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
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
chỉ ra rằng, hàm lượng các chất ô nhiễm tích
lũy trong sinh vật thường phản ánh về chất
lượng môi trường. Nhiều nghiên cứu trên thế
giới đã cho thấy, cá là một trong số các loài
sinh vật được quan tâm nghiên cứu về mức tích
lũy các kim loại, trong đó có kẽm [12].
Sông Gianh là con sông chảy trên địa phận
tỉnh Quảng Bình, bắt nguồn từ khu vực ven núi
Cô Pi cao 2017 mét thuộc dãy Trường Sơn,
chảy qua các huyện Minh Hóa, Tuyên Hoá,
Quảng Trạch, Ba Đồn, Bố Trạch, để đổ ra biển
Đông ở Cửa Gianh. Đây là con sông lớn nhất
trong số 5 con sông của tỉnh, có giá trị lớn về
mặt kinh tế xã hội cho tỉnh. Song song với việc
khai thác những tiềm năng từ dòng sông Gianh
thì vấn đề môi trường ở đây cũng cần được
quan tâm. Đặc biệt, hệ thống sông Gianh tiếp
nhận nước thải sinh hoạt, nông nghiệp và
công nghiệp đang hoạt động như: Nhà máy xi
măng Sông Gianh, nhà máy xi măng Văn
Hoá, nhà máy gạch - ngói tuynel, nhà máy
phân lân vi sinh Sông Gianh, nhà máy khai
thác đất cao lanh,…, đe doạ gây ô nhiễm
Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ
nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) được nhiều quốc
gia trên thế giới thừa nhận là một phương
pháp chuẩn, đã và đang được ứng dụng rộng
rãi để xác định hàm lượng vết các kim loại
(trong đó có Zn) ở các đối tượng mẫu môi
trường khác nhau như: nước, trầm tích, sinh
vật... [2].Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có
nghiên cứu nào về xác định hàm lượng Zn
trong các loài cá ở sông Gianh. Vì vậy, trong
bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả
60
nghiên cứu xác định hàm lượng Zn trong thịt
một số loài cá ở khu vực sông Gianh chảy
qua địa phận huyện Quảng Trạnh, tỉnh
Quảng Bình bằng phương pháp F-AAS.
2. THỰC NGHIỆM
thức ăn bao gồm rong tảo, rau xanh, côn
trùng, giáp xác và thức ăn viên, ký hiệu là
CNi; Cá bơn (Soleidae) thân bẹt sống ở tầng
nước đáy thức ăn của chúng là các loài động
vật giáp xác nhỏ và các loài động vật không
xương sống, ký hiệu là Cbi ; trong đó: i = 1
2 (thứ tự đợt lấy mẫu).
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất
Các ống nghiệm, cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình
định mức; cân phân tích, bếp điện, máy xay mẫu
chuyên dụng, bộ dao mổ y tế làm bằng inox
được dùng để tách thịt ra khỏi xương cá; các
micropipette và pipete (Eppendorf). Máy quang
phổ hấp thụ nguyên tử Zeenit 700P của hãng
Analytika Jena (Đức).
Mẫu cá được chuyển ngay về phòng thí
nghiệm sau khi thu được. Mẫu được xử lý sơ
bộ trước khi tiến hành phân tích: Rửa sạch
bằng nước cất nhiều lần, sau đó dùng dao inox
tách lấy phần thịt. Tiến hành phân hủy mẫu
theo phương pháp tro hóa khô [3, 4, 6]: Phần thịt
cá được xay nhuyễn, rồi được vô cơ hóa như
sau: Đưa lên trên cân phân tích một lượng mẫu
chính xác (lượng cân dao động trong khoảng 3
5 gam); cho vào cốc nung có nắp, thêm 5 mL
HNO3 65% và 5 mL Mg(NO3)2 5%; khuấy đều
rồi đun nhẹ trên bếp điện đến than đen. Chuyển
cốc nung chứa mẫu vào lò nung, nung ở nhiệt
độ 4500C trong vòng 8 giờ; lấy mẫu ra khỏi lò,
để nguội và thấm ướt tro bằng một ít nước cất
và lặp lại quá trình trên đến khi thu được tro
trắng [4]. Chuyển mẫu sang cốc thủy tinh bằng
HNO3 2 M, đun đến cạn để đuổi hết lượng axit
dư. Dùng 1 mL HNO3 0,5 M để hòa tan mẫu
và chuyển định lượng vào bình định mức dung
tích 50 mL, định mức bằng nước cất, được
Các hóa chất sử dụng đều là loại tinh khiết
(PA) của hãng Merck (Đức): Dung dịch chuẩn
gốc kẽm (1000 ± 2 ppm) chuyên dùng cho
phép đo AAS, axit HNO3 65% và Mg(NO3)2
... Nước để pha chế hóa chất và rửa dụng cụ là
nước cất hai lần.
2.2. Lấy mẫu, xử lý mẫu
Các mẫu cá được thu thập bằng cách dùng các
ngư cụ đánh bắt (lưới, chèo, chài, vợt,...) tại
nhiều địa điểm trên sông Gianh chảy qua địa
phận huyện Quảng Trạch (đoạn từ thôn Phù
Ninh xã Quảnh Thanh đến tổ dân phố Nam
phường Quảng Thuận với chiều dài khoảng
14,5 km), vào 2 đợt (đợt 1: 16 18/8/2019; đợt
2: 19 21/10/2019). Mỗi đợt gồm 6 mẫu được
phân loại theo kích cỡ từ nhỏ đến lớn theo
chiều dài của các loài cá, mỗi mẫu gồm 5 12
cá thể tùy theo loài và các mẫu thu được là
mẫu tổ hợp.
dung dịch phân tích [3, 5, 8, 9]
.
2.3. Phương pháp phân tích
Để xác định Zn trong mẫu thịt cá, áp dụng
phương pháp F-AAS và chấp nhận những điều
kiện hoạt động của thiết bị đã được công bố ở
[2] (Bảng 1).
Đặc tính và ký hiệu các mẫu cá: Cá đục
(Sillaginidae) nước ngọt, sống ở tầng đáy,
thường ăn nhiều loại giun nhiều tơ và động vật
giáp xác, ký hiệu là CĐi; Cá bống (Gobiodei)
sống ở tầng đáy, thiên ăn những động vật chủ
yếu là giáp xác, cá nhỏ và động vật thủy sinh
ở tầng đáy, ký kiệu là CBi; Cá hanh (Tinca
tinca) chủ yếu kiếm ăn ban đêm với thức ăn là
tảo và nhiều chủng loại động vật không
xương sống ở tầng đáy mà nó có thể tự kiếm
được, ký hiệu là CHi; Cá móm (Gerreidae)
sống thành từng đàn, len lỏi kiếm ăn chủ yếu
ở tầng trung và đáy, được ký hiệu là CMi; Cá
nâu (Scatophagus argus) thường sống ở độ
sâu 1 4 m nước, cá ăn tạp thiên về thực vật,
Bảng 1: Điều kiện hoạt động của phương
pháp F-AAS xác định Zn
Thông số
λ (nm)
Zn
213,9
Khe đo (mm)
Chiều cao buner
Cường độ đèn (mA)
Hỗn hợp khí đốt
Kiểu đèn
0,5
6
4,0
C2H2- KK
Catot rỗng kẽm
Thời gian chờ (s)
Thời gian đo (s)
5
3
61
Hàm lượng Zn trong các mẫu được định lượng
theo phương pháp đường chuẩn: phương trình
đường chuẩn có dạng y a bx, trong đó a là
đoạn cắt trên trục tung và b là độ dốc, y và x
tương ứng là độ hấp thụ quang và nồng độ của
Zn trong dung dịch phân tích. Trường hợp độ
hấp thụ quang của mẫu lớn hơn điểm cực đại
của đường chuẩn, cần pha loãng mẫu với hệ số
pha loãng phù hợp để đưa đô hấp thụ quang
của mẫu vào vùng đường chuẩn (hay khoảng
tuyến tính). Hàm lượng Zn trong mẫu được
tính theo khối lượng tươi mg/kg hay ppm, theo
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn
Để khảo sát khoảng tuyến tính, tiến hành đo độ
hấp thụ quang của các dung dịch chuẩn Zn, rồi
xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ
hấp thụ quang (A) và nồng độ dung dịch chuẩn
(C), theo nguyên tắc của phương pháp bình
phương tối thiểu, sử dụng công cụ Data
Analysis của phần mềm Microsoft - Excel
2013 và phần mềm Origin 8.5. Kết quả ở Bảng
2 và Hình1 cho thấy: Phương trình có dạng: y
= (0,019 ± 0,005) + (0,431 ± 0,009) x, với y là
độ hấp thụ quang và x là hàm lượng Zn (ppm).
Trong khoảng nồng độ C = 0,005 ÷ 1 ppm,
giữa y và x có tương quan tuyến tính tốt với R2
0,997.
([C]2 [C]1 )d f 50
[5]
công thức
:
,
C
m
trong đó, [C]2 là nồng độ Zn trong dung dịch
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
0.40
Zn
3.2. Độ lặp lại của phương pháp
Tiến hành phân tích Zn trong sáu mẫu thịt cá
lấy ở đợt một, mỗi mẫu được phân tích lặp lại
3 lần (n 3), thu được kết quả ở Bảng 3.
y (0,019 0,005) (0,431 0,009)X
2
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
R
= 0,997
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 RSDH
(%)
6,2
Mẫu
Lần 1
5,576
7,452
3,868
8,183
9,000
8,238
Lần 2
5,468
7,348
3,759
8,267
8,896
8,074
Lần 3
5,685
7,462
3,856
8,095
9,117
8,401
Trung bình ± SD
RSD (%)
1,9
CĐ1
CB1
CH1
CM1
CN1
Cb1
5,576 ± 0,109
7,421 ± 0,063
3,828 ± 0,060
8,182 ± 0,086
9,004 ± 0,111
8,238 ± 0,164
0,9
5,9
1,6
6,5
1,1
5,8
1,2
5,7
2,0
5,8
62
(a)
SD: Độ lệch chuẩn (n = 3); RSD: Độ lệch
chuẩn tương đối (n = 3); RSDH: Độ lệch chuẩn
tương đối tính theo phương trình Horwitz [11]
Độ đúng của phương pháp phân tích bất kỳ
được xác định thông qua độ thu hồi (Recovery)
[11]
.
theo
công
C2 C
Co
thức
:
Kết quả ở Bảng 3 cho thấy, phương pháp F-
AAS đạt được độ lặp lại tốt với RSD < 2,0%.
Người ta cho rằng, khi xác định những nồng độ
C bất kỳ, nếu đạt được RSD không vượt quá ½
RSDH là đạt yêu cầu (RSDH là độ lệch chuẩn
tương đối tính toán được từ phương trình
Horwitz: RSDH = 21 – 0,5lgC với C là nồng độ
được biểu diễn bằng phân số [12]).
Rev(%)
1 100. Trong đó, C0 là
nồng độ chất phân tích được thêm vào mẫu; C1
là nồng độ chất phân tích trong mẫu; C2 là
nồng độ chất phân tích trong mẫu đã được
thêm chuẩn. Độ đúng của phương pháp F-AAS
xác định Zn trong sáu mẫu thịt cá lựa chọn
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
mẫu (ppm)
5,576
Nồng độ Zn thêm
Nồng độ Zn sau khi
thêm vào mẫu (ppm)
15,197
Độ thu hồi
Mẫu
vào mẫu (ppm)
(Rev, %)
96
CĐ1
CB1
CH1
CM1
CN1
Cb1
10
10
10
10
10
10
7,452
16,995
95
3,868
13,496
96
8,183
18,714
105
104
98
9,000
19,397
8,238
18,006
Từ kết quả ở Bảng 4 cho thấy, phương pháp
đạt được độ đúng tốt với độ thu hồi từ 95
105%.
nhận yb là giá trị của y khi C = 0, suy ra yb = a và
Sb = Sy (độ lệch chuẩn của tín hiệu đo – độ hấp
thụ quang) với Sy được tính theo công thức sau
n
3.4. Giới hạn pháp hiện (LOD) và giới hạn
định lượng (LOQ)
2
y Y
i
i
[11]
i 1
:
;
Ở
S b S y
Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp
phân tích được xác định theo quy tắc “3” [11]
n 2
.
đây, yi là giá trị thực nghiệm của y và Yi là các
giá trị tính từ phương trình đường chuẩn. Từ
phương trình đường chuẩn, biến đổi sẽ tính
được LOD theo công thức sau: LOD = 3Sy/b.
Với b là độ dốc của đường chuẩn.
Theo quy tắc này, giới hạn phát hiện được tính
như sau: y = yb + 3 hay y = yb + 3Sb, trong
đó, y là tín hiệu ứng với giới hạn phát hiện.
Biết tín hiệu y sẽ tính được giới hạn phát hiện
từ phương trình đường chuẩn y = a + bC, do đó
LOD = (y – a)/b; yb là tín hiệu mẫu trắng; b
(hoặc Sb) là độ lệch chuẩn của tín hiệu mẫu trắng.
Có thể xác định yb và Sb như sau: tiến hành thí
nghiệm để thiết lập phương trình đường chuẩn y
= a + bC. Từ đó xác định yb và Sb bằng cách chấp
Giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp
phân tích được tính theo công thức sau: LOQ =
10Sy/b 3,3 LOD. Kết quả tính toán LOD và
LOQ của phương pháp được trình bày ở Bảng
5.
Bảng 5. Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn y = a + bx
Các giá trị
Kim loại
Zn
LOD
(ppm)
0,06
LOQ
b
a
Sy
R
(ppm)
0,20
0,431 ± 0,009
0,019 ± 0,005
0,009
0,999
63
Kết quả cho thấy, phương pháp F-AAS đạt được
LOD khá thấp đối với Zn (0,06 ppm). Từ đó xác
định được LOQ là 0,20 ppm. Kết hợp với các kết
quả xây dựng đường chuẩn ở trên (mục 3.1), có
thể cho rằng, đường chuẩn phù hợp để định lượng
Zn trong các mẫu cá khảo sát.
1. Lê Huy Bá. Độc học môi trường cơ bản,
Nxb ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2008.
2. Phạm Luận. Phương pháp phân tích phổ
nguyên tử, Nxb ĐHQG Hà Nội, 2006.
3. Phạm Luận. Những vấn đề cơ sở của các kỹ
thuật xử lý mẫu phân tích, Nxb ĐHTHQG Hà
Nội, 1999.
3.5. Hàm lượng kẽm trong thịt một số loài cá
Các kết quả về hàm lượng Zn trong thịt một
số loài cá ở khu vực sông Gianh thuộc địa
bàn huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình
qua 2 đợt khảo sát ở Hình 2 cho thấy:
4. Nguyễn Mậu Thành. Xác định, đánh giá
hàm lượng chì và đồng trong trong nghêu ở
khu vực sông Gianh bằng phương pháp F-AAS,
Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Hội Hóa học
Việt Nam, số 4(36), tr.1-5, 2016.
9.5
9.0
§ît 1
§ît 2
5. Nguyễn Mậu Thành, Nguyễn Đình Luyện.
Phân tích, đánh giá hàm lượng một số kim loại
trong thịt cá lóc (Channa maculata) nuôi ở khu
vực xã Ngư Thủy Bắc, huyện Lệ Thủy, tỉnh
Quảng Bình, Tạp chí Hóa học, số 3e12 55, tr
85-89, 2017.
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
6. Nguyễn Mậu Thành, Nguyễn Thị Nhàn.
Phân tích, đánh giá hàm lượng đồng và kẽm
trong lá cây đinh lăng (Polyscias fruticosa (L.)
Harms) ở thành phố Đồng Hới tỉnh Quảng
Bình bằng phương pháp F-AAS, Tạp chí phân
tích Hóa, Lý và Sinh học, tập 24, số 4A, tr.162
– 167, 2019.
C§
CB
CH
CM
CN
Cb
C¸c loµi c¸
Hình 2. Hàm lượng Zn trong thịt các loài cá ở
sông Gianh
Hàm lượng Zn trong thịt các loài cá khác nhau
không nhiều giữa 2 đợt khảo sát, dao động
trong khoảng 3,803 ÷ 9,000 ppm (mg/kg tươi).
Hàm lượng Zn trung bình trong các mẫu thịt cá
qua 2 đợt khảo sát là 7,058 ppm tươi (n 12)
và hàm lượng đó nằm trong phạm vi cho phép
theo Quyết định 46/2007/QĐ-BYT của Bộ Y tế
quy định về giới hạn tối đa cho phép của chất ô
nhiễm trong thực phẩm (quy định hàm lượng
7. Bộ Y Tế. Quyết định số 46/2007/QĐ-BYT,
“Quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và
hoá học trong thực phẩm”, Hà Nội, 2007.
8. AOAC International (2012). AOAC Guidelines
for Single Laboratory Validation of Chemical
Methods for Dietary Supplements and Botanicals.
9. AOAC International (1995). Official
Methods of Analysis of the Association of
Official Analytical Chemists, 16th ed.,
(Arlington, Virginia).
Zn ≤ 100 mg/kg) [7]
.
4. KẾT LUẬN
10. Horwitz W., Albert R.,. The Concept of
Uncertainty as Applied to Chemical
Measurement, Analyst 122. 615-617, 1997.
11. Miller J. C., Miller J. N., Statistics and
Chemometrics for Analytical Chemistry, Ed.
6th, Pearson Education Limited, England, 2010.
12. Farkas, A., Salanki, J., & Varanka, I.,.
Heavy metal concentrations in fish of Lake
Balaton. Lakes and Reservoirs: Research and
Management, 5, 271-279, 2000. doi:
10.1046/j.1440-1770.2000.00127.
Phương pháp F-AAS là phương pháp thích hợp
để xác định hàm lượng kẽm trong các mẫu thịt
cá. Phương pháp có giới hạn phát hiện thấp, độ
đúng và độ lặp lại tốt.
Hàm hượng kẽm trong thịt của sáu loài cá ở
khu vực sông Gianh nằm trong khoảng 3,803
÷ 9,000 mg/kg tươi và dưới mức cho phép
theo quy định hiện hành của Bộ Y tế về giới
hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hoá học trong
thực phẩm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
64
5 trang
11260
Free
Bạn đang xem tài liệu "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", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- xac_dinh_ham_luong_kem_trong_mot_so_loai_ca_o_khu_vuc_song_g.pdf
