Xác định hàm lượng kẽm trong một số loài cá ở khu vực sông gianh huyện Quảng Trạch tỉnh Quảng Bình bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Nội dung text: Xác định hàm lượng kẽm trong một số loài cá ở khu vực sông gianh huyện Quảng Trạch tỉnh Quảng Bình bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

1. Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học - Tập 25, Số 2/2020 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KẼM TRONG MỘT SỐ LOÀI CÁ Ở KHU VỰC SÔNG GIANH HUYỆN QUẢNG TRẠCH TỈNH QUẢNG BÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ Đến tòa soạn 19-11-2019 Nguyễn Mậu Thành, Ngô Thị Thuỳ Linh Trường Đại học Quảng Bình SUMMARY DETERMINATION OF ZINC CONTENT IN SOME FISH SPECIES IN GIANH RIVER AT QUANG TRACH DISTRICT, QUANG BINH PROVINCE BY ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETY The flame atomic absorption spectrometry (F-AAS) has been applied to determine the zinc content in some fish species, in Gianh river at Quang Trach distric Quang Binh province. This method has high repeatability with relative standard deviation (RSD) < 2.0%, the recovery from 95 to 105 %, low limit of detection (LOD) = 0.06 ppm and limit of quantization (LOQ) = 0.20 ppm. The concentration of zinc has a good linear correlation in the concentration of 0,005 ÷ 1 ppm. Results obtained shows that the average zinc contents in the fish species were in the range of 3.803 ÷ 9.000 mg/kg wet weight and within the allowed limits according to the regulation No.46/2007/QĐ-BYT. Keywords: Gianh river, some fish species, zinc, AAS method 1. MỞ ĐẦU nguồn nước của sông. Một số nghiên cứu đã Sông Gianh là con sông chảy trên địa phận chỉ ra rằng, hàm lượng các chất ô nhiễm tích tỉnh Quảng Bình, bắt nguồn từ khu vực ven núi lũy trong sinh vật thường phản ánh về chất Cô Pi cao 2017 mét thuộc dãy Trường Sơn, lượng môi trường. Nhiều nghiên cứu trên thế chảy qua các huyện Minh Hóa, Tuyên Hoá, giới đã cho thấy, cá là một trong số các loài Quảng Trạch, Ba Đồn, Bố Trạch, để đổ ra biển sinh vật được quan tâm nghiên cứu về mức tích Đông ở Cửa Gianh. Đây là con sông lớn nhất lũy các kim loại, trong đó có kẽm [12]. trong số 5 con sông của tỉnh, có giá trị lớn về Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ mặt kinh tế xã hội cho tỉnh. Song song với việc nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) được nhiều quốc khai thác những tiềm năng từ dòng sông Gianh gia trên thế giới thừa nhận là một phương thì vấn đề môi trường ở đây cũng cần được pháp chuẩn, đã và đang được ứng dụng rộng quan tâm. Đặc biệt, hệ thống sông Gianh tiếp rãi để xác định hàm lượng vết các kim loại nhận nước thải sinh hoạt, nông nghiệp và (trong đó có Zn) ở các đối tượng mẫu môi công nghiệp đang hoạt động như: Nhà máy xi trường khác nhau như: nước, trầm tích, sinh măng Sông Gianh, nhà máy xi măng Văn vật [2].Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có Hoá, nhà máy gạch - ngói tuynel, nhà máy nghiên cứu nào về xác định hàm lượng Zn phân lân vi sinh Sông Gianh, nhà máy khai trong các loài cá ở sông Gianh. Vì vậy, trong thác đất cao lanh, , đe doạ gây ô nhiễm bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả 60
2. nghiên cứu xác định hàm lượng Zn trong thịt thức ăn bao gồm rong tảo, rau xanh, côn một số loài cá ở khu vực sông Gianh chảy trùng, giáp xác và thức ăn viên, ký hiệu là qua địa phận huyện Quảng Trạnh, tỉnh CNi; Cá bơn (Soleidae) thân bẹt sống ở tầng Quảng Bình bằng phương pháp F-AAS. nước đáy thức ăn của chúng là các loài động 2. THỰC NGHIỆM vật giáp xác nhỏ và các loài động vật không 2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất xương sống, ký hiệu là Cbi ; trong đó: i = 1  Các ống nghiệm, cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình 2 (thứ tự đợt lấy mẫu). định mức; cân phân tích, bếp điện, máy xay mẫu Mẫu cá được chuyển ngay về phòng thí chuyên dụng, bộ dao mổ y tế làm bằng inox nghiệm sau khi thu được. Mẫu được xử lý sơ được dùng để tách thịt ra khỏi xương cá; các bộ trước khi tiến hành phân tích: Rửa sạch micropipette và pipete (Eppendorf). Máy quang bằng nước cất nhiều lần, sau đó dùng dao inox phổ hấp thụ nguyên tử Zeenit 700P của hãng tách lấy phần thịt. Tiến hành phân hủy mẫu Analytika Jena (Đức). theo phương pháp tro hóa khô [3, 4, 6]: Phần thịt Các hóa chất sử dụng đều là loại tinh khiết cá được xay nhuyễn, rồi được vô cơ hóa như (PA) của hãng Merck (Đức): Dung dịch chuẩn sau: Đưa lên trên cân phân tích một lượng mẫu gốc kẽm (1000 ± 2 ppm) chuyên dùng cho chính xác (lượng cân dao động trong khoảng 3 phép đo AAS, axit HNO3 65% và Mg(NO3)2  5 gam); cho vào cốc nung có nắp, thêm 5 mL Nước để pha chế hóa chất và rửa dụng cụ là HNO3 65% và 5 mL Mg(NO3)2 5%; khuấy đều nước cất hai lần. rồi đun nhẹ trên bếp điện đến than đen. Chuyển 2.2. Lấy mẫu, xử lý mẫu cốc nung chứa mẫu vào lò nung, nung ở nhiệt Các mẫu cá được thu thập bằng cách dùng các độ 4500C trong vòng 8 giờ; lấy mẫu ra khỏi lò, ngư cụ đánh bắt (lưới, chèo, chài, vợt, ) tại để nguội và thấm ướt tro bằng một ít nước cất nhiều địa điểm trên sông Gianh chảy qua địa và lặp lại quá trình trên đến khi thu được tro phận huyện Quảng Trạch (đoạn từ thôn Phù trắng [4]. Chuyển mẫu sang cốc thủy tinh bằng Ninh xã Quảnh Thanh đến tổ dân phố Nam HNO3 2 M, đun đến cạn để đuổi hết lượng axit phường Quảng Thuận với chiều dài khoảng dư. Dùng 1 mL HNO3 0,5 M để hòa tan mẫu 14,5 km), vào 2 đợt (đợt 1: 16  18/8/2019; đợt và chuyển định lượng vào bình định mức dung 2: 19  21/10/2019). Mỗi đợt gồm 6 mẫu được tích 50 mL, định mức bằng nước cất, được phân loại theo kích cỡ từ nhỏ đến lớn theo dung dịch phân tích [3, 5, 8, 9]. chiều dài của các loài cá, mỗi mẫu gồm 5  12 2.3. Phương pháp phân tích cá thể tùy theo loài và các mẫu thu được là Để xác định Zn trong mẫu thịt cá, áp dụng mẫu tổ hợp. phương pháp F-AAS và chấp nhận những điều Đặc tính và ký hiệu các mẫu cá: Cá đục ki ện hoạt động của thiết bị đã được công bố ở (Sillaginidae) nước ngọt, sống ở tầng đáy, [2] (Bảng 1). thường ăn nhiều loại giun nhiều tơ và động vật Bảng 1: Điều kiện hoạt động của phương giáp xác, ký hiệu là CĐi; Cá bống (Gobiodei) pháp F-AAS xác định Zn sống ở tầng đáy, thiên ăn những động vật chủ Thông số Zn yếu là giáp xác, cá nhỏ và động vật thủy sinh λ (nm) 213,9 ở tầng đáy, ký kiệu là CBi; Cá hanh (Tinca Khe đo (mm) 0,5 tinca) chủ yếu kiếm ăn ban đêm với thức ăn là Chiều cao buner 6 tảo và nhiều chủng loại động vật không Cường độ đèn (mA) 4,0 xương sống ở tầng đáy mà nó có thể tự kiếm Hỗn hợp khí đốt C2H2- KK được, ký hiệu là CHi; Cá móm (Gerreidae) Kiểu đèn Catot rỗng kẽm sống thành từng đàn, len lỏi kiếm ăn chủ yếu Thời gian chờ (s) 5 ở tầng trung và đáy, được ký hiệu là CMi; Cá Thời gian đo (s) 3 nâu (Scatophagus argus) thường sống ở độ sâu 1  4 m nước, cá ăn tạp thiên về thực vật, 61
3. Hàm lượng Zn trong các mẫu được định lượng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN theo phương pháp đường chuẩn: phương trình 3.1. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn đường chuẩn có dạng y a bx, trong đó a là Để khảo sát khoảng tuyến tính, tiến hành đo độ đoạn cắt trên trục tung và b là độ dốc, y và x hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn Zn, rồi tương ứng là độ hấp thụ quang và nồng độ của xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ Zn trong dung dịch phân tích. Trường hợp độ hấp thụ quang (A) và nồng độ dung dịch chuẩn hấp thụ quang của mẫu lớn hơn điểm cực đại (C), theo nguyên tắc của phương pháp bình của đường chuẩn, cần pha loãng mẫu với hệ số phương tối thiểu, sử dụng công cụ Data pha loãng phù hợp để đưa đô hấp thụ quang Analysis của phần mềm Microsoft - Excel của mẫu vào vùng đường chuẩn (hay khoảng 2013 và phần mềm Origin 8.5. Kết quả ở Bảng tuyến tính). Hàm lượng Zn trong mẫu được 2 và Hình1 cho thấy: Phương trình có dạng: y tính theo khối lượng tươi mg/kg hay ppm, theo = (0,019 ± 0,005) + (0,431 ± 0,009) x, với y là ([C ] [ C ] ) d 50 độ hấp thụ quang và x là hàm lượng Zn (ppm). [5] 2 1 f công thức : C , Trong khoảng nồng độ C = 0,005 ÷ 1 ppm, m giữa y và x có tương quan tuyến tính tốt với R2 trong đó, [C]2 là nồng độ Zn trong dung dịch 0,997. phân tích; [C]1 là nồng độ trung bình của Zn trong dung dịch mẫu trắng; df là hệ số pha loãng; m là khối lượng của mẫu phân tích. Bảng 2: Kết quả xác định độ hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn Zn Nồng độ Zn (ppm) 0,005 0,1 0,2 0,4 0,8 1 Độ hấp thụ quang (A) 0,0348 0,0567 0,1109 0,1978 0,3719 0,4403 0.45 Zn 3.2. Độ lặp lại của phương pháp 0.40 y (0,019 0,005) (0,431 0,009)X Tiến hành phân tích Zn trong sáu mẫu thịt cá 0.35 R2 = 0,997 lấy ở đợt một, mỗi mẫu được phân tích lặp lại 0.30 3 lần (n 3), thu được kết quả ở Bảng 3. 0.25 0.20 0.15 §é hÊp thô (A) 0.10 0.05 0.00 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 Nång ®é (ppm) Hình 1. Đường chuẩn xác định Zn Bảng 3: Kết quả xác định độ lặp lại của phương pháp F-AAS xác định Zn trong các mẫu thịt cá (a) Hàm lượng, ppm ½ RSD Mẫu H Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình ± SD RSD (%) (%) CĐ1 5,576 5,468 5,685 5,576 ± 0,109 1,9 6,2 CB1 7,452 7,348 7,462 7,421 ± 0,063 0,9 5,9 CH1 3,868 3,759 3,856 3,828 ± 0,060 1,6 6,5 CM1 8,183 8,267 8,095 8,182 ± 0,086 1,1 5,8 CN1 9,000 8,896 9,117 9,004 ± 0,111 1,2 5,7 Cb1 8,238 8,074 8,401 8,238 ± 0,164 2,0 5,8 62
4. (a) SD: Độ lệch chuẩn (n = 3); RSD: Độ lệch Độ đúng của phương pháp phân tích bất kỳ chuẩn tương đối (n = 3); RSDH: Độ lệch chuẩn được xác định thông qua độ thu hồi (Recovery) tương đối tính theo phương trình Horwitz [11]. theo công thức [11]: Kết quả ở Bảng 3 cho thấy, phương pháp F- CC2 1 Rev (%) 100 . Trong đó, C0 là AAS đạt được độ lặp lại tốt với RSD < 2,0%. C Người ta cho rằng, khi xác định những nồng độ o nồng độ chất phân tích được thêm vào mẫu; C C bất kỳ, nếu đạt được RSD không vượt quá ½ 1 là nồng độ chất phân tích trong mẫu; C2 là RSDH là đạt yêu cầu (RSDH là độ lệch chuẩn nồng độ chất phân tích trong mẫu đã được tương đối tính toán được từ phương trình 1 – 0,5lgC thêm chuẩn. Độ đúng của phương pháp F-AAS Horwitz: RSDH = 2 với C là nồng độ xác định Zn trong sáu mẫu thịt cá lựa chọn được biểu diễn bằng phân số [12]). được ở Bảng 4. 3.3. Độ đúng của phương pháp Bảng 4: Kết quả đánh giá độ đúng của phương pháp F-AAS xác định Zn trong mẫu thịt cá Nồng độ Zn trong Nồng độ Zn thêm Nồng độ Zn sau khi Độ thu hồi Mẫu mẫu (ppm) vào mẫu (ppm) thêm vào mẫu (ppm) (Rev, %) CĐ1 5,576 10 15,197 96 CB1 7,452 10 16,995 95 CH1 3,868 10 13,496 96 CM1 8,183 10 18,714 105 CN1 9,000 10 19,397 104 Cb1 8,238 10 18,006 98 Từ kết quả ở Bảng 4 cho thấy, phương pháp nhận yb là giá trị của y khi C = 0, suy ra yb = a và đạt được độ đúng tốt với độ thu hồi từ 95  Sb = Sy (độ lệch chuẩn của tín hiệu đo – độ hấp 105%. thụ quang) với Sy được tính theo công thức sau n 3.4. Giới hạn pháp hiện (LOD) và giới hạn 2 định lượng (LOQ)  yi Y i [11]: i 1 ; Ở Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp SSb y n 2 phân tích được xác định theo quy tắc “3” [11]. đây, yi là giá trị thực nghiệm của y và Yi là các Theo quy tắc này, giới hạn phát hiện được tính giá trị tính từ phương trình đường chuẩn. Từ như sau: y = y + 3 hay y = y + 3S , trong b b b phương trình đường chuẩn, biến đổi sẽ tính đó, y là tín hiệu ứng với giới hạn phát hiện. được LOD theo công thức sau: LOD = 3Sy/b. Biết tín hiệu y sẽ tính được giới hạn phát hiện Với b là độ dốc của đường chuẩn. từ phương trình đường chuẩn y = a + bC, do đó Giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp LOD = (y – a)/b; yb là tín hiệu mẫu trắng; b phân tích được tính theo công thức sau: LOQ = (hoặc Sb) là độ lệch chuẩn của tín hiệu mẫu trắng. 10Sy/b 3,3 LOD. Kết quả tính toán LOD và Có thể xác định yb và Sb như sau: tiến hành thí LOQ của phương pháp được trình bày ở Bảng nghiệm để thiết lập phương trình đường chuẩn y 5. = a + bC. Từ đó xác định yb và Sb bằng cách chấp Bảng 5. Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn y = a + bx Các giá trị LOD LOQ b a S R Kim loại y (ppm) (ppm) Zn 0,431 ± 0,009 0,019 ± 0,005 0,009 0,999 0,06 0,20 63
5. Kết quả cho thấy, phương pháp F-AAS đạt được 1. Lê Huy Bá. Độc học môi trường cơ bản, LOD khá thấp đối với Zn (0,06 ppm). Từ đó xác Nxb ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2008. định được LOQ là 0,20 ppm. Kết hợp với các kết 2. Phạm Luận. Phương pháp phân tích phổ quả xây dựng đường chuẩn ở trên (mục 3.1), có nguyên tử, Nxb ĐHQG Hà Nội, 2006. thể cho rằng, đường chuẩn phù hợp để định lượng 3. Phạm Luận. Những vấn đề cơ sở của các kỹ Zn trong các mẫu cá khảo sát. thuật xử lý mẫu phân tích, Nxb ĐHTHQG Hà 3.5. Hàm lượng kẽm trong thịt một số loài cá Nội, 1999. Các kết quả về hàm lượng Zn trong thịt một 4. Nguyễn Mậu Thành. Xác định, đánh giá số loài cá ở khu vực sông Gianh thuộc địa hàm lượng chì và đồng trong trong nghêu ở bàn huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình khu vực sông Gianh bằng phương pháp F-AAS, qua 2 đợt khảo sát ở Hình 2 cho thấy: Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Hội Hóa học 9.5 §ît 1 Việt Nam, số 4(36), tr.1-5, 2016. 9.0 §ît 2 8.5 5. Nguyễn Mậu Thành, Nguyễn Đình Luyện. 8.0 7.5 Phân tích, đánh giá hàm lượng một số kim loại 7.0 trong thịt cá lóc (Channa maculata) nuôi ở khu 6.5 6.0 vực xã Ngư Thủy Bắc, huyện Lệ Thủy, tỉnh 5.5 Quảng Bình, Tạp chí Hóa học, số 3e12 55, tr 5.0 4.5 85-89, 2017. Hµm l­îng Zn (mg/kg) Zn l­îng Hµm 4.0 3.5 6. Nguyễn Mậu Thành, Nguyễn Thị Nhàn. 3.0 C§ CB CH CM CN Cb Phân tích, đánh giá hàm lượng đồng và kẽm C¸c loµi c¸ trong lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.) Hình 2. Hàm lượng Zn trong thịt các loài cá ở Harms) ở thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng sông Gianh Bình bằng phương pháp F-AAS, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, tập 24, số 4A, tr.162 Hàm lượng Zn trong thịt các loài cá khác nhau – 167, 2019. không nhiều giữa 2 đợt khảo sát, dao động 7. Bộ Y Tế. Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT, trong khoảng 3,803 ÷ 9,000 ppm (mg/kg tươi). “Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và Hàm lượng Zn trung bình trong các mẫu thịt cá hoá học trong thực phẩm”, Hà Nội, 2007. qua 2 đợt khảo sát là 7,058 ppm tươi (n 12) 8. AOAC International (2012). AOAC Guidelines và hàm lượng đó nằm trong phạm vi cho phép for Single Laboratory Validation of Chemical theo Quyết định 46/2007/QĐ-BYT của Bộ Y tế Methods for Dietary Supplements and Botanicals. quy định về giới hạn tối đa cho phép của chất ô 9. AOAC International (1995). Official nhiễm trong thực phẩm (quy định hàm lượng Methods of Analysis of the Association of Zn ≤ 100 mg/kg) [7]. Official Analytical Chemists, 16th ed., 4. KẾT LUẬN (Arlington, Virginia). Phương pháp F-AAS là phương pháp thích hợp 10. Horwitz W., Albert R.,. The Concept of để xác định hàm lượng kẽm trong các mẫu thịt Uncertainty as Applied to Chemical cá. Phương pháp có giới hạn phát hiện thấp, độ Measurement, Analyst 122. 615-617, 1997. đúng và độ lặp lại tốt. 11. Miller J. C., Miller J. N., Statistics and Hàm hượng kẽm trong thịt của sáu loài cá ở Chemometrics for Analytical Chemistry, Ed. khu vực sông Gianh nằm trong khoảng 3,803 6th, Pearson Education Limited, England, 2010. ÷ 9,000 mg/kg tươi và dưới mức cho phép 12. Farkas, A., Salanki, J., & Varanka, I.,. theo quy định hiện hành của Bộ Y tế về giới Heavy metal concentrations in fish of Lake hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hoá học trong Balaton. Lakes and Reservoirs: Research and thực phẩm. Management, 5, 271-279, 2000. doi: TÀI LIỆU THAM KHẢO 10.1046/j.1440-1770.2000.00127. 64