ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÔ NGỌC NỮ

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG Cu, Pb, Cd, Ni
TRONG CÁC NGUỒN NƯỚC MẶT Ở THỊ XÃ HƯƠNG THỦY
TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH
Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGÔ VĂN TỨ

HUẾ, năm 2018

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng
tác giả cho phép sử dụng và chưa được công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.

Tác giả luận văn
Ngô Ngọc Nữ

ii


Lời Cảm Ơn

Với

lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo

PGS.TS Ngô Văn Tứ, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế đã tận tình hướng
dẫn, tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành luận văn này.
Cảm ơn quý thầy cô giáo khoa Hóa học, phòng Đào tạo Sau Đại học,
Trường Đại học Sư phạm và các thầy trường Đại học Khoa học đã giảng dạy và
giúp đỡ tôi trong thời gian học cao học.
Cảm ơn ban lãnh đạo và cán bộ Trung tâm Kiểm nghiệm Thuốc, Mỹ phẩm,
Thực phẩm Thừa Thiên Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian
làm việc tại trung tâm để thực hiện đề tài này.
Xin cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong
suốt quá trình học tập và làm luận văn.
Huế, tháng 09 năm 2018
Tác giả luận văn

Ngô Ngọc Nữ

iii
iii


MỤC LỤC
Trang phụ bìa...................................................................................................................... i

Lời cam đoan...................................................................................................................... ii
Lời cảm ơn......................................................................................................................... iii
Mục lục................................................................................................................................ 1
Danh mục các kí hiệu và các chữ viết tắt..................................................................... 3
Danh mục các bảng........................................................................................................... 4
Danh mục các hình............................................................................................................5
MỞ ĐẦU..............................................................................................................................6
NỘI DUNG......................................................................................................................... 8
Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT......................................................................8
1.1. Tổng quan về địa lý thị xã Hương Thủy và các nguồn nước mặt tại thị xã..8
1.1.1. Giới thiệu sơ lược về thị xã Hương Thủy.......................................................... 8
1.1.2. Giới thiệu các nguồn nước mặt tại thị xã Hương Thủy................................. ...9
1.2. Sơ lược về nguyên tố đồng, chì, cadimi, niken................................................. 10
1.2.1. Sơ lược về nguyên tố đồng................................................................................10
1.2.2. Sơ lược về nguyên tố chì....................................................................................13
1.2.3. Sơ lược về nguyên tố cadimi............................................................................. 16
1.2.4. Sơ lược về nguyên tố niken............................................................................... 18
1.3. Giới thiệu phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).................... 20
1.3.1. Nguyên tắc của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)............20
1.3.2. Trang bị của phép đo.......................................................................................... 21
1.3.3. Các kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu........................................................................22
1.3.4. Một số yếu tố ảnh hưởng và biện pháp khắc phục trong phép đo AAS.......24
1.3.5. Phạm vi ứng dụng của phép đo AAS............................................................... 26
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................27
2.1. Nội dung nghiên cứu...............................................................................................27
2.2. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................... 27
2.2.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu................................................................................ 27

1



2.2.2. Chuẩn bị mẫu phân tích ......................................................................................…...28
2.2.3. Phương pháp định lượng......................................................................................... ...29
2.2.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp...................................................................... 29
2.2.5. Xử lí số liệu thực nghiệm........................................................................................... 32
2.3. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất........................................................................................... 35
2.3.1. Thiết bị và dụng cụ .................................................................................................... 35
2.3.2. Hóa chất....................................................................................................................... 35
2.4. Kỹ thuật đo phổ hấp thụ nguyên tử........................................................................... 36
2.4.1. Các thông số máy đo AAS......................................................................................... 36
2.4.2. Cách tiến hành đo độ hấp thụ của các Me............................................................... 37
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..........................................................................38
3.1. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định
hàm lượng đồng, chì, cacdimi, niken……………………………….…….…………38
3.1.1. Xây dựng đường chuẩn xác định Cu, Pb, Cd, Ni....................................................38
3.1.2. Khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo............................. 40
3.1.3. Độ lặp lại ..................................................................................................................... 41
3.1.4. Độ đúng ....................................................................................................................... 42
3.2. Xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni trong các mẫu nước mặt……….…….….43
3.3. Đánh giá, so sánh hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni trong các mẫu nước
mặt ……………………………………………………………..……………………..43
3.3.1. Đánh giá hàm lượng Cu trong nước mặt ở từng sông, hồ................................... 43
3.3.2. Đánh giá hàm lượng Pb trong nước mặt ở từng sông, hồ....................................47
3.3.3. Đánh giá hàm lượng Cd trong nước mặt ở từng sông, hồ................................... 51
3.3.4. Đánh giá hàm lượng Ni trong nước mặt ở từng sông, hồ....................................55
3.3.5. So sánh hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni trong nước mặt ở các sông, hồ.................... 59
3.3.6. So sánh hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni trong nước mặt ở các sông, hồ với tiêu
chuẩn nước mặt.......................................................................................................................... 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 69

PHỤ LỤC
2


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Tiếng Việt

Tiếng Anh

Ký hiệu viết tắt

1

Biên giới tin cậy

Confidence limit



2

Cadimi

Cadmium

Cd

3


Chì

Lead

Pb

4

Đèn catot rỗng

Hollow Cathode Lamp

HCL

5

Độ hấp thụ quang

Absorbance

A

6

Độ lệch chuẩn

Standard Deviation

S


7

Độ lệch chuẩn tương

Relative Standard

RSD

đối

Deviation

8

Độ thu hồi

Recovery

Rev

9

Đồng

Copper

Cu

10


Giới hạn định lượng

Limit of Quantitation

LOQ

11

Giới hạn phát hiện

Limit of Detection

LOD

12

Hiệp hội các nhà hóa

Association of Official

AOAC

phân tích chính thống

Analytical Chemits

13

Kim loại


Metal

Me

14

Niken

Nickel

Ni

15

Phần tỷ

Part per billion

ppb

16

Phần triệu

Part per million

ppm

17


Quang phổ hấp thụ

Atomic Absorption

AAS

nguyên tử

Spectrometry

Quang phổ hấp thụ

Graphite Furnace Atomic

nguyên tử lò graphite

Absorption Spectrometry

Quang phổ hấp thụ

Flame Atomic Absorption

nguyên tử ngọn lửa

Spectrometry

18
19


3

GF-AAS
F-AAS


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

2.1

Bố trí thí nghiệm theo bài toán ANOVA 2 chiều

33

2.2

Kết quả phân tích ANOVA 2 chiều

33

2.3

Các thông số máy tối ưu để xác định Cu, Pb, Cd, Ni

36


3.1

Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ A vào nồng độ CuII

38

3.2

Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ A vào nồng độ PbII

39

3.3

Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ A vào nồng độ CdII

39

3.4

Sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ A vào nồng độ NiII

40

3.5

Các giá trị a, b, Sy, LOD, LOQ tính từ phương trình đường chuẩn

41


3.6

Kết quả độ lặp lại của Cu, Pb, Cd, Ni

41

3.7

Kết quả kiểm tra độ đúng của phương pháp đo AAS

42

3.8

Kết quả phân tích ANOVA 2 chiều của sự biến động hàm lượng

44

Cu trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.9

Độ lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của hàm

45

lượng Cu trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.10

Kết quả phân tích ANOVA 2 chiều của sự biến động hàm lượng


48

Pb trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.11

Độ lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của hàm

50

lượng Pb trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.12

Kết quả phân tích ANOVA 2 chiều của sự biến động hàm lượng

51

Cd trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.13

Độ lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của hàm

53

lượng Cd trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.14

Kết quả phân tích ANOVA 2 chiều của sự biến động hàm lượng

55


Ni trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.15

Độ lệch nhỏ nhất và độ lệch giữa các giá trị trung bình của hàm

57

lượng Ni trong nước mặt ở từng sông, hồ của thị xã Hương Thủy
3.16

Hàm lượng Cu trung bình theo vị trí và thời gian lấy mẫu.

59

3.17

Hàm lượng Pb trung bình theo vị trí và thời gian lấy mẫu.

61

4


3.18

Hàm lượng Cd trung bình theo vị trí và thời gian lấy mẫu.

62


3.19

Hàm lượng Ni trung bình theo vị trí và thời gian lấy mẫu.

63

3.20

Kết quả so sánh hàm lượng Cu trong nước mặt tại các sông, hồ ở

65

thị xã Hương Thủy với tiêu chuẩn nước mặt
3.21

Kết quả so sánh hàm lượng Pb trong nước mặt tại các sông, hồ ở

65

thị xã Hương Thủy với tiêu chuẩn nước mặt
3.22

Kết quả so sánh hàm lượng Cd trong nước mặt tại các sông, hồ ở

66

thị xã Hương Thủy với tiêu chuẩn nước mặt
3.23

Kết quả so sánh hàm lượng Ni trong nước mặt tại các sông, hồ ở


66

thị xã Hương Thủy với tiêu chuẩn nước mặt
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1

Bản đồ hành chính thị xã Hương Thủy

8

1.2

Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử

22

2.1

Sơ đồ lấy mẫu nước mặt tại thị xã Hương Thủy

28

3.1


Đồ thị đường chuẩn xác định CuII

38

3.2

Đồ thị đường chuẩn xác định PbII

39

3.3

Đồ thị đường chuẩn xác định CdII

40

3.4

Đồ thị đường chuẩn xác định NiII

40

3.5

Biểu đồ biểu diễn sự biến động của hàm lượng Cu trung bình

60

trong nước mặt ở từng sông, hồ theo các đợt lấy mẫu khác nhau

3.6

Biểu đồ biểu diễn sự biến động của hàm lượng Pb trung bình

61

trong nước mặt ở từng sông, hồ theo các đợt lấy mẫu khác nhau
3.7

Biểu đồ biểu diễn sự biến động của hàm lượng Cd trung bình

62

trong nước mặt ở từng sông, hồ theo các đợt lấy mẫu khác nhau
3.8

Biểu đồ biểu diễn sự biến động của hàm lượng Ni trung bình
trong nước mặt ở từng sông, hồ theo các đợt lấy mẫu khác nhau

5

64


MỞ ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá đối với sự sống của con người
cũng như mọi sinh vật trên trái đất. Nước vừa là môi trường vừa là nguyên liệu cho
các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ… Ô nhiễm môi trường
nước có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc do các hoạt động của con người tạo ra.
Thực tế, trong quá trình phát triển kinh tế, đô thị hóa và tăng dân số quá nhanh đã

làm cho môi trường nước ngày càng ô nhiễm, không chỉ ở những thành phố lớn mà
cả ở những vùng nông thôn đang phát triển.
Thị xã Hương Thủy nằm về phía Đông Nam, sát thành phố Huế, trên địa bàn
thị xã có có hệ thống sông ngòi phân bố đều với các sông lớn như sông Lợi Nông,
sông Như Ý, sông Đại Giang, sông Phù Bài, sông Vực. Ngoài các sông tự nhiên, thị
xã Hương Thủy còn có các hồ nhân tạo như: Hồ Châu Sơn và Hồ Phù Bài. Đặc biệt
trên địa bàn Hương Thủy có Khu công nghiệp Phú Bài là trọng điểm công nghiệp
của tỉnh Thừa Thiên Huế trong quá trình hoạt động đã ảnh hưởng đến môi trường
nơi đây. Ngoài ra, nhà máy xử lí rác thải Thủy Phương nơi thu gom và xử lí hàng
trăm tấn rác thải của tỉnh Thừa Thiên Huế mỗi ngày cùng với cụm công nghiệp
Thủy Phương trong quá trình hoạt động đã xả ra nguồn nước thải chưa xử lí đạt
chuẩn xuống hệ thống sông ngòi trên địa bàn thị xã [33].
Nguồn nước mặt tại thị xã Hương Thủy được người dân sử dụng chủ yếu vào
sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Khi nguồn nước bị ô nhiễm sẽ gây hại
tới sức khỏe con người thông qua chuỗi thức ăn. Kim loại nặng như Cu, Ni, Cd, Pb
thường không tham gia hoặc ít tham gia vào quá trình sinh hóa của các sinh vật mà
tích lũy trong cơ thể sinh vật và có thể là nguyên nhân gây ra các bệnh như ung thư,
quái thai, vô sinh [13]. Vì vậy, việc phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm các kim
loại nặng trong môi trường nước để phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội
trong khu vực này là vấn đề đang được quan tâm hiện nay.
Có rất nhiều phương pháp xác định hàm lượng các kim loại nặng như
phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp phổ UV - Vis, phương pháp cực
phổ, phương pháp điện phân, phương pháp sắc kí. Trong đó, phương pháp phổ hấp

6


thụ nguyên tử là một trong những phương pháp phân tích hiện đại đang được áp
dụng tại nhiều phòng thí nghiệm để xác định lượng vết các kim loại nặng trong các
mẫu môi trường (đất, trầm tích, sinh vật, nước tự nhiên và nước thải…) vì phương

pháp này có nhiều ưu điểm như có độ chính xác cao, giới hạn phát hiện thấp, độ
nhạy và độ chọn lọc cao, là một trong những phương pháp chuẩn phân tích để xác
định lượng vết các kim loại độc [1], [5].
Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài:“Phân tích và đánh giá hàm
lượng Cu, Pb, Cd, Ni trong các nguồn nước mặt ở thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa
Thiên Huế”
Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu những nội dung chính sau:
+ Xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd, Ni trong các nguồn nước mặt ở thị xã
Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên
tử (AAS).
+ Đánh giá mức độ ô nhiễm Cu, Pb, Cd, Ni trong các mẫu nước mặt, so sánh
với các quy định chuẩn hiện hành.

7


Chương 1. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỊA LÝ THỊ XÃ HƯƠNG THỦY VÀ CÁC NGUỒN
NƯỚC MẶT TẠI THỊ XÃ
1.1.1. Giới thiệu sơ lược về thị xã Hương Thủy
Ngày 9/2/2010, Chính phủ ban hành nghị quyết 08/NQ-CP thành lập thị xã
Hương Thủy thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế trên cơ sở toàn bộ huyện Hương Thủy,
đồng thời thành lập các phường thuộc thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế.
 Tọa độ địa lí
Từ 16o08’ đến 16o29’ vĩ bắc. Từ 107o32’ đến 107o45’ kinh đông.
Thị xã Hương Thủy có diện tích là 456 km2, dân số 100313 người, mật độ
dân số 220 người/km2 [30].
 Ranh giới hành chính [31]
-


Phía Đông giáp với huyện Phú Lộc.

-

Phía Tây giáp với thị xã Hương Trà và huyện A Lưới.

-

Phía Nam giáp với huyện Nam Đông.

-

Phía Bắc giáp với thành phố Huế và huyện Phú Vang.

 Các đơn vị hành chính [32]

Hình 1.1. Bản đồ hành chính thị xã Hương Thủy
8


Thị xã Hương Thủy có 12 đơn vị hành chính trực thuộc, bao gồm 5 phường
(phường Thủy Dương, phường Thủy Phương, phường Thủy Châu, phường Phú Bài,
và phường Thủy Lương), 7 xã (xã Thủy Bằng, xã Thủy Phù, xã Thủy Tân, xã Thủy
Thanh, xã Thủy Vân, xã Dương Hòa và xã Phú Sơn) [31].
Thị xã Hương Thủy nằm liền kề thành phố Huế, có điều kiện giao thông khá
thuận lợi: có quốc lộ 1A và đường sắt Bắc - Nam chạy qua nối Hương Thủy với các
đô thị lớn trong vùng và cả nước; có quốc lộ 49A nối Hương Thủy với vùng ven
biển, đầm phá của tỉnh về phía Đông và nối với đường Hồ Chí Minh đến các cửa
khẩu sang Lào [33].
Trên địa bàn Thị xã có sân bay quốc tế Phú Bài, ga hàng hoá đường sắt

Hương Thủy, Khu Công nghiệp Phú Bài. Hương Thủy nằm cách không xa Khu
kinh tế thương mại Chân Mây - Lăng Cô và đô thị Đà Nẵng. Đây là điều kiện thuận
lợi cho việc mở rộng giao lưu kinh tế với cả nước và hội nhập khu vực Đông Nam
Á và quốc tế [33].
Hương Thủy có đất đai màu mỡ, tài nguyên nước dồi dào, có hệ thống sông
ngòi phân bố đều trên địa bàn, hàng năm đem đến phù sa bồi đắp đất đai màu mỡ,
rất thuận lợi cho phát triển một nền nông nghiệp ven đô thị hiện đại. Những năm
gần đây, công nghiệp của thị xã đạt tốc độ tăng trưởng nhanh. Trên địa bàn thị xã có
Khu công nghiệp Phú Bài là trọng điểm kinh tế của tỉnh và cụm công nghiệp - tiểu
thủ công nghiệp Thủy Phương đã tập trung được nhiều dự án công nghiệp, nhà máy
lớn. Diện mạo của thị xã, đặc biệt là hạ tầng giao thông và hệ thống điện, nước đã
và đang thay đổi tích cực. Cùng với sự tăng trưởng kinh tế, các vấn đề đời sống xã
hội cũng không ngừng được nâng cao, lĩnh vực giáo dục, y tế được tăng cường cả
về cơ sở vật chất và chất lượng hoạt động [33].
Ngoài ra, Hương Thủy còn được tỉnh quan tâm đầu tư hình thành một số cụm
công nghiệp, làng nghề, khu du lịch, tiếp tục hoàn thiện hạ tầng đô thị Phú Bài cùng
cơ sở hạ tầng nông thôn [33].
1.1.2. Giới thiệu các nguồn nước mặt tại thị xã Hương Thủy
Trên địa phận Hương Thủy, sông Hương chảy qua các xã ở trung lưu như
Phú Sơn, Dương Hòa, Thủy Bằng (nhánh Tả Trạch), các phường, xã ở hạ lưu như

9


Thủy Dương, Thủy Phương, Thủy Châu (nhánh Lợi Nông)... Trên lãnh thổ Hương
Thủy có các sông như sông Lợi Nông, sông Như Ý, sông Đại Giang, sông Phù Bài,
sông Vực. Ngoài hệ thống sông ngòi, khe suối dày đặc thi tại Hương thủy có nhiều
hồ tự nhiên và hồ nhân tạo. Hồ tự nhiên nhỏ, cạn và đều ở đồng bằng hoặc vùng ven
như các hồ ở phía bắc sân bay Phú Bài. Do ít nước và dao động mạnh theo mùa, nên
giá trị sử dụng nhỏ chỉ góp phần điều tiết nước cho các sông lớn [31], [33].

Hồ nhân tạo gồm hồ Châu Sơn, hồ Phù Bài. Hồ châu sơn nằm ở phường
Thủy Phương. Hồ được tạo thành ở giữa một trũng sâu giữa các ngọn đồi và núi
Châu Sơn, có dung tích 1 triệu m3, dùng để tưới nước cho các cánh đồng Thủy
Phương và Thủy Châu. Hồ Phù Bài là hồ chứa nước lớn của thị xã, nằm ở đồi núi
phía tây nam Thủy Phù. Hồ này có 4 mặt đều là đồi núi thấp, thu hút nguồn nước ở
các nhánh sông cùng tên ở phía nam. Hồ rộng, lượng nước thay đổi theo mùa, tương
đối sâu, có dung tích 5 triệu m3, dùng để tưới cho các cánh đồng ở Thủy Phù cả phía
đông và phía tây đường quốc lộ 1A. Là nơi có lượng mưa khá lớn nhưng địa hình
dốc, và lớp phủ rừng bị tàn phá, nên nước ngầm để cung cấp trong mùa khô cho hồ
không lớn, khả năng sử dụng nước hồ vào mùa này có thể bị hạn chế.
1.2. SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN TỐ ĐỒNG, CHÌ, CADIMI, NIKEN
1.2.1. Sơ lược về nguyên tố đồng
1.2.1.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí của đồng
Đồng (Cu) có số hiệu nguyên tử là 29, thuộc chu kì 4, nhóm IB trong bảng
Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Kim loại Cu mềm, có màu đỏ và
tương đối phổ biến. Cu có khối lượng nguyên tử 63,54 với hai đồng vị bền Cu63
(70,13 %) và Cu65 (29,87 %). Nó có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và nhiệt độ
thăng hoa cao (tonc = 1803 oC, tos = 2543 oC). Là kim loại dẫn điện, dẫn nhiệt tốt,
đứng thứ hai chỉ sau Ag [10], [11].
Trong tự nhiên, Cu chiếm khoảng 0,03 % trữ lượng trong vỏ trái đất. Cu
được phân bố rộng rãi ở cả dạng tự do và dạng hợp chất. Phổ biến nhất vẫn là các
khoáng vật chứa Cu như: cancosin Cu2S (79,8 % Cu); Cuprit Cu2O (88,8 % Cu);
covelin CuS (66,5 % Cu); cancopirit CuFeS2 (34,57 % Cu) và malachit
CuCO3.Cu(OH)2 [10], [11].

10


Hiện nay Cu là kim loại quan trọng nhất đối với công nghiệp và kĩ thuật. Từ
Cu, người ta có thể tạo ra rất nhiều vật dụng khác nhau. Hơn 50 % lượng Cu khai

thác hàng năm được dùng làm dây dẫn điện. Hơn 30 % dùng để chế hợp kim.
Nhưng cũng chính vì việc sử dụng với số lượng lớn như trên mà tình trạng ô nhiễm
Cu đang là vấn đề đáng quan tâm hiện nay [12].
1.2.1.2. Tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất đồng
* Đơn chất
Trạng thái oxi hoá chính của Cu là +1 và +2, trong đó các hợp chất của Cu(II)
là bền vững hơn cả. Ngoài ra, Cu còn tồn tại trong các hợp chất Cu(III) không bền
như Cu2O3 hay các anion CuO2-, CuF63, ...
Về mặt hoá học, Cu là kim loại kém hoạt động. Trong không khí, ở nhiệt độ
thường, bề mặt của đồng bị bao phủ một màng màu đỏ do Cu phản ứng với O2
không khí tạo thành Cu(I) oxit [10], [11].
Khi đun nóng ngoài không khí ở 200 oC, Cu sẽ tác dụng trực tiếp với O2 tạo
thành CuO. Cu dễ dàng phản ứng với các halogen (Cl2, Br2) tạo thành CuX2 ở nhiệt
độ thường trừ flo vì màng CuF2 được tạo nên rất bền sẽ bảo vệ đồng [10], [11].
Vì Cu đứng sau hiđro trong dãy điện hoá nên nó chỉ tan trong các axit có tính
oxi hoá như HNO3 và H2SO4 đặc.
* Hợp chất [10], [11] [12]
Trạng thái oxi hoá +1 ít đặc trưng đối với đồng. Cu(I) oxit tồn tại trong thiên
nhiên dưới dạng khoáng vật cuprit. Cu2O là chất bột màu đỏ, ít tan trong nước
nhưng tan trong dung dịch kiềm đặc:
Cu2O + 2NaOH + H2O →2Na[Cu(OH)2] (natri hiđroxo cuprit)
Cu2O tan trong dung dịch NH3 đậm đặc tạo thành phức chất amoniacat:
Cu2O + 4 NH3 + H2O → 2[Cu(NH3)2]OH
Trạng thái oxi hoá +2 là rất đặc trưng đối với đồng. Các hợp chất Cu(II) nói
chung đều bền hơn các dẫn xuất cùng kiểu của Cu(I).
Đồng(II) oxit (CuO) là chất bột màu đen nóng chảy ở 1026 oC và trên nhiệt độ
đó mất bớt oxi biến thành Cu2O. CuO không tan trong nước nhưng tan dễ dàng

11



trong dung dịch axit tạo thành muối Cu(II) và trong dung dịch NH3 tạo thành phức
chất amoniacat:
CuO + 2HCl → CuCl2 + H2O
CuO + 4 NH3 + 2H2O → [Cu(NH3)4](OH)2
Khi đun nóng với dung dịch SnCl2 , FeCl2 , CuO bị khử thành muối Cu(I):
2CuO + SnCl2 → 2CuCl + SnO2
3CuO + 2FeCl2 → 2CuCl + CuCl2 + Fe2O3
Đồng(II) hyđroxit Cu(OH)2 là kết tủa màu lam, dễ mất nước biến thành oxit
khi đun nóng. Cu(OH)2 không tan trong nước nhưng tan dễ dàng trong dung dịch
axit, dung dịch NH3 đặc và chỉ tan trong dung dịch kiềm 40% khi đun nóng:
Cu(OH)2 + 2NaOH → Na2[Cu(OH)4]
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4)](OH)2
Đa số muối Cu(II) dễ tan trong nước, bị thuỷ phân và kết tinh từ dung dịch
thường ở dạng hiđrat. Khi gặp các chất khử, muối Cu(II) có thể chuyển thành muối
Cu(I) hoặc thành Cu kim loại. Muối Cu(II) có khả năng oxi hóa I- thành I2, chuẩn độ
lượng I2 giải phóng ra từ phản ứng này bằng thiosunfat S2O32- với chỉ thị hồ tinh bột
người ta có thể định lượng được hàm lượng đồng.
Cu(II) có khả năng phản ứng với feroxianat Fe(CN)2 tạo thành kết tủa đỏ nâu
Cu2Fe(CN)6.Trong dung dịch amoniac, Cu(II) phản ứng mãnh liệt với các phân tử
NH3 tạo thành ion phức Cu(NH3)42+ có màu xanh lam. Nó cũng tạo phức với một số
tác

nhân

hữu

cơ

như


benzoin

oxim

(C6H5CH(OH)C(NOH)C6H5),

8-

hyđroxyquinolin, natriđietylđithiocacbamat, đithizon... Những phức này cho phép
xác định đồng bằng phương pháp khối lượng, thể tích hay trắc quang [1], [5].
1.2.1.3. Vai trò sinh học của đồng và các nguồn gây ô nhiễm đồng
Đồng đóng vai trò quan trọng đối với nhiều loại thực vật và động vật. Cu tác
động đến nhiều chức năng cơ bản và là một phần cấu thành nên một số protein và
các enzym quan trọng trong cơ thể. Hợp chất của Cu là cần thiết cho quá trình tổng
hợp hemoglobin và photpholipit. Nó tham gia vào các hoạt động: sản xuất hồng cầu,
sinh tổng hợp elastin và myelin, tổng hợp nhiều hoormon và các sắc tố. Enzym-Cu
hay còn gọi là superoxit dismutase (SOD) được nghiên cứu nhiều nhất. SOD có

12


chức năng điều hoà các gốc tự do, bảo vệ cấu trúc và cơ chế chuyển hoá tế bào,
ngăn ngừa lão hoá. Cytochromodase cũng sử dụng Cu như một chất xúc tác, nó có
mặt trong các mô có nhu cầu năng lượng (cơ tim, gan và chất xám của não) và có
vai trò khống chế áp suất [12], [13].
Hàm lượng Cu trong toàn bộ cơ thể người lớn xấp xỉ 0,1 g và nhu cầu hàng
ngày của một người có sức khoẻ trung bình vào khoảng 2 mg. Sự thiếu hụt Cu dẫn
đến bệnh thiếu hồng cầu trầm trọng do đó gây nên chứng thiếu máu. Thiếu Cu ở
những người phụ nữ mang thai có thể dẫn đến đẻ non và những trẻ sơ sinh này rất

dễ bị tổn thương. Tuy nhiên, thừa Cu cũng dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng
như mắc bệnh Wilson mà đặc tính của nó là do thừa Cu trong gan, Cu thừa tích tụ
cả vào não, thận dẫn đến tử vong ở những bệnh nhân suy gan và thay thế Zn trong
protein làm mất vai trò của protein [12], [13], [17] [29].
Nguồn nước thải từ các thành phố lớn, các khu công nghiệp, khu chế xuất
cũng như các làng nghề đúc đồng truyền thống… xả nguồn nước thải chưa qua xử lí
ra môi trường, các thuốc bảo vệ thực vật, phân bón hóa học có chứa kim loại đồng
cũng xâm nhập vào các mạch nước ngầm là các nguyên nhân gây ô nhiễm Cu cho
đất và nguồn nước tưới, ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng, người và động vật [26].
1.2.2. Sơ lược về nguyên tố chì
1.2.2.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí của chì
Chì (Pb) có số hiệu nguyên tử là 82, thuộc chu kì 6, nhóm IVA trong bảng
Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Pb là kim loại màu xám thẫm, mềm, dễ
dát mỏng, dễ kéo sợi, dễ cắt và dễ định hình, là kim loại nặng (M = 207,2; d = 11,34
g/cm3), độc hại, nhiệt độ nóng chảy là 327,4 oC và nhiệt độ sôi là 1745 oC [11].
Pb có mặt trong vỏ trái đất, trầm tích, nước, không khí và sinh vật. Trong tự
nhiên, Pb chiếm khoảng 1,6.10-3 % khối lượng vỏ trái đất, khoảng 1,6.10-4 % tổng
số nguyên tử của vỏ trái đất và tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất như sunfua
(PbS),

sunfat

(PbSO4),

cacbonat

(PbCO3), hiđroxit

(Pb(OH)2),


mimetite

([PbCl2.3Pb3(AsO4)2]), pyromorphite ([PbCl2.3Pb3(PO4)2])... Hàm lượng Pb trong
nước tự nhiên thường rất thấp, khoảng 0,001 đến 0,023 mg/L, khoảng 95 % tổng

13


lượng Pb thải vào khí quyển là do hoạt động con người gây ra [11], [12], [18].
1.2.2.2. Tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất chì
* Đơn chất [11], [12], [14]
Trong phân nhóm chính nhóm IV, Pb thể hiện rõ rệt nhất tính kim loại. Ở điều
kiện thường, Pb bị oxi hoá bởi O2 không khí tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao
bọc trên bề mặt bảo vệ cho Pb không tiếp tục bị oxi hoá nữa.
Pb có khả năng phản ứng với các nguyên tố halogen. Pb chỉ phản ứng ở trên
bề mặt với dung dịch axit HCl loãng và axit H2SO4 dưới 80 % vì bị bao bởi một lớp
muối khó tan PbCl2 và PbSO4 nhưng với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, Pb
có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan theo phản
ứng:
PbCl2 + 2HCl → H2PbCl4 và PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2
Với axit HNO3 ở bất kỳ nồng độ nào, Pb cũng phản ứng với vai trò một kim
loại và tạo thành Pb(NO3)2. Trong axit HCl đặc, Pb phản ứng cho H2PbCl4 và
H2PbCl3. Pb có thể tương tác với dung dịch kiềm khi đun nóng và giải phóng H2
Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2
* Hợp chất [11], [12], [14], [18], [21]
Chì thường tồn tại trong các hợp chất ở mức oxi hoá +2 và +4. Ngược lại với
các nguyên tố khác trong phân nhóm IV, trạng thái oxi hoá đặc trưng nhất của chì là
các hợp chất Pb (II). Hiđrua của chì là PbH4, kém bền và chỉ tồn tại ở nhiệt độ thấp.
Pb tạo nên hai loại oxit chính là PbO và PbO2. PbO ít tan trong nước nhưng dễ tan
trong các axit và trong kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí ở 450 oC, Pb

chuyển thành Pb3O4.
PbO2 kém hoạt động về mặt hoá học, không tan trong nước. PbO2 có tính
lưỡng tính nhưng tan trong kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi tan trong dung dịch
kiềm, nó tạo nên hợp chất hiđroxo kiểu M2[Pb(OH)6]:
PbO2 + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)6]
PbO2 có màu nâu đen, khi đun nóng mất dần oxi tạo thành các oxit trong đó
Pb có số oxi hoá thấp hơn.
PbO2 có thể bị khử dễ dàng bởi C, CO, H2 đến kim loại. Tính oxi hoá rất đặc

14


trưng đối với PbO2, nó là một trong những chất oxi hoá mạnh thường dùng. Những
chất dễ cháy như S, P khi nghiền với bột PbO2 sẽ bốc cháy, do đó PbO2 được dùng
làm một thành phần của thuốc diêm.
Khi tương tác với axit H2SO4 đậm đặc, PbO2 giải phóng O2, với HCl giải
phóng Cl2.
Trong môi trường axit đậm đặc, Pb oxi hoá Mn(II) thành Mn(VII), trong môi
trường kiềm mạnh, oxi hoá Cr(III) thành Cr(VI):
5PbO2 + 2MnSO4 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O
3PbO2 + 2Cr(OH)3 + 10KOH → 2K2CrO4 + 3K2[Pb(OH)4] + 2H2O
Nhờ khả năng oxi hoá mạnh, người ta sử dụng PbO2 để chế tạo ra ắc quy chì.
Pb(OH)2 là kết tủa màu trắng ít tan trong nước. Khi đun nóng, nó bị mất nước
tạo thành oxit PbO. Pb(OH)2 cũng có tính chất lưỡng tính, nó có khả năng tác dụng
với cả axit và kiềm. Khi tan trong dung dịch kiềm mạnh, Pb(OH)2 tạo nên muối
hiđroxo plombit [11].
1.2.2.3. Vai trò sinh học của chì và các nguồn gây ô nhiễm chì
Về mặt sinh học, Pb thuộc vào loại chất độc nguy hiểm nhất. Pb và các hợp
chất của Pb đều độc đối với người và động thực vật nếu vượt quá ngưỡng cho phép.
Bình thường con người tiếp nhận hàng ngày 0,1 đến 0,2 mg Pb không hại từ các

nguồn không khí, nước và thực phẩm nhiễm nhẹ chì, nhưng nếu tiếp nhận lâu dài 1
mg/ngày sẽ bị nhiễm độc chì mãn tính và nếu hấp thu 1 gam Pb một lần có thể dẫn
đến tử vong [13], [20], [29].
Khi xâm nhập vào cơ thể, Pb tập trung chủ yếu ở xương, người ta tính rằng có
tới 94 % đến 95 % Pb của cơ thể tập trung ở xương, tại đây Pb tương tác với
photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc tính
của nó. Ngoài ra Pb còn ngưng đọng ở gan, lá lách, thận. Pb phá huỷ quá trình tổng
hợp hemoglobin và các sắc tố cần thiết khác trong máu như cytochrom, cản trở sự
tổng hợp nhân và tích luỹ trong các tế bào hồng cầu, làm giảm thời gian sống của
hồng cầu, do đó làm tăng chứng thiếu máu, gây đau bụng, hoa mắt, choáng váng.
Nhiễm độc Pb mãn tính gây nên những cơn đau bụng ở người lớn và bệnh viêm não
ở trẻ em. Chì đặc biệt độc hại đối với não và thận, hệ thống sinh sản và hệ thống tim

15


mạch của con người. Nhiễm độc chì sẽ dẫn đến những ảnh hưởng có hại tới chức
năng của trí óc, thận, gây vô sinh, sẩy thai và tăng huyết áp. Khi hàm lượng Pb
trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng O2 để oxi hoá glucoza
tạo ra năng lượng cho quá trình sống, ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) có thể gây nên
thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng 0,5
đến 0,8 ppm sẽ gây ra sự rối loạn chức năng của thận và ảnh hưởng đến não [12].
Ô nhiễm chì ở nước ta ngày càng nghiêm trọng do một số loại nhiên liệu được
dùng để chạy động cơ còn pha chì, do đó khi cháy khí thải sẽ phát tán vào môi
trường không khí rồi lắng đọng xuống đất và nước… Trong môi trường này, chì
được hòa tan rồi xâm nhập vào chuỗi thức ăn, cụ thể là đi vào các loại củ gia vị [12].
1.2.3. Sơ lược về nguyên tố cadimi
1.2.3.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí của cadimi
Cadimi (Cd) có số hiệu nguyên tử là 48, thuộc chu kì 5, nhóm IIB trong bảng
Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Cd là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ

dát mỏng và dễ mất ánh kim trong môi trường không khí ẩm do tạo màng oxit.
Trong tự nhiên, Cd có 8 đồng vị bền tuy nhiên lại là nguyên tố kém phổ biến chỉ
chiếm 7,6.10-6 % tổng số nguyên tử. Trạng thái bền trong môi trường là Cd2+.
Cd tạo hợp kim với nhiều nguyên tố, và tồn tại trong các khoáng vật. Chủ
yếu nhất là khoáng Grenokit CdS, đặc biệt Cd hay có mặt trong khoáng vật của Zn.
Ngoài ra, Cd còn là sản phẩm phụ của quá trình tinh luyện các kim loại khác nên
gây ra tình trạng ô nhiễm Cd. Cd và hợp chất của nó được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực như: Cd dùng trong công nghiệp mạ để chống ăn mòn, Cadimi sunfit
dùng trong công nghiệp chất dẻo, gốm sứ hay Cadimi stearat còn dùng như một
chất làm bền PVC. Cadimi photpho dùng làm ống trong vô tuyến, làm đèn huỳnh
quang, màn chắn tia X, ống phát tia catốt [3], [11], [12].
1.2.3.2. Tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất cadimi
* Đơn chất [11]
Ở nhiệt độ thường Cd bị oxi hóa bởi không khí tạo thành lớp oxit bền, mỏng
bao phủ bên ngoài kim loại. Cd tác dụng được với các phi kim như halogen tạo
thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố phi kim khác như

16


photpho, selen...
Ở nhiệt độ thường Cd bền với nước do có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ
cao Cd khử hơi nước biến thành oxit, Cd dễ dàng tác dụng với axit giải phóng khí
hidro.
* Hợp chất [11], [12], [14], [17]
Cadimi oxit (CdO) có màu từ vàng đến nâu gần như đen tùy thuộc vào quá
trình chế hóa nhiệt, nóng chảy ở 1813 oC, có thể thăng hoa, không phân hủy khi đun
nóng, hơi CdO rất độc. CdO không tan trong nước chỉ tan trong axit và kiềm nóng
chảy
CdO + 2KOH(nóng chảy) → K2CdO2 + H2O

CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc phân
hủy hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat.
Cadimi hiđroxit (Cd(OH)2) là kết tủa nhầy, ít tan trong nước và có màu trắng,
khi đun nóng dễ mất nước biến thành oxit. Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng
tính, tan trong dung dịch axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong
kiềm nóng chảy.
Các muối của cadimi:
Đa số các muối Cd(II) đều không màu, các muối sunfat và nitrat của Cd đều
tan chỉ có muối sunfua, cacbonat của chúng là ít tan trong nước. Các muối clorua bị
hiđrat hóa tạo nên các axit tương đối mạnh.
Ngoài ra, Cd (II) còn tạo ra rất nhiều phức chất, Cd (II) có khả năng tạo phức
mạnh với nhiều thuốc thử hữu cơ cũng như vô cơ. Các phức của Cd2+ với halogenua,
SCN-, CN-, NH3... đều là các phức tan. Các phức của Cd (II) tạo với các thuốc thử
hữu cơ có màu đặc trưng, ví dụ như phức với dithizon tạo ra cadimi-đithizonat có
màu đỏ tím. Các đihalogenua của Cd là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ
nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao [11].
1.2.3.3.Vai trò sinh học của cadimi và các nguồn gây ô nhiễm cadimi
Cadimi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm, còn trong
khí quyển và nước Cd xâm nhập qua nguồn tự nhiên (như bụi núi lửa, bụi đại dương,
lửa rừng và các đá bị phong hóa, đặc biệt là núi lửa) và nguồn nhân tạo (như công

17


nghiệp luyện kim, lọc dầu). Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua
thức ăn thực vật, được trồng trên đất giàu Cd hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều
Cd. Hít thở bụi Cd thường xuyên có thể làm hại phổi, trong phổi Cd sẽ thấm vào
máu và được phân phối đi khắp nơi. Phần lớn Cd xâm nhập vào cơ thể con người
được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1 %) được giữ lại trong
thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại

được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích lũy cùng với tuổi tác. Khi lượng
cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây rối
loạn tiêu hóa và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp,
phá hủy tủy sống, gây ung thư [12], [24].
1.2.4. Sơ lược về kim loại niken
1.2.4.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất vật lí của niken
Niken có số hiệu nguyên tử là 28, thuộc chu kì 4, nhóm VIIIB trong bảng hệ
thống tuần hoàn
Niken là kim loại màu trắng bạc, có từ tính, khối lượng riêng là 8,908 g/cm3,
dễ dát mỏng, kéo sợi, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, nên được ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp luyện kim, mạ điện, sản xuất thủy tinh, gốm, sứ. Ni có khả năng hấp
thụ đặc biệt nhiều khí H2 khi ở trạng thái phân chia rất nhỏ, vì vậy nó làm xúc tác
tốt trong các phản ứng hợp hiđro hoặc khử bằng hiđro… Niken có trong huyết
tương của người [11].
Trong tự nhiên niken có năm đồng vị bền 58Ni (67,7%), 60Ni, 61Ni, 62Ni, 64Ni
Một lượng lớn mỏ niken chứa một trong hai quặng. Đầu tiên là quặng laterit, thành
phần chính của quặng có chứa niken là limonit (Fe,Ni)O(OH) và garnierit (niken
silicat ngậm nước (Ni,Mg)3Si2O5(OH)). Quặng thứ hai là sulfua magma, thành phần
chính là pentlandit (Ni,Fe)9S8 [11], [25].
Dựa trên các bằng chứng địa lý, hầu hết niken trên trái đất được cho là tập
trung ở lõi Trái Đất.
1.2.4.2. Tính chất hóa học của niken
* Đơn chất [11]
Niken kém sắt và coban. Với oxy nó chỉ bắt đầu tương tác ở 500 oC tạo

18


thành NiO, khi đun nóng (đặc biệt ở trạng thái nghiền mịn) nó dễ bị oxi hóa bởi các
halogen, lưu huỳnh, photpho…

Ni phản ứng được với các axit vô cơ loãng tạo ra ion Ni2+, nó không hòa tan
trong axit nitric đậm đặc nguội mà bị thụ động hóa.
Ni không tác dụng với NaOH nóng chảy, do đó người ta thường sử dụng
chén nung bằng niken để phá mẫu quặng bằng kiềm nóng chảy.
* Hợp chất [4], [11], [25]
Niken(II) tạo rất nhiều hợp chất. Chỉ có trạng thái oxy hóa này là quan trọng
đối với hóa học trong dung dịch của niken. Số phối trí Ni (II) là 4 và 6 ứng với phức
vuông phẳng và bát diện.
Phức cation của Ni(II) bền là [Ni(H2O)6]2+ có màu xanh lá cây, phức
[Ni(NH3)6]2+ có màu xanh thẫm.
Vì dễ tạo ra phức amiacat mà NiCl2 rắn tác dụng với NH3 tạo thành
[Ni(NH3)6]Cl2 hay Ni(OH)2 hòa tan trong NH3 tạo ra [Ni(NH3)6](OH)2.
Phức anion bền hơn cả là [Ni(CN)4]2- khi thêm ion CN- vào dung dịch Ni2+
thì tạo thành kết tủa Ni(CN)2.xH2O màu xanh lá cây. Khi đun nóng ở 180 oC đến
200 oC hợp chất ngậm nước chuyển thành Ni(CN)2 khan có màu nâu. Còn khi dư
chuyển thành [Ni(CN)4]2- có màu vàng.
NiO: là chất màu xanh lá cây, không tan trong nước nhưng dễ tan trong axit.
Ni(OH)2: được tạo thành khi cho kiềm vào dung dịch Ni2+ nó tan nhanh
chóng trong axit và cũng tan nhanh chóng trong dung dịch nước ammoniac tạo ra
phức amin.
1.2.4.3. Vai trò sinh học và các nguồn gây ô nhiễm niken
Niken thường có mặt trong chất sa lắng, trầm tích, trong nước thải công
nghiệp luyện kim, mạ điện, trong thủy hải sản và trong một số thực vật.
Niken có thể gây bệnh về da, tăng khả năng mắc bệnh ung thư đường hô
hấp… Khi bị nhiễm độc niken, các enzym mất hoạt tính, cản trở quá trình tổng hợp
protein của cơ thể. Cơ thể bị nhiễm niken chủ yếu qua đường hô hấp, gây các triệu
chứng khó chịu, bồn nôn đau đầu, nên tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hưởng đến phổi, hệ
thần kinh trung ương, gan, thận và có thể sẽ gây ra các chứng bệnh kinh niên. Nếu
19



da tiếp xúc lâu dài với niken sẽ gây hiện tượng viêm da, xuất hiện dị ứng ở một số
người [12], [13], [29].
1.3. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN
TỬ (AAS)
Phép đo AAS là một kỹ thuật phân tích hoá lý đã và đang được ứng dụng rộng
rãi trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y
dược, địa chất, hoá học. Ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển,
phương pháp phân tích phổ AAS đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để phân
tích lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng mẫu khác nhau như đất, nước,
không khí, dược phẩm, các mẫu y sinh học...
Với các trang bị và kỹ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người
ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố) và một số á
kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm bằng kỹ thuật F-AAS và đến nồng độ ppb bằng
kỹ thuật GF-AAS với sai số không lớn hơn 15% [5], [7].
1.3.1. Nguyên tắc của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
Cơ sở của phương pháp là dựa trên quá trình hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn
sắc) của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi (khí) của nguyên tố cần xác định khi chiếu
chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ và tạo ra
phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố ấy. Để đo phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên
tố, chúng ta cần thực hiện các quá trình sau:
1. Hoá hơi và nguyên tử hóa mẫu: Nhờ quá trình này, chúng ta có được đám

hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tố trong mẫu phân tích. Đám hơi này
chính là môi trường hấp thụ bức xạ và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
Chúng ta có thể nguyên tử hóa mẫu phân tích theo hai kỹ thuật: kỹ thuật
nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa (phun dung dịch chứa chất phân tích ở trạng thái
aerosol vào ngọn lửa đèn khí) và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa (nhờ
tác dụng nhiệt của lò graphit).
2. Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi

nguyên tử vừa điều chế được ở trên. Các nguyên tử của các nguyên tố cần xác định
trong đám hơi đó sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.
20


Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc đó là các đèn catot rỗng (HCL), các đèn phóng điện
không điện cực (EDL), hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được biển điệu.
3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng
phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ
của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử.
Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ vạch phổ hấp thụ phụ
thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phương
trình sau:
A = K.L.C
Trong đó:

A: cường độ vạch phổ hấp thụ
K: hằng số thực nghiệm
L: bề dày của môi trường hấp thụ
C: nồng độ chất phân tích

1.3.2. Trang bị của phép đo AAS
Để thực hiện phép đo này, chúng ta cần phải có một hệ thống máy đo phổ
hấp thụ nguyên tử gồm 4 bộ phận chính sau đây:
- Phần 1: Nguồn phát chùm tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố phân tích. Hiện
nay, người ta thường dùng chủ yếu hai loại đó là các đèn catot rỗng (HCL - Hollow
Cathode Lamp) và các đèn phóng điện không điện cực hay nguồn phát bức xạ liên
tục đã được biến điệu.
- Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu, được chế tạo theo hai loại kỹ thuật:
kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa đèn khí và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không

ngọn lửa.
- Phần 3: Hệ quang học và detector (nhân quang điện) để thu, phân ly toàn
bộ phổ của nguyên tố phân tích và chọn vạch phổ cần đo để hướng vào detector để
đo cường độ của vạch phổ, khuếch đại và đưa ra bộ phận chỉ thị kết quả.
- Phần 4: Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ. Hệ thống này có
thể là điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ, hay máy ghi tự động để ghi lại
cường độ của vạch phổ dưới dạng các pic trên băng giấy (đây là loại trang bị đơn
giản và lưu lại được kết quả), hay máy phân tích kế để thu, xử lý và in các kết quả
phân tích ra bằng giấy, nhưng loại này đắt tiền.
21


Đó là 4 bộ phận cơ bản quan trọng trong một hệ thống máy đo phổ hấp thụ
nguyên tử. Nhưng hiện nay, để nâng cao hiệu quả, các máy đo phổ hấp thụ nguyên
tử hiện đại còn có thêm máy tính chuyên dụng để làm cả việc xử lí và chỉ thị kết
quả đo in lên băng giấy và điều khiển mọi quá trình làm việc của phép đo, đồng thời
còn có thêm bộ phận bơm mẫu tự động theo chương trình [5], [7] [17], [19], [22].

Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo máy đo phổ hấp thụ nguyên tử
1. Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc
2. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu
3. Hệ thống phân li quang học và ghi nhận tín hiệu
4. Bộ phận khuếch đại và chỉ thị kết quả đo
5. Máy tính điều khiển
1.3.3. Các kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu
Mục đích của quá trình này là tạo ra được đám hơi các nguyên tử tự do từ mẫu
phân tích với hiệu suất cao và ổn định để phép đo đạt kết quả chính xác và có độ lặp
lại cao. Đáp ứng mục đích đó ngày nay người ta thường dùng hai kỹ thuật đó là kỹ
thuật hoá mẫu trong ngọn lửa đèn khí và kỹ thuật hoá mẫu không ngọn lửa.
*Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa [5], [7] [17], [19], [22]

Theo kỹ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá
hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích. Trước hết ta chuẩn bị mẫu ở trạng thái dung
dịch, sau đó dẫn dung dịch mẫu vào ngọn đèn khí để nguyên tử hoá mẫu. Quá trình
nguyên tử hoá mẫu trong ngọn lửa xảy ra theo hai bước kế tiếp nhau.
22