao hơn và giải phóng ra năng lƣợng dƣới dạng photon. Nếu photon này thoát khỏi nguyên tử thì đó gọi là quá trình phát xạ tia X đặc trƣng và photon đó gọi là tia X đặc trƣng của nguyên tử.
Nếu photon này bị chính nguyên tử đó hấp thụ và giải phóng ra một điện tử, thì quá trình này gọi là quá trình chuyển mức không bức xạ hay là hiệu ứng Auger và điện tử phát ra đó gọi là điện tử Auger. Năng lƣợng của điện tử Auger đặc trƣng cho nguyên tố phát xạ. Hiệu ứng Auger đƣợc minh họa trên Hình 1. Hiệu ứng Auger thƣờng xảy ra đối với nguyên tố nhẹ (Z nhỏ) vì các điện tử trong nguyên tử liên kết yếu hơn và các photon đặc trƣng của nó có năng lƣợng nhỏ nên dễ bị hấp thụ hơn.
Cũng chính vì vậy mà hiệu ứng thƣờng xảy ra đối với lớp L hơn là lớp K. Quá trình phát electron Auger. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Phùng Khắc Nam Hồ 1. Hiệu suất huỳnh quang Xác xuất lỗ trống trong một lớp nguyên tử hay lớp con đƣợc lấp đầy thông qua chuyển dịch bức xạ gọi là hiệu suất huỳnh quang.
Nhƣ vậy hiệu suất huỳnh quang chính bằng tỷ số của số tia X phát ra trên số lỗ trống ban đầu đƣợc tạo thành trong một lớp hay một phân lớp. Theo định nghĩa này thì hiệu suất huỳnh quang của lớp K của nguyên tử là [20]: 𝐼 𝜔𝐾 = 𝐾 (1.1) 𝑛𝐾 trong đó: IK là tổng số photon tia X đặc trƣng phát ra, nK là số lỗ trống đƣợc tạo ra ở lớp K. Đối với các lớp nguyên tử cao hơn, xác định hiệu suất huỳnh quang sẽ phức tạp hơn vì hai lý do: 1) Các lớp trên lớp K có nhiều hơn một phân lớp; hiệu suất huỳnh quang trung bình phụ thuộc vào cách thức các lớp bị ion hóa. 2) Chuyển dịch Coster-Kronig xảy ra, đây là chuyển dịch không bức xạ giữa các phân lớp trong cùng một lớp có cùng số lƣợng tử chính.
Trong trƣờng hợp không có chuyển dịch Coster-Kronig thì hiệu suất huỳnh quang của phân lớp i của lớp có số lƣợng tử chính là X (X= L, M, …) đƣợc cho nhƣ sau [20]: 𝐼𝑋 𝜔𝑖𝑋 = 𝑖𝑋 (1.2) 𝑛𝑖 và hiệu xuất huỳnh quang trung bình 𝜔𝑋 đối với lớp X đƣợc xác định nhƣ sau: 𝑘 𝑋 𝑋 𝜔𝑋 = 𝑖=1 𝑁𝑖 𝜔𝑖 (1.