Đề tài Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- LƯƠNG THỊ LOAN Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS) Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Thị Huệ Hà Nội – Năm 2009 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô TS. Nguyễn Thị Huệ đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này. En xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tạ Thị Thảo cùng các thầy cô trong bộ môn Hóa phân tích đã luôn tạo điều kiện và giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ThS. Vũ Văn Tú, ThS. Phạm Hải Long cùng các anh chị trong phòng phân tích chất lượng môi trường – Viện công nghệ môi trường – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, đã luôn động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm thực nghiệm . Hà Nội, ngày 30 tháng 11 năm 2009 Học viên LƯƠNG THỊ LOAN MỤC LỤC MỞ ĐẦU Cho đến nay có hàng trăm công trình khoa học trên thế giới đã công bố các kết quả nghiên cứu về chức năng và ảnh hưởng của một số kim loại nặng đối với sức khỏe con người. Các nguyên tố vi lượng như đồng, chì và cadimi là thành phần rất cần trong cơ thể. Nếu dư thừa hoặc thiếu hụt sẽ gây ra một số bệnh như bệnh Schizophrenia, bệnh Willson đó là do sự dư thừa lượng đồng trong cơ thể, hiện tượng tím tái người ngất xỉu đột ngột do nhiễm độc chì,… Để đánh giá mức độ nhiễm các nguyên tố này trong cơ thể, người ta thường định lượng chúng trong máu hoặc trong huyết thanh. Nhưng trong huyết thanh, hàm lượng kim loại thường rất nhỏ, vì vậy cần sử dụng các thiết bị phân tích có độ nhạy, độ chính xác cao để xác định chúng. Phù hợp với các loại mẫu này là phép đo quang phổ plasma ghép nối khối phổ (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer, ICP-MS). ICP-MS thể hiện tính ưu việt hơn các phương pháp khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa dùng lò grafit (AAS-G), quang phổ phát xạ plasma (ICP-OES),… về khả năng phân tích nhanh và phát hiện với nồng độ thấp (ppt). Dựa vào phần mềm lựa chọn đồng vị, có thể tìm nồng độ tối ưu của nguyên tố đó trong mẫu, loại trừ ảnh hưởng trong quá trình phân hủy mẫu. Để xác định thật chính xác hàm lượng các ion kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh, việc xây dựng một quy trình phân tích hoàn thiện từ quá trình chuẩn bị, xử lý mẫu và phép phân tích là hết sức cần thiết. Chính vì vậy “ Xây dựng quy trình xác định đồng, chì, cadimi trong huyết thanh bằng phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS)” là mục đích của luận văn đề ra. Đây là hướng nghiên cứu mới mang tính thực tiễn cao nhằm đưa ra quy trình phân tích chính xác hàm lượng một số kim loại trong huyết thanh. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu hỗ trợ trong quá trình chuẩn đoán, điều trị bệnh tại một số bệnh viện như bệnh viện nhi trung ương. Nội dung chính của luận văn gồm những phần sau: Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu huyết thanh nhằm đưa ra quy trình xử lý mẫu tối ưu nhất để định lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích các kim loại đồng, chì và cadimi trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân tích đạt độ chính xác cao. Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phân tích các nguyên tố kim loại nói trên. Xây dựng quy trình phân tích một số kim loại như đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh bằng phương pháp ICP-MS. Áp dụng phân tích một số mẫu thực tế. PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1. Trạng thái tự nhiên, một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và cadimi 1.1.1.Trạng thái thiên nhiên của các nguyên tố đồng, chì và cadimi[20] Đồng là nguyên tố được con người biết đến và sử dụng sớm nhất. Những công cụ lao động bằng đồng được làm cách đây 6000 năm. Trong thiên nhiên, đồng là nguyên tố tương đối phổ biến. Trữ lượng đồng trong thạch quyển của vỏ trái đất chiếm khoảng 10-2 % về khối lượng. Những khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu2S) chứa 79,8% đồng; cuprit (Cu2O) chứa 88,8% đồng; covelin (CuS) chứa 66,5% đồng; cancopirit (CuFeS2) chứa 34,57% đồng và malachit (CuCO3.Cu(OH)2). Cadimi được tìm thấy trong tạp chất của cacbonat kẽm (calamin). Trong thạch quyển của vỏ trái đất cadimi chiếm khoảng 5×10-5 % về khối lượng. Khoáng vật chủ yếu của cadimi là quặng grinokit (CdS). Trong quặng blen kẽm và calamine có chứa khoảng 3% cadimi. Chì đã được con người biết đến từ thời thượng cổ. Chì trong vỏ trái đất ứng với thành phần thạch quyển chiếm 1,6×10-3 % về khối lượng. Galen (PbS) là quặng chì quan trọng nhất trong công nghiệp, ngoài ra còn gặp chì trong quặng xeruzit (PbCO3). 1.1.2. Một vài tính chất và ứng dụng của đồng, chì và cadimi * Tính chất vật lý Đồng là kim loại nặng, mềm, màu ánh đỏ, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao. Đồng có 11 đồng vị từ 58Cu đến 68Cu, trong đó có 2 đồng vị thiên nhiên là 63Cu (chiếm 70,13%) và 65Cu (chiếm 29,87%). Hai đồng vị phóng xạ bền nhất của đồng là 67Cu (chu kỳ bán hủy là 2,21 ngày-đêm) và 64Cu (chu kỳ bán hủy là 0,541 ngày-đêm). Cadimi là kim loại có màu trắng ánh xanh, mềm, dễ uốn, có thể cắt bằng dao. Cadimi có 19 đồng vị, trong đó có 8 đồng vị gặp trong thiên nhiên 106Cd (chiếm 1,215%), 108Cd (chiếm 1,215%), 110Cd (chiếm 12,39%), 111Cd (chiếm 12,7%), 112Cd (chiếm 24,07%), 113Cd (chiếm 12,26%), 114Cd (chiếm 28,86%), và 116Cd (chiếm 7,58%). Trong các đồng vị phóng xạ thì đồng vị 100Cd có chu kỳ bán hủy 470 ngày đêm là bền nhất. Chì là kim loại có mầu xám, có khối lượng riêng lớn nhất. Chì có 18 đồng vị, trong đó có 4 đồng vị thiên nhiên là 204Pb (chiếm 1,48%), 206Pb (chiếm 23,6%), 207Pb (chiếm 22,6%) và 208Pb (chiếm 52,3%). Đồng vị phóng xạ bền nhất của chì là 202Pb có chu kỳ bán hủy là 3.105 năm. Một số tính chất vật lý của đồng, chì và cadimi được tổng kết trong bảng 1 Bảng 1: Một số tính chất vật lý của các nguyên tố đồng, chì và cadimi STT Tính chất vật lý Đồng Cadimi Chì 1 STT trong bảng hệ thống tuần hoàn 29 48 82 2 Nguyên tử khối (đvC) 64 112 208 3 Cấu hình electron [Ar]3d104s1 [Kr]4d105s2 [Kr]6s26p2 4 Năng lượng ion hóa (kJ/mol) I1=745,5 I1=867,8 I1=715,6 I2=1957,9 I2=1631,4 I2=1450,5 5 Bán kính nguyên tử (pm) 135 155 180 6 Nhiệt độ nóng chảy (0C) 1083 321 327,4 7 Nhiệt độ sôi (0C) 2600 767 1740 8 Khối lượng riêng (g/cm3) 8,93 8,64 11,34 * Tính chất hóa học của đồng, chì và cadimi[16; 20]. Tác dụng với oxi Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ bởi một lớp màng đỏ gồm Cu và Cu2O. 2Cu + O2 + 2H2O ® 2Cu(OH)2 Cu(OH)2 + Cu ® Cu2O + H2O Nếu trong không khí có CO2 thì đồng bị bao phủ bởi một lớp màu lục gồm cacbonat bazơ Cu(OH)2CO3. Cadimi bền trong điều kiện không khí ẩm và ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao cadimi cháy mãnh liệt tạo thành oxit, cho ngọn lửa màu sẫm. Chì bị oxi hóa ở điều kiện thường tạo thành màng oxit bảo vệ cho kim loại. Khi đun nóng trong không khí, chì bị oxi hóa dần đến hết tạo ra PbO 2Pb + O2 2PbO Tác dụng với các phi kim khác Ở nhiệt độ thường đồng không tác dụng với Flo do hình thành một lớp CuF2 rất bền bên ngoài bảo vệ. Với Clo, đồng tác dụng tạo thành CuCl2. Khi đun nóng đồng tác dụng với lưu huỳnh, cacbon, photpho, asen tạo thành các muối tương ứng. Halogen, lưu huỳnh, photpho tác dụng với cadimi tạo muối tương ứng. Chì tác dụng được với các halogen, lưu huỳnh tạo thành muối. Pb + S → PbS¯ Pb + Cl2 → PbCl2 Tác dụng với nước Đồng, chì và cadimi không tác dụng được với nước ở nhiệt độ thường. Nhưng ở nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit. Còn chì phản ứng chậm với nước khi có mặt của oxi tạo ra hidroxit: 2Pb + O2 + 2H2O → 2Pb(OH)2 Tác dụng với axit Với axit không có tính oxi hóa (như HCl, H2SO4 loãng,…) thì đồng không tác dụng (trừ HI do tạo thành CuI ít tan và HCN nhờ tạo thành anion phức bền [Cu(CN)2]-) 2Cu + 4HCN ® 2H[Cu(CN)2] + H2↑ Nhưng khi có mặt oxi không khí, đồng có thể tan được trong dung dịch HCl 2Cu + 4HCl + O2 ® 2CuCl2 + 2H2O Ngược lại cadimi và chì lại có thể tác dụng, giải phóng khí hidro. Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑ Tuy nhiên, khi chì tan trong HCl lại tạo ra lớp PbCl2 khó tan làm cho chì không tan thêm được nữa; nhưng với HCl đặc chì lại dễ tan hơn do tạo thành hợp chất dễ tan dạng H2[PbCl4] PbCl2 + 2HCl → H2[PbCl4] Với các axit có tính oxi hóa (như HNO3, H2SO4 đặc) thì đồng, cadimi và chì đều hoạt động mạnh. Cd + 2H2SO4 đ → CdSO4 + SO2 ↑ + 2H2O Đồng tan trong H2SO4 đặc và HNO3 theo phương trình 3Cu + 8HNO3 ® 3Cu(NO3)2 + 2NO ↑+ 4H2O Cu + 2H2SO4 ® CuSO4 + SO2 ↑+ 2H2O Chì chỉ tác dụng trên bề mặt với dung dịch H2SO4 có nồng độ thấp hơn 80% tạo ra lớp muối khó tan, người ta đã lợi dụng tính chất này để chế tạo ắc quy chì. Còn với H2SO4 đặc chì rất dễ tan do tạo hợp chất dễ tan Pb(HSO4)2 không bảo vệ được chì khỏi bị axit tiếp tục tác dụng: Pb + H2SO4 → PbSO4 + SO2↑+ 2H2O PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2 Nhưng với axit HNO3, chì tác dụng ở bất kỳ nồng độ nào đều tạo ra Pb(NO3)2. Tuy nhiên do Pb(NO3)2 khó tan trong HNO3 đặc, dễ tan trong nước nên chì dễ tan trong HNO3 loãng, khó tan trong HNO3 đặc 3Pb + 8HNO3 → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chì cũng tan được trong axit axetic và một số axit hữu cơ khác khi có mặt oxi 2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Đặc biệt, chì còn có thể tan được trong dung dịch kiềm đặc nóng Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2 ↑ *Ứng dụng của đồng, chì và cadimi Đồng, chì và cadimi có rất nhiều ứng dụng quan trọng. Các sản phẩm được chế tạo từ đơn chất và hợp chất của ba kim loại trên đóng vai trò không thể thiếu trong đời sống con người. Đồng được sử dụng để sản xuất dây điện, que hàn, nam châm điện, mạch IC,.… Các hợp chất của đồng như dung dịch Feling có ứng dụng trong phân tích hóa học. Còn đồng (II) sulfat được sử dụng như là thuốc bảo vệ thực vật và chất làm sạch nước. Cadimi được dùng để sản xuất các loại pin (đặc biệt là pin Ni-Cd). Ngoài ra cadimi còn dược dùng trong các chất màu, lớp sơn phủ, các tấm mạ và làm chất ổn định cho nhựa. Các sử dụng khác bao gồm: sản xuất hợp kim, lưới kiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân. Các hợp chất chứa cadimi được sử dụng trong các ống hình của ti vi đen trắng hay ti vi màu, thiết bị phát sáng hay pin mặt trời,…. Còn chì lại là thành phần chính tạo nên ắc quy sử dụng cho xe, chất nhuộm trắng trong sơn. Chì được sử dụng như thành phần màu trong tráng men, được dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân…. 1.1.3.Vai trò sinh học của đồng, chì và cadimi Trong cơ thể con người, đồng là nguyên tố vi lượng rất cần thiết. Đồng được tìm thấy trong một số loại enzym như cytochrom coxidas, enzym chứa Cu-Zn superoxid dismutas. Đồng cũng là kim loại trung tâm trong chất chuyên chở ôxy hemocyanin. Đồng có vai trò liên quan chặt chẽ với quá trình oxi hóa xảy ra trong cơ thể. Đồng là thành phần của nhiều men oxi hóa quan trọng như polyphenonoloxydaza, axcobinoxydaza, laccaza, dehydrogenaza và butyrylco-fecmen A. Tất cả những men chứa đồng này đều đã thực hiện phản ứng oxi hóa khử bằng cách chuyển điện tử từ nền đến oxi phân tử là chất nhận điện tử và trong quá trình đó hóa trị của đồng đã thay đổi từ trạng thái hóa trị II sang trạng thái hóa trị I và ngược lại. Các phản ứng oxi hóa đó đã xảy ra theo một trong các phương trình sau: OH [nền]H2 + O2 = [nền] (1) OH OH [nền]H2 + O2 + 2e + 2H+ = [nền] (2) OH [nền]H2 + O2 = [nền] + H2O2 (3) Đồng được vận chuyển chủ yếu trong máu bởi protein trong huyết tương gọi là ceruloplasmin. Đồng được hấp thụ trong ruột non và được vận chuyển tới gan bằng cách liên kết với albumin. Khi thiếu đồng, hoạt động của các men oxi hóa bị yếu đi rất nhiều. Tuy nhiên, khi hàm lượng đồng cao sẽ gây tổn thương cho đường tiêu hóa, gan, thận và niêm mạc. Đồng kết hợp với một số protein tạo ra enzym xúc tác cho hoạt động của cơ thể. Đồng cũng tham gia tạo ra năng lượng cung cấp cho các phản ứng sinh hóa. Đồng cũng liên quan đến sự biến đổi hắc tố của da giúp chuyển hóa các dạng colagen và elastin hình thành mô tế bào rất quan trọng với tim và động mạch. Do đó sự thiếu hụt đồng là một nhân tố làm tăng nguy cơ bị bệnh mạch vành tim ở người cao tuổi[12]. Bệnh Wilson ở người sinh ra do cơ thể giữ lại đồng, mà không bài tiết ra khỏi gan vào trong mật. Do cơ thể bị rối loạn một số chức năng hoặc do đột biến của gien nên ở người mắc bệnh Wilson, lượng đồng vào cơ thể không thải ra được mà đọng lại hết trong cơ thể. Theo thống kê mỗi năm tại bệnh viện nhi trung ương có khoảng 5 trẻ mắc bệnh Wilson. Đồng tích tụ dần và gây nhiễm độc tại những cơ quan mà nó lắng đọng như gan, não, máu, mắt, khớp,…,nếu không được điều trị sớm sẽ dẫn tới các tổn thương về não và gan. Khi chất đồng lắng đọng ở cơ quan thần kinh, trẻ sẽ có những biểu hiện như tự nhiên khó nói, chảy nước miếng, những vận động khéo léo của bàn tay bị mất đi, viết chữ chậm, xấu, nặng hơn trẻ sẽ bị co cứng tay, chân hoặc có những biểu hiện tâm thần như trầm cảm, những rối loạn tâm thần, khó nuốt. Sự tích tụ lượng đồng ở mắt sẽ gây ra bệnh Keyer-Fleischer, ở tim gây bệnh cơ tim và ở thận sẽ gây bệnh thận. Đặc biệt, khi đồng phóng thích đột ngột vào máu sẽ gây tán huyết (vỡ hồng cầu dữ dội). Trong trường hợp này, nếu bệnh trường diễn sẽ dẫn đến suy gan tối cấp, nếu không được ghép gan thì bệnh nhân sẽ bị tử vong. Theo WHO lượng đồng cần cho một ngày đối với nam là 12mg và 10mg đối với nữ[14]. Đối với cơ thể con người thì cadimi và các hợp chất của cadimi đều rất độc. Cadimi có thể xâm nhập vào cơ thể con người bằng nhiều con đường khác nhau như tiếp xúc với bụi cadimi, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm cadimi. Sự kiện bị ngộ độc cadimi trên thế giới là sự kiện xảy ra ở Nhật Bản với bệnh Itai - là một bệnh có liên quan đến ô nhiễm nguồn nước bởi cadimi. Người khi hít phải bụi chứa cadimi có thể bị các bệnh về hô hấp và thận. Nếu ăn phải một lượng đáng kể cadimi sẽ bị ngộ độc, có thể dẫn đến tử vong. Đã có bằng chứng chứng minh rằng cadimi tích tụ trong cơ thể gây nên chứng bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá hủy tủy xương. Người bị nhiễm độc cadimi, tùy theo mức độ sẽ bị ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là bị tổn thương thận, ảnh hưởng đến nội tiết, máu và tim mạch. Mặt khác, cadimi còn là chất gây ung thư qua đường hô hấp. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy mối quan hệ giữa cadimi với chứng bệnh loãng xương, nứt xương. Sự hiện diện của cadimi trong cơ thể khiến cho việc cố định canxi trở nên khó khăn dẫn đến những tổn thương về xương gây đau đớn ở vùng xương chậu và hai chân. Ngoài ra, tỷ lệ ung thư tiền liệt tuyến vú và ung thư phổi cũng khá lớn ở nhóm người thường xuyên tiếp xúc với chất độc này. Cadimi trong thận chiếm khoảng 1% lượng cadimi trong cơ thể. Các metallotionetin chỉ có ở thận là do cadimi tạo liên kết với các protein. Phần còn lại được giữ lại trong các bộ phận khác của cơ thể và tích lũy dần cùng tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích lũy đủ lớn, nó có thể thay thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng, gây rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy xương gây ung thư…. Cadimi cũng có thể can thiệp vào quá trình sinh học có chứa magie và canxi theo cách thức tương tự như đối với kẽm. Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) đã xếp cadimi và hợp chất của nó vào nhóm 2A theo thứ tự sắp xếp về mức độ độc hại của các nguyên tố trong ngành y tế. Lượng cadimi đưa vào cơ thể hàng tuần cơ thể có thể chịu đựng được là 7mg/kg thể trọng[14]. Chì và các hợp chất của chì đều được xếp vào nhóm độc tố đối với cơ thể người. Khi hàm lượng chì tích lũy lại vượt quá ngưỡng cho phép thì chì sẽ ức chế một số enzym quan trọng trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo được hồng cầu. Bởi vì chì đã ức chế một số sản phẩm trung gian trong quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo được hồng cầu như delta-aminolevulinic axit hay còn gọi là ALA-dehidraza enzym I (HOOC-(CH)-CO-CH(NH2)-COOH), là một chất trung gian quan trọng để tổng hợp porphobilinogen[5] HOOC - CH2 - CH2 -C C - CH2 - CH2 – COOH H2N - CH2 - C C – H N Chì gây ức chế ALA-dehidraza enzym I, do đó giai đoạn tiếp theo hình thành porphobilinogen II không xảy ra được. Tổng quát chung thì chì phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin và các sắc tố cần thiết cho máu như cytochoromes. Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxy để oxi hóa glucoza tạo năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mỏi mệt. Nồng độ cao hơn 0,8ppm có thể gây thiếu hemoglobin, gây rối loạn chức năng thận và phá hủy não[5; 14]. Đối với sức khỏe con người, nhiễm độc chì gây ra bệnh về tai, mũi, họng, phế quản, máu, gan, xương và các bệnh ngoài ra. Khi ngộ độc chì, người lớn hay than phiền, đau tê ở đầu ngón chân, tay, bắp thịt mỏi yếu, nhức đầu, đau bụng, tăng huyết áp, thiếu máu, giảm trí nhớ, thay đổi tâm trạng, sảy thai, kém sản xuất tinh trùng... Lâu ngày, bệnh trở thành mạn tính, đưa tới suy thận, tổn thương thần kinh ngoại vi, giảm chức năng não bộ (do chì có khả năng tạo thành các hợp chất alkyl ái lipit)[9]. Trẻ em thường bị tác hại của chì trầm trọng hơn người trưởng thành, đặc biệt là trẻ dưới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc chất của cơ thể chưa hoàn chỉnh. Trong khi trẻ em có mức hấp thụ chì gấp 4-5 lần người lớn và thời gian bán phân hủy chì ở trẻ em cũng lâu hơn nhiều so với người lớn. Một số trẻ em có thể bị nhiễm ngay từ khi còn ở trong bụng mẹ, do người mẹ bị nhiễm chì, qua nhau thai từ tuần thứ 20 của thai kỳ và tiếp diễn suốt thời kỳ mang thai, hoặc bú sữa mẹ có hàm lượng chì cao. Tới khi lớn, các em có thể ăn thực phẩm có chứa chì, nuốt chì lẫn trong đất, bụi khi bò chơi trên mặt đất hoặc ăn các mảnh vụn sơn tường nhà cũ. Do đó trẻ từ 6 tuổi trở xuống và phụ nữ có thai là những đối tượng mẫn cảm với những ảnh hưởng nguy hại đến sức khỏe do chì gây ra. Gần đây, các phương tiện thông tin đại chúng trong nước và quốc tế đều đưa tin hai vụ nhiễm độc chì ở trẻ em Trung Quốc trong vòng một tháng qua, với số nạn nhân lên đến 1.300 bé tại tỉnh Hồ Nam và trên 600 bé ở tỉnh Thiểm Tây. Theo trung tâm kiểm soát bệnh tật Hoa Kỳ (CDC), hơn 250.000 trẻ em 1-5 tuổi ở quốc gia này có lượng chì trong máu lớn hơn 100 microgam/lít, mức được cho là nhiễm độc chì. Ở trẻ em, nhiễm độc chì cấp tính khiến các em trở nên cáu kỉnh, kém tập trung, ói mửa, dáng đi không vững, lên cơn kinh phong. Trường hợp mãn tính, các em có dấu hiệu chậm trí, hay gây gổ, lên kinh thường xuyên, đau bụng, thiếu máu, suy nhược cơ bắp, suy thận, đôi khi có thể đưa tới tử vong. Ngoài ra, chì có thể thay thế một phần canxi trong Ca2(PO4)2 của xương, tác dụng gây ra vành xám ở lợi răng và hệ thần kinh, các bệnh về đường ruột và bệnh thiếu máu. Chì và các hợp chất của chì có thể vào cơ thể người thông qua việc ăn uống, hô hấp và tích lũy lại, gây ra các bệnh nguy hiểm đặc biệt là ung thư và biến đổi gen rất nguy hiểm. WHO đã thiết lập giá trị tạm thời cho hàm lượng chì đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu đựng được đối với trẻ sơ sinh và thiếu nhi là 25mg/kg thể trọng[14]. Chính vì vậy, việc kiểm soát và xác định chính xác hàm lượng kim loại đồng, chì và cadimi trong cơ thể con người là rất quan trọng. Kiểm soát được hàm lượng các kim loại này trong cơ thể sẽ giúp chúng ta phòng ngừa bệnh tật, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Xác định hàm lượng các kim loại này trong cơ thể giúp cho y học có thể chuẩn đoán một số bệnh có liên quan đến các kim loại này. Xuất phát từ ý nghĩa to lớn đó mà trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định hàm lượng các kim loại nặng nói chung, và kim loại đồng, chì và cadimi nói riêng trong các đối tượng mẫu khác nhau (như đất, nước, không khí, thực phẩm,…) với nhiều phương pháp khác nhau. Để xác định hàm lượng các kim loại trong cơ thể con người, người ta thường tiến hành phân tích chúng trong tóc, móng tay, nước tiểu, máu và huyết thanh. Trong huyết thanh, các kim loại này chủ yếu tồn tại ở dạng phức protein vận chuyển (hay dự trữ) và ion kim loại tự do. Hàm lượng kim loại này trong huyết thanh chỉ cỡ vài mg/L, rất nhỏ so với trong máu. Sự tồn tại đồng thời các nguyên tố này trong huyết thanh gây ra những ảnh hưởng qua lại lẫn nhau. Điều này đã được khẳng định trong một số công trình nghiên cứu, ví dụ như cadimi cạnh tranh với đồng, chiếm chỗ của đồng trong liên kết với sulfhydry. Điều này đã giải thích cho tác dụng đối kháng của cadimi trong việc hấp thu đồng. Cadimi có khả năng đuổi kẽm khỏi một số emzym và gây bệnh máu heamatopoiesis. Nếu trong cơ thể hàm lượng kẽm lớn sẽ ngăn cản việc hấp thu đồng qua ruột, làm thiếu đồng trong cơ thể, mặc dù lượng đồng được cung cấp thích hợp. Và thiếu đồng sẽ gây thiếu sắt, dẫn tới thiếu máu,…[39]. Chính vì vậy mà hàm lượng của các nguyên tố này trong huyết thanh không cố định, khác nhau tùy theo lứa tuổi, giới tính và có thể thay đổi tùy theo các điều kiện khác nhau của môi trường sống. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng kim loại đồng và chì trong huyết thanh của nữ thường cao hơn của nam. Trẻ em có độ hấp thụ chì cao hơn người lớn, trong khi hàm lượng đồng trong huyết thanh lại tăng theo độ tuổi. Những người sống ở những vùng bị ô nhiễm kim loại đồng, chì, cadimi thường có hàm lượng các kim loại này trong huyết thanh cao hơn so với người sống ở khu vực không bị ô nhiễm. Các bệnh nhân bị mắc các những bệnh có liên quan đến hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi như bệnh Willson, bệnh giòn xương,…,thường có hàm lượng các kim loại này trong huyết thanh tăng đột biến. Do đó có thể nói rằng hàm lượng các kim loại trong huyết thanh phản ánh tình trạng ô nhiễm kim loại của môi trường sống và tình trạng sức khỏe của con người sống trong môi trường đó. Tuy nhiên, trên thế giới số lượng công trình nghiên cứu xác định các kim loại này trong máu tương đối nhiều, còn trong huyết thanh thì rất hạn chế. Y.E.R.Von Suhirnding, thuộc tổ chức y tế thế giới (WHO) đã nghiên cứu xác định hàm lượng chì trong máu của trẻ em ở Johanesbus bao gồm các khu vực nội và ngoại thành của Alexandra và Westbury, phía bắc và phía tây của trung tâm thành phố. Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng chì trung bình ở trẻ em là 11,9 mg/dL, trong đó 78% số trẻ có hàm lượng chì bằng hoặc vượt quá 10 mg/dL so với quy định của quốc tế hiện nay (theo trung tâm phòng chống ung thư thế giới,1991)[17]. Angela Mathee thuộc đại học Witwatersrand, Johanesbus, Nam Phi và các cộng sự nghiên cứu về sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các kim loại chì và mangan trong máu của trẻ đang trong độ tuổi đến trường của ba thành phố lớn ở Nam Phi là Cape Town (11 trường), Johanesbus (10 trường) và Kimberley (6 trường) với tổng số mẫu máu là 1282 mẫu. Kết quả nghiên cứu đã rút ra kết luận không có sự ảnh hưởng đáng kể của mangan đến việc xác định hàm lượng chì trong máu[26]. Shungin Wang và Jinliang Zhang – Trung tâm khoa học sức khỏe, Bắc Kinh, Trung Quốc đã nghiên cứu hàm lượng chì trong máu của trẻ em Trung Quốc, và đã đưa ra giá trị trung bình của hàm lượng chì trong máu trẻ em Trung Quốc là 92,2 mg/L. Trong đó có 9 trong số 27 tỉnh và thành phố được chọn để nghiên cứu có hàm lượng chì trong máu của trẻ là cao hơn 100 mg/L. Trong đó, trẻ em nam có hàm lượng chì cao hơn trẻ em nữ. Trẻ em sống ở ven vùng công nghiệp có hàm lượng chì cao hơn trẻ ở các vùng khác[40]. Waelin I. Mortada, Mohamed A. Sobh, Mohamed M. El-Defrawy và Sami E. Farahat ở đại học Mansoura-Ai Cập đã nghiên cứu hàm lượng cadimi, chì, thủy ngân trong máu, nước tiểu, tóc, móng tay của 68 nam và 25 nữ. Kết quả thu được cho thấy giới tính, thói quen hút thuốc ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng các nguyên tố này trong máu, nước tiểu, tóc, móng tay[43]. Ebba Bárány - đại học khoa học nông nghiệp Thụy Điển và các đồng sự đã tiến hành nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hàm lượng vết của 13 kim loại trong máu và huyết thanh vào giới tính, độ tuổi, vùng dân cư và vùng kinh tế. Đối tượng trong nghiên cứu này là thanh thiếu niên Thụy Điển ở hai độ tuổi là 15 và 17, thuộc hai khu vực môi trường tự nhiên và kinh tế - xã hội khác nhau. Kết quả cho thấy theo độ tuổi hàm hượng chì giảm còn cadimi lại tăng. Nữ có hàm lượng chì cao hơn trong khi hàm lượng coban và đồng thấp hơn so với nam. Điều kiện kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến hàm lượng của tất cả các nguyên tố này trong huyết thanh[22]. Jean-Pierre Goulle và các cộng sự đã tiến hành phân tích hàm lượng kim loại trong máu, huyết thanh, nước tiểu, tóc bằng phương pháp ICP-MS. Kết quả phân tích hàm lượng của 27 nguyên tố trong 100 mẫu máu và 100 mẫu huyết thanh, 30 nguyên tố trong 100 mẫu nước tiểu, 32 nguyên tố trong 100 mẫu tóc cho thấy hàm lượng của các kim loại trong các đối tượng mẫu khác nhau là khác nhau tùy thuộc vào từng nguyên tố. Jean-Pierre đã đưa ra được khoảng nồng độ của một số kim loại trong huyết thanh như đồng (794-2023 mg/l); chì (0,014-0,25 mg/l); cadimi (0,01-0,05 mg/l) và trong máu như chì (11,4-62,8mg/l); cadimi (0,15-2,04mg/l), mangan (5-12,8mg/l); thủy ngân (0,94-8,13mg/l);…[30]. Ở Việt Nam, do hạn chế về mặt kỹ thuật nên việc xác định hàm lượng các kim loại trong máu nói chung và trong huyết thanh nói riêng rất ít. Có thể đưa ra một số công trình tiêu biểu sau Nguyễn Văn Nhiên và các cộng sự đã nghiên cứu xác định lượng vết của các kim loại kẽm, selen, magie trong máu của 243 trẻ em từ 12 đến 72 tháng tuổi ở vùng nông thôn Việt Nam, trong đó có 137 nam và 106 nữ, bằng thiết bị ICP-MS. Kết quả chỉ ra được hàm lượng trung bình của kẽm, đồng, selen, mangan lần lượt là 514 mg/l; 1067 mg/l; 65,3 mg/l và 18 mg/l. Đồng thời cũng chỉ ra được mối quan hệ giữa sự thiếu hụt selen với bệnh thiếu máu[37]. Tiến sĩ Lương Thúy Quỳnh – khoa sinh hóa, viện lão khoa Trung ương đã nghiên cứu xác định hàm lượng đồng, kẽm trong huyết thanh người có tuổi ở Việt Nam bằng thiết bị AAS. Kết quả thu được cho thấy hàm lượng trung bình của đồng và kẽm lần lượt là 1,06 mg/l; 1,05 mg/l. Từ 75 tuổi trở lên hàm lượng đồng tăng lên, trong khi hàm lượng kẽm lại giảm. Kẽm huyết thanh ở nam cao hơn ở nữ. Trong huyết thanh của bệnh nhân ung thư và nhồi máu cơ tim hàm lượng đồng tăng còn hàm lượng kẽm giảm[12]. Các nước phát triển từ lâu đã có chương trình phòng chống nhiễm độc các kim loại nặng nói chung và các kim loại đồng, chì, cadimi nói riêng. Tổ chức y tế thế giới (WHO) cũng đã đưa ra khoảng nồng độ của gần 30 kim loại trong huyết thanh được cho là an toàn với sức khỏe con người, trong đó đồng là 794-2023 mg/l; chì là 0,014-0,25 mg/l; cadimi là 0,01-0,05 mg/l [30]. Đây là cơ sở khoa học để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng nói chung, và ô nhiễm đồng, chì, cadimi nói riêng. Còn trong lĩnh vực y tế, hàm lượng kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh là cơ sở cho việc chuẩn đoán và điều trị các bệnh có liên quan đến ô nhiễm bởi các kim loại này. Trong khi nước ta chưa có một chương trình như vậy và cũng không có thống kê đủ tin cậy về tình trạng nhiễm độc đồng, chì và cadimi ở người dân. Tuy nhiên, không ai dám đoan chắc tỉ lệ nhiễm độc các kim loại này ở người dân là thấp, do ở Việt Nam hiện nay chưa có tài liệu chính thức nào cho biết hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi trong huyết thanh của người Việt Nam. Vì vậy trong thời gian tới cần phải xây dựng quy trình xác định hàm lượng các kim loại nặng trong huyết thanh nói chung, và của đồng, chì, cadimi nói riêng, tiến tới đưa ra được khoảng nồng độ đồng, chì và cadimi được cho là an toàn đối với thể trạng của người Việt Nam. 1.2. Các phương pháp xác định đồng, chì và cadimi Để xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh, có rất nhiều phương pháp như phương pháp trắc quang, phương pháp cực phổ, phương pháp hấp thụ nguyên tử dùng lò grafit hay ngọn lửa AAS,… 1.2.1. Phương pháp trắc quang[3] Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự tạo phức mầu của các ion với thuốc thử. Nồng độ của các ion trong phức thay đổi sẽ tạo ra màu khác nhau, dẫn đến độ hấp thụ quang khác nhau. Độ hấp thụ quang được xác định theo định luật Lamber-Beer theo phương trình: A = e.l.C Trong đó: e: Hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bản chất màu và bước sóng của ánh sáng tới. l: Chiều dày cu vet. C: Nồng độ chất phân tích. Khi l và e không đổi, độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ. Vì vậy, khi xây dựng được đường chuẩn biểu thị mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ C trong từng trường hợp cụ thể sẽ dễ dàng xác định được nồng độ chưa biết của một chất thông qua độ hấp thụ quang. Giới han phát hiện của phương pháp cỡ 10-5M – 10-6M. 1.2.2. Phương pháp chuẩn độ[16] Dựa trên sự tạo phức bền của các ion kim loại với EDTA trong môi trường pH ổn định với chỉ thị axit sunfosalixilic. Phương trình phản ứng được mô tả như sau 1.2.3. Phương pháp cực phổ[6] Phương pháp cực phổ là phương pháp phân tích điện hóa. Phương pháp này do một nhà bác học người Tiệp Khắc phát minh vào năm 1922. *Nguyên tắc của phương pháp Phương pháp cực phổ dựa trên việc nghiên cứu và sử dụng các đường dòng thế được ghi trong các điều kiện đặc biệt. Trong đó các chất điện phân có nồng độ khá nhỏ từ 10-3 đến n.10-6 M còn chất điện ly trơ có nồng độ lớn, gấp hơn 100 lần. Do đó, chất điện phân chỉ vận chuyển đến điện cực bằng con đường khuếch tán. Điện cực làm việc (còn gọi là điện cực chỉ thị) là điện cực phân cực có bề mặt rất nhỏ, khoảng một vài mm2. Trong cực phổ cổ điển người ta dùng điện cực chỉ thị là điện cực giọt thủy ngân. Điện cực so sánh là điện cực không phân cực. Đầu tiên người ta dùng điện cực đáy thủy ngân có diện tích bề mặt tương đối lớn, sau đó thay bằng điện cực Calomen hay điện cực Ag/AgCl. Đặt vào điện cực làm việc điện thế một chiều biến thiên liên tục nhưng tương đối chậm để có thể coi là không đổi trong quá trình đo dòng I. Cực phổ hiện đại bao gồm cực phổ sóng vuông, cực phổ xung và cực phổ xung vi phân đã đạt tới độ nhạy 10-5-5.10-7 M. *Ưu điểm của phương pháp Trang thiết bị tương đối đơn giản, tốn ít hóa chất mà có thể phân tích nhanh với độ nhạy và độ chính xác khá cao. Trong nhiều trường hợp có thể xác định hỗn hợp các chất vô cơ và hữu cơ mà không cần tách riêng chúng ra. Do đó phương pháp này phù hợp để phân tích hàm lượng các chất trong mẫu sinh học. 1.2.4. Phương pháp Vôn –Ampe hòa tan[6] Phương pháp này có thể xác định được gần 30 kim loại trong khoảng nồng độ 10-6 -10-9M với độ chính xác khá cao có thể định lượng đồng thời 3-4 ion kim loại cùng có trong cùng dung dịch. Phương pháp này được thực hiện qua giai đoạn - Điện phân làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt điện cực tại thế không đổi, đo dưới dạng một kết tủa ( kim loại, hợp chất khó tan ). - Hòa tan kết tủa đã được làm giàu và ghi đo đường hòa tan. Nồng độ của chất tương ứng với chiều cao pic hòa tan. *Ưu điểm của phương pháp Phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao, kỹ thuật phân tích và trang thiết bị không quá phức tạp, kết quả ổn định. Chính vì vậy, phạm vi ứng dụng của phương pháp này rất rộng như phân tích môi trường, xác định lượng vết kim loại trong nước biển và các loại nước thiên nhiên. Ngoài ra phương pháp này còn sử dụng để phân tích kim loại trong các mẫu lâm sàng (máu, tóc, nước tiểu,…) và trong mẫu thực phẩm (sữa, rau quả, gạo, thịt…). 1.2.5 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử[7] *Nguyên tắc của phương pháp Mẫu phân tích được chuyển thành hơi của nguyên tử hay ion tự do trong môi trường kích thích bằng cách dùng nguồn năng lượng phù hợp. Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ phát xạ của mẫu nhờ máy quang phổ. Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo những yêu cầu đã đặt ra. *Đối tượng của phương pháp Xác định hàm lượng các kim loại trong các các đối tương mẫu khác nhau như địa chất, hóa học, nông nghiệp, thực phẩm, y dược,…thuộc các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột, mẫu quặng, mẫu khí. *Ưu điểm của phương pháp Có độ nhạy rất cao (10-5-10-8 M) và độ chính xác cao (sai số dưới 10%).Phân tích đồng thời nhiều nguyên tử trong một mẫu mà không cần tách riêng, tiêu tốn ít mẫu, có thể kiểm tra được độ đồng nhất về thành phần của vật mẫu ở những vị trí khác nhau. Kết quả phổ thu được ghi trên phim ảnh có thể lưu trữ, khi cần thiết có thể đánh giá hay xem xét lại mà không cần phải có mẫu phân tích . 1.2.6. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử[7] *Nguyên tắc của phương pháp Mẫu phân tích được chuyển thành hơi của nguyên tử hay ion tự do trong môi trường kích thích bằng cách dùng nguồn năng lượng phù hợp. Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu nhờ máy quang phổ. Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo những yêu cầu đặt ra. *Giới hạn phát hiện của phương pháp Gần 60 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp với giới hạn phát hiện thấp 10-4 đến 10-5 ppm . Đặc biệt nếu sử dụng kĩ thuật không ngọn lửa thì có thể hạ giới hạn phát hiện xuống 10-7 ppm. *Ưu nhược điểm của phương pháp Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao, nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu, nên cũng tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lí mẫu qua các giai đoạn phức tạp. Kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ, có thể lưu lại đường chuẩn cho các lần sau. Bên cạnh những ưu điểm, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cũng có hạn chế như trang thiết bị rất đắt tiền, rất tinh vi, phức tạp nên cần các cán bộ phân tích có trình độ cao để vận hành máy. Phương pháp này chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu. *Đối tượng của phương pháp Phương pháp này thích hợp để xác định lượng vết của kim loại, đặc biệt là xác định các nguyên tố vi lượng trong các mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao. *Phạm vi ứng dụng của phương pháp Do phương pháp có độ nhạy và độ chính xác cao nên nó được sử dụng rất phổ biến trong các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam, có rất ít các phòng thí nghiệm được trang bị thiết bị đo quang phổ hấp thụ nguyên tử do hạn chế về kinh tế và trình độ cán bộ. 1.2.7. Phương pháp quang phổ plasma ghép nối khối phổ (ICP – MS)[2, 4, 23] Kỹ thuật ICP – MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiên đại có khả năng phân tích trên 60 nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn với độ nhạy cao. Kỹ thuật này được nghiên cứu và phát triển mạnh trong những năm gần đây. Chính vì có những ưu điểm vượt trội hơn hẳn các phương pháp phân tích trước đó nên kỹ thuật này được nghiên cứu và ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều đối tượng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực phân tích vết và siêu vết, phục vụ nghiên cứu vật liệu bán dẫn, vât liệu hạt nhân, mẫu địa chất, nông nghiệp, sinh học, môi trường. Điểm mạnh của phương pháp này là có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố kim loại trong một mẫu, có thể phân tích định lượng, bán định lượng. Ngoài ra kỹ thuật này còn có thể phân tích xác định các đồng vị của một nguyên tố trong cùng một đối tượng mẫu. Vì vậy nó được sử dụng mạnh mẽ trong phân tích, đánh giá mức độ phơi nhiễm độc tố kim loại trong nhiều đối tượng sinh học và môi trường. Hai phương pháp phân tích ICP phổ biến hiện nay là phương pháp quang phổ phát xạ Plasma (ICP-AES) và ICP – MS. Ưu điểm của hai phương pháp này so với các phương pháp thông thường khác là sử dụng nguồn plasma có thể tạo ra nhiệt độ từ 5000-10000K. Với nhiệt độ này có thể nguyên tử hóa hoàn toàn các nguyên tố các nguyên tố cần phân tích. So với ICP-AES thì kỹ thuật ICP-MS có khả năng phân tích tốt hơn bởi vì nó có thể phân tích chính xác các ion khác nhau, xác định các đồng vị trong mẫu dựa trên giá trị tỷ lệ m/z và được tính toán theo các đường chuẩn độc lập. Hiệu quả phân tích của ICP-MS so với các kỹ thuật phân tích khác như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), ICP-OES, … đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Bảng sau cho thấy khả năng phát hiện của ICP-MS hơn so với các kỹ thuật khác Bảng 2: So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích STT Nguyên tố ICP-MS (ppb) ICP-AES (ppb) F-AAS (ppb) GFA-AAS (ppb) 1 As < 0,050 < 20 < 500 < 1 2 Al < 0,010 < 3,0 < 50 < 0,5 3 Ba < 0,005 < 0,2 < 50 < 1,5 4 Be < 0,050 < 0,5 < 5 < 0,05 5 Bi < 0,005 < 20 < 100 < 1 6 Cd < 0.010 < 3,0 < 5 < 0,03 7 Ce < 0.005 < 15 < 200000 KPH 8 Co < 0,005 < 10 < 10 < 0,5 9 Cr < 0,005 < 10 < 10 < 0,15 10 Cu < 0,010 < 5,0 < 5 < 0,5 11 Gd < 0,005 < 5,0 < 4000 KPH 12 Ho < 0,005 < 1,0 < 80 KPH 13 In < 0,010 < 30 < 80 < 0,5 14 La < 0,005 < 0,05 < 4000 KPH 15 Li < 0,020 < 1 < 5 < 0,5 16 Mn < 0,005 < 0,5 < 5 < 0,06 17 Ni < 0,005 < 10 < 20 < 0,5 18 Pb < 0,005 < 20 < 20 < 0,5 19 Se < 0,10 < 50 < 1000 < 1 20 Tl < 0,010 < 30 < 40 < 1,5 21 U < 0,010 < 30 < 100000 KPH 22 Y < 0,005 < 0,5 < 500 KPH 23 Zn < 0,02 < 1,0 < 2 < 0,01 (KPH : không phát hiện được) *Phương pháp ICP-MS có ưu điểm - Phân tích nhanh và đồng thời nhiều nguyên tố - Giới hạn phát hiên thấp thích hợp phân tích lượng vết và siêu vết - Khả năng phân tích định lương và bán định lượng - Có thể phân tích và đưa ra đầy đủ thông tin về các đồng vị của một nguyên tố trong một mẫu. *Nhược điểm của phương pháp Kết quả phân tích thường bị ảnh hưởng bởi các khí: Argon, O2, H2 và các axit dùng để chuẩn bị mẫu vì ở nhiệt độ cao chúng bị phản úng với các nguyên tố trong mẫu để tạo ra các oxit, các hạt ion có cùng khối lượng với các nguyên tố cần phân tích. Tuy nhiên ảnh hưởng này có thể được loại bỏ dựa vào các kỹ thuật phân tích của ICP-MS và lựa chọn đồng vị thích hợp để phân tích *Nguyên tắc chung của phương pháp Mẫu phân hủy tới dạng đồng nhất bằng các phương pháp phân hủy mẫu thích hợp, sau đó được đưa vào phân tích trên thiết bị ICP-MS. Mẫu ở dạng đồng nhất được sol hóa thành sol khí và đưa tới tâm ngọn lửa ICP, ở đây xảy ra quá trình nguyên tử hóa và ion hóa. Các ion kim loại được thu nhận qua hệ thống phân giải phổ theo số khối (tỉ số khối lượng /điện tích ion m/z) và được thu nhận các tín hiệu qua bộ nhân quang điện. Pic phổ hoặc số hạt thu nhận được lưu giữ trong máy tính. *Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo ICP-MS - Nồng độ muối ảnh hưởng từ 0,1 – 0,4%. - Đồng vị của các nguyên tố khác nhau có số khối trùng nhau. Sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo ra một phân tử mới có số khối trùng với số khối của nguyên tố cần phân tích. - Các nguyên tử khi ion hóa bậc 1 hoặc bậc 2 sẽ cho các số khối khác nhau trùng với số khối của nguyên tố cần phân tích. - Ảnh hưởng của mẫu phân tích trước. *Phạm vi ứng dụng của phương pháp ICP-MS Ở Việt Nam, thiết bị ICP-MS đã được lắp đặt và sử dụng trong một số viện nghiên cứu như Viện xạ hiếm, Viện nghiên cứu địa chất-khoáng sản, Viện công nghệ môi trường, Khoa Hóa học-Đại học khoa học tự nhiên Hà Nội,.. Do có khả năng phân tích hàng loạt các nguyên tố kim loại cùng một lúc với độ nhạy và độ chính xác cao, nên ICP-MS được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau như công nghệ luyện kim, chế tạo máy, địa chất, lĩnh vực môi trường,… 1.3. Các phương pháp xử lý mẫu[8] Xử lý mẫu phân tích là một quá trình phức tạp, có hóa học, có vật lý, hay vật lý và hóa học kết hợp, để phân hủy mẫu chuyển các chất, hay các nguyên tố, hay các ion cần xác định có trong mẫu phân tích ban đầu về dạng tan trong một dung môi thích hợp như nước hay dung môi hữu cơ,…để sau đó có thể xác định được nó theo một phương pháp thích hợp. Tuy nhiên việc xử lý mẫu phân tích lại được thực hiên theo rất nhiều kỹ thuật có nguyên lý, cơ chế vật lý và hóa học có khi rất khác nhau, tùy theo mỗi loại mẫu và yêu cầu của phương pháp phân tích. Các phương pháp xử lý mẫu đã và đang được sử dụng bao gồm 1.3.1. Phương pháp vô cơ hóa 1.3.1.1. Phương pháp vô cơ hóa ướt *Xử lý bằng axit mạnh đặc nóng Dùng axit mạnh đặc và nóng (ví dụ HCl, H2SO4), hay axit mạnh, đặc và nóng có tính oxi hóa mạnh (HNO3, HClO4), hoặc hỗn hợp 2 axit (HNO3 + H2SO4), hay 3 axit (HNO3 + H2SO4 + HClO4), hoặc là 1 axit đặc và 1 oxy hóa mạnh (H2SO4 + KMnO4)…để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong ống nghiệm, trong cốc hay lò vi sóng. Lượng axit cần dùng để phân hủy mẫu thường gấp 10-15 lần lượng mẫu, tùy thuộc mỗi loai mẫu và cấu trúc vật lý, hóa học của nó. Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc,..thường từ vài giờ đến hàng chục giờ tùy loại mẫu và bản chất của các chất, còn nếu trong lò vi sóng thì chỉ cần 50-90 phút. Ưu - nhược điểm Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng. Nhưng thời gian phân hủy mẫu rất dài, trong điều kiện thường, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là trong các hệ hở. Dễ bị nhiễm bẩn khi xử lý trong hệ hở, do môi trường hay axit dùng và phải đuổi axit dư lâu, nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu *Xử lý bằng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng Dùng dung dịch kiềm mạnh đặc nóng (NaOH, KOH 15-20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (NaOH + NaHCO3), hay một kiềm mạnh và peroxit (KOH + Na2O2) nồng độ lớn (10-20%), để phân hủy mẫu phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc trong lò vi sóng. Lượng dung dịch phân hủy: cần lượng lớn từ 8-15 lần lượng mẫu. Thời gian phân hủy mẫu: từ 4-10 giờ trong hệ hở. Còn trong trong hệ lò vi sóng kín chỉ cần thời gian 1-2 giờ. Nhiệt độ phân hủy là nhiệt độ sôi của dung dịch kiềm. Nó thường nằm trong khoảng 150-200oC. Ưu - nhược điểm Ưu điểm là hầu như không làm mất chất phân tích, nhất là các nguyên tố có hợp chất dễ bay hơi và các nền của mẫu dễ tan trong kiềm Nhược điểm là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao, khả năng gây nhiễm bẩn dễ xảy ra, loại kiềm dư rất khó khăn và mất nhiều thì giờ. 1.3.1.2. Phương pháp vô cơ hóa khô Kỹ thuật xử lý khô (tro hóa khô) là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp (450-750oC), song thực chất đây chỉ là bước đầu tiên của quá trình xử lý mẫu. Vì sau khi nung, mẫu bã còn lại phải được hòa tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp, thì mới chuyển các chất cần phân tích trong tro mẫu vào dung dịch để sau đó xác định nó theo một phương pháp đã chọn. Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sễ bị đốt cháy thành CO2 và nước. Thời gian nung có thể từ 5-12 giờ tùy thuộc vào mỗi loại chất phân tích, cấu trúc, dạng liên kết của các chất trong mẫu. *Ưu - nhược điểm Thao tác và cách làm đơn giản, không phải dùng nhiều axit đặc tinh khiết cao đắt tiền, xử lý được triệt để nhất là các mẫu nền hữu cơ, đốt cháy hết các chất hữu cơ, vì thế làm dung dịch mẫu thu được sạch Nhưng có nhược điểm là có thể mất một số chất dễ bay hơi, ví dụ như: Cd, Pb, Zn, Sn, Sb,….nếu không có chất phụ gia và chất bảo vệ. 1.3.1.3. Phương pháp vô cơ hóa khô-ướt kết hợp Nguyên tắc của kỹ thuật này là mẫu được phân hủy trong chén hay cốc nung. Trước tiên người ta xử lý ướt sơ bộ bằng một lượng nhỏ axit và chất phụ gia, để phá vỡ cấu trúc ban đầu của các hợp chất mẫu và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì thế lượng axit dùng để xử lý thường chỉ bằng 1/4 hay 1/5 lượng cần dùng cho xử lý ướt. Sau đó nung sẽ nhanh hơn và quá trình xử lý sẽ triệt để hơn xử lý ướt, đồng thời hạn chế được sự mất của một số kim loại khi nung. Do đó đã tận dụng được ưu điểm của cả hai kỹ thuật xủ lý ướt và khô, nhất là giảm bớt được các loại hóa chất (axit, kiềm tinh khiết cao) khi xử lý ướt, sau đó hòa tan tro mẫu sẽ thu được mẫu trong, vì không còn chất hữu cơ và sạch hơn tro hóa ướt thông thường. *Ưu và nhược điểm Hạn chế được sự mất của một số chất phân tích dễ bay hơi. Sự tro hóa triệt để, sau khi hòa tan tro còn lại có dung dịch mẫu trong. Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao tốn kém, thời gian xử lý nhanh hơn tro hóa ướt. Không phải đuổi axit dư, nên hạn chế được sự nhiễm bẩn. Do đó phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại. 1.3.2. Phương pháp chiết Chiết là phương pháp dựa trên cơ sở sự phân bố (hay hòa tan) khác nhau của chất phân tích vào trong hai pha (hai dung môi) không trộn lẫn vào nhau. Nhờ đó mà chúng ta lấy được chất cần phân tích ra khỏi pha mẫu ban đầu, chuyển nó vào pha thứ hai (dung môi) mà chúng ta mong muốn. Các kiểu chiết trong xử lý mẫu phân tích: - Kỹ thuật chiết lỏng – lỏng - Kỹ thuật chiết pha rắn - Kỹ thuật chiết hấp phụ pha khí (rắn – khí) - Kỹ thuật vi chiết pha rắn (SPME) - Kỹ thuật chiết Soxhlet - Kỹ thuật chiết siêu âm 1.3.3. Phương pháp pha loãng mẫu bằng dung môi thích hợp Nguyên tắc ở đây là chọn dung môi thích hợp hòa tan tốt chất mẫu, để pha loãng chất mẫu trong một tỷ lệ nhất định, ví dụ từ 50-500 lần. Sau đó xác định chất phân tích theo phương pháp đã chọn. Kỹ thuật này đơn giản, hầu như không cần trang bị gì hết, lại dễ thực hiện và nhanh. Nhưng nó chỉ thích hợp cho một số trường hợp chất phân tích có nồng độ tương đối lớn, mà khi pha loãng mẫu nhiều lần bằng dung môi thích hợp, chúng ta vẫn xác định nó tốt trong các điều kiện cho phép, và các chất khác có mặt trong mẫu, khi pha loãng trong một tỷ lệ nhất định thì không cản trở và không ảnh hưởng đến kết quả xác định chất phân tích. Đồng thời pha loãng chúng ta có thể loại bỏ được các cặn không tan có trong mẫu, nhất là các mẫu dầu hay chất hữu cơ. 1.3.4 Phương pháp điện phân Trong bình điện phân, tại thế một chiều, các ion kim loại chạy về điện cực âm, bị điện phân (nhận electron của điện cực) trở thành các phân tử trung hòa (các nguyên tử) và bám vào điện cực. Do đó ta được chất phân tích bám tên điện cực âm. Sau đó ta có thể xác định chất trên điện cực bằng phương pháp khối lượng hay hòa tan chất trên điện cực rồi xác định nó theo một cách phù hợp. Đây là cách làm giầu chất phân tích của phương pháp phân tích cực phổ có tên là phương pháp Von–Ampe. 1.3.5. Phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng *Nguyên tắc: Dùng năng lượng của lò vi sóng để đun nóng mẫu được đựng trong bình kín. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, mẫu được hòa tan dễ dàng. Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại nhất hiện nay, làm giảm đáng kể thời gian xử lý mẫu, không mất mẫu và vô cơ hóa mẫu được triệt để. Có thể vô cơ hóa cùng một lúc được nhiều mẫu, Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bị rất đắt tiền mà nhiều cơ sở phân tích không đủ điều kiện trang bị. *Cơ chế của sự phân hủy mẫu trong lò vi sóng[8] Các tác nhân phân hủy mẫu bao gồm axit [có tác dụng phá hủy và hòa tan các hạt (phân tử) mẫu], năng lượng nhiệt (có tác dụng làm tan rã các hạt mẫu cùng với axit), sự khuếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm của các hạt mẫu với nhau làm cho chúng bị bào mòn dần. Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu ra ngoài, do các phân tử nước hấp thụ (90%) năng lượng vi sóng và có động năng rất lớn, nên chúng có chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra. Thêm vào đó, vì là hệ kín nên có áp suất cao, sẽ làm cho nhiệt độ sôi lại cao hơn, đây là tác nhân phân hủy mạnh nhất, do đó thúc đẩy quá trình phân hủy mẫu rất nhanh từ trong ra và từ ngoài vào. Vì thế nên việc xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn (30-70 phút) mà lại triệt để. *Các quá trình xảy ra khi phân hủy mẫu bằng lò vi sóng Dưới tác dụng của axit, năng lượng nhiệt (nhiệt độ) và năng lượng vi sóng các quá trình vật lý và hóa học sau đây sẽ xảy ra: - Sự phá vỡ mạng lưới cấu trúc của hạt mẫu, giải phóng các chất phân tích, để đưa chúng vào dung dịch dưới dạng các muối tan. - Quá trình oxi hóa khử làm thay đổi hóa trị, chuyển đổi dạng, làm tan vỡ các hạt mẫu, để giải phóng chất phân tích về dạng muối tan. - Nếu xử lý mẫu hữu cơ phân tích kim loại, thì có sự đốt cháy, phá hủy các hợp chất hữu cơ và mùn tạo ra khí CO2 và nước, để giải phóng các kim loại trong chất hữu cơ về dạng muối vô cơ tan trong dung dịch. - Tạo hợp chất dễ bay hơi làm mất đi các anion trong phân tử chất mẫu, làm mẫu bị phân hủy tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch. - Sự tạo thành các hợp chất muối hay phức tan trong dung dịch. - Cơ chế tách chất phân tích ra khỏi mẫu ban đầu ở dạng kết tủa không tan và nhờ đó người ta tách được các chất phân tích và làm giầu chúng. Như vậy, trong quá trình xử lý mẫu ở đây cũng có thể có các phản ứng hóa học xảy ra như phản ứng oxy hóa khử, phản ứng thủy phân, phản ứng tạo phức, phản ứng hòa tan, phản ứng kết tủa, ….của các phân tử chất mẫu với các axit dùng để phân hủy mẫu và các chất có trong mẫu với nhau. Trong đó, quá trình nào là chính, quá trình nào là phụ được quyết định bởi thành phần chất nền, bản chất của chất mẫu và các loại axit dùng để phân hủy và hòa tan mẫu. 1.4. Phương pháp xác định độ lặp lại và độ chính xác[10; 13] Độ lặp và độ chính xác là hai đại lượng quan trọng để đánh giá một phương pháp phân tích. 1.4.1. Độ lặp lại Độ lặp lại là đại lượng đặc trưng cho mức độ gần nhau giữa các giá trị riêng lẻ xi của cùng một mẫu phân tích, được tiến hành bằng một phương pháp phân tích, trong cùng một điều kiện thí nghiệm (người phân tích, trang thiết bị, phòng thí nghiệm) trong khoảng thời gian ngắn. *Các đại lượng đặc trưng cho độ lặp lại Khoảng biến thiên R: là hiệu số giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất trong một tập số liệu R = xmax - xmin Độ lớn của R phụ thuộc vào kích thước mẫu. Với cùng sai số ngẫu nhiên, khi số phép đo tăng R sẽ tăng. Do đó, khoảng biến thiên được dùng để đặc trưng cho độ phân tán của tập số liệu khi phép đo nhỏ. Phương sai (s2 và S2): là giá trị trung bình của tổng bình phương sự sai khác giữa các giá trị riêng rẽ trong tập số liệu so với giá trị trung bình. Phương sai không cùng thứ nguyên với các đại lượng đo. Nếu tập số liệu nhỏ thì (với N-1=f là số bậc tự do) Khi có m tập số liệu, mỗi tập số liệu làm k thí nghiệm lặp lại với cùng một mẫu thì (với N là tổng tất cả các thí nghiệm N = m.k) Nếu phương sai càng lớn thì độ tản mạn của các giá trị đo lặp lại càng lớn hay độ lặp lại càng kém. Độ lệch chuẩn (sf hoặc Sf): Độ lệch chuẩn của một tập số liệu kết quả nghiên cứu đặc trưng cho độ phân tán các số liệu trong tập hợp so với giá trị trung bình và được xác định theo phương trình hay (Với N là số thí nghiệm lặp lại của tập hợp, thực tế thường xem các tập số liệu có N>30 là tập hợp). Hoặc hay (với N là số thí nghiệm trong mẫu thống kê được rút ra từ tập hợp. Số bậc tự do trong trường hợp này là f = N – 1) Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) và hệ số biến thiên (CV) RSD là tỉ số giữa độ lệch chuẩn và giá trị trung bình RSD(%) còn được gọi là hệ số biến thiên. Đại lượng này được dùng để đánh giá độ chính xác tương đối của phép phân tích. 1.4.2. Độ chính xác Độ chính xác là đại lượng đặc trưng cho mức độ gần nhau của giá trị phân tích (thường là giá trị trung bình ) với giá trị thực hay giá trị đã được chấp nhận xt hay m. Khi không có sai số hệ thống thì giá trị trung bình tiến tới giá trị thực nếu số phép đo rất lớn (N→¥). Vì vậy, có thể nói độ chính xác tùy thuộc vào số phép đo. Độ chính xác được biểu diễn dưới dạng sai số tuyệt đối hoặc sai số tương đối. Trong đó sai số tuyệt đối (EA) là sự sai khác giữa giá trị đo được (xi) với giá trị thật hay giá trị đã biết trước (xt hay m) EA = xi - m Còn sai số tương đối (ER) là tỷ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị thật hay giá trị đã biết trước hay PHẦN II. THỰC NGHIỆM 2.1. Đối tượng nghiên cứu Mẫu huyết thanh của những người khỏe mạnh, độ tuổi từ 20-30 có nhóm máu O, đã được sàng lọc không chứa các loại virut HIV, viêm gan A (HAV), viêm gan B (HBV), viêm gan C (HCV),… 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu Thu thập, nghiên cứu và phân tích, kế thừa các tài liệu đã có trên thế giới và Việt Nam về phương pháp phân hủy xác định đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh. 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích đồng, chì và cadimi trong huyết thanh trên thiết bị ICP-MS Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình xác định đồng thời đồng, chì, cadimi trong huyết thanh bằng phương pháp ICP-MS bao gồm 2 phần chính sau: quy trình phân hủy mẫu huyết thanh và quy trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS. 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng các thuật toán để tính toán kết quả phân tích. 2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.3.1. Hóa chất Tất cả hóa chất dùng trong nghiên cứu như HNO3, H3PO4, HCl, H2SO4, HF, Triton X-100 đều là các hóa chất siêu sạch (Merck). Dung dịch chuẩn của các kim loại Cu, Pb, Cd đều là các hóa chất siêu sạch được mua từ hãng Merck có nồng độ gốc 1000ppm. Từ nồng độ gốc, pha chế thành các dung dịch có nồng độ nhỏ hơn. Các dung dịch chuẩn được bảo quản trong tủ lạnh. Dung dịch chuẩn được pha chế hàng ngày. Các dung dịch chuẩn máy (Mg; Rh; Ce; Pb; U; In; Be; Co) nồng độ 10ppb được mua từ hãng Perkin Elmer, Mỹ. Nước cất dùng cho nghiên cứu và phân tích là nước cất siêu sạch được cung cấp từ thiết bị Milipore có độ dẫn điện nhỏ hơn 18,2Ω/cm (250C). Khí Argon siêu sạch chất lượng 99,999% được mua từ hãng Messer. Mẫu huyết thanh dùng trong thí nghiệm nghiên cứu thuộc nhóm máu O được tách li tâm trước khi mang về phòng thí nghiệm và được bảo quản đông lạnh. Huyết thanh chuẩn của hãng Bio-ral, Mỹ (Assayed Chemistry Control) dạng bột khô, được bảo quản trong lọ nhỏ màu nâu ở nhiệt độ 20C dùng để kiểm tra mẫu, tính sai số và độ lặp. 2.3.2. Dụng cụ Dụng cụ dùng trong nghiên cứu bao gồm Ống phá mẫu trong lò vi sóng làm bằng Teflon. Túp nhựa của hãng Sarstedt loại 15mL và 50mL. Các loại pipet 100mL, 1000mL và 5mL. Vì hàm lượng các nguyên tố trong huyết thanh là vết và siêu vết nên dụng cụ dùng trong thí nghiệm phải được tráng rửa sạch bằng cách ngâm trong axit HNO3 (10%) từ 1-2 ngày. Sau đó siêu âm trong 20 phút, tráng rửa lại bằng nước cất 3 lần, rồi sấy ở nhiệt độ 800C. Cân phân tích của hãng Adam (Anh), có độ chính xác 0,0001mg dùng để cân mẫu chuẩn. 2.3.3.Thiết bị phân hủy mẫu và phân tích mẫu 2.3.3.1. Thiết bị phân hủy mẫu Hệ phân hủy mẫu bằng lò vi sóng Berghof, Speed wave-4 (Đức) (hình 1), có chương trình điều khiển nhiệt độ bên trong, bên ngoài lò, áp suất và thời gian gia nhiệt. Lò vi sóng có các ống phá mẫu bằng teflon, ký hiệu là DAK-100, có thể tích 100mL. Nhiệt độ và áp suất lớn nhất có thể đạt được ở trong ống lần lượt là 2300C và 40 bar. Khối lượng mẫu lớn nhất cho vào trong ống là 500 mg. Thể tích mẫu tối thiểu trong ống là 5 ml Hình 1: Thiết bị lò vi sóng Hình 2: Dụng cụ phân hủy mẫu 2.3.3.2. Thiết bị phân tích mẫu Thiết bị ICP-MS (Perkin Elmer, ELAN 9000) (hình 2) với hệ từ trường bát cực, sử dụng nguồn năng lượng cao tần cho quá trình hóa hơi và ion hóa tất cả các nguyên tử với hiệu suất cao và ổn định. ICP-MS ghép nối hệ sol hóa mẫu giúp quá trình làm giàu mẫu và tăng khả năng phát hiện rất phù hợp với phân tích vết các kim loại. *Cấu tạo của thiết bị ICP-MS 9000 bao gồm các bộ phận sau - Nguồn ion plasma - Bộ quang học ion (tứ cực) - Thiết bị đo phổ khối lượng - tứ cực - Bộ lấy mẫu tự động Autosampler AS-93 plus, Perkin Elmer, Mỹ - Bộ sol hóa mẫu bằng sóng siêu âm (USN, Perkin Elmer, Mỹ) trước khi đưa mẫu vào buồng plasma. Hệ này giúp cho quá trình làm giàu mẫu lên nhiều lần tăng khả năng phát hiện. - Buồng chân không và hệ lọc khối (trường tứ cực và các thấu kính điện từ ion) - Vùng ghép nối (Interface) - Máy tính Ngoài ra còn có máy lạnh tuần hoàn và hệ thống quạt hút. Hình 3: Thiết bị ICP-MS Hình 4: Bộ phận lấy mẫu tự động autosampler 2.4. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu huyết thanh Mẫu máu được lấy khoảng 250-300mL vào buổi sáng ở tĩnh mạch khuỷu tay, không chứa chất chống đông hay các chất bảo quản khác. Sau khi tiệt trùng, mẫu được chứa trong loại túi sử dụng 1 lần của hãng Terumo. Để tách huyết thanh, mẫu máu được làm đông tự nhiên trong thời gian 30 phút, sau đó li tâm trên thiết bị Mistral 6000 với tốc độ 2000 vòng/phút trong thời gian 10 phút, ở nhiệt độ 10-150C. Huyết thanh được tách ra và bảo quản ở nhiệt độ 2-80C. PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Các phương pháp phân hủy mẫu *Lựa chọn môi trường phân hủy mẫu huyết thanh Mẫu huyết thanh có thành phần nền hữu cơ phức tạp, chứa lượng protein tương đối lớn vì vậy phương pháp xử lí mẫu này cho bất kỳ thiết bị phân tích nào cũng như thiết bị ICP-MS được quan tâm đầu tiên, thông thường một axit hay hỗn hợp axit có khả năng hòa tan. Trong phân tích ICP-MS thì một số axit ảnh hưởng tới phép đo phổ, vì vậy việc sử dụng loại axit cho quá trình xử lí mẫu đóng một vai trò quan trọng nhất để đảm bảo mẫu tan hoàn toàn ở dạng đồng nhất và không ảnh hưởng tới phép đo. Thực tế khảo sát với 1gam mẫu huyết thanh thêm và không thêm chuẩn với 2 mức 0,1mg và 10mg chuẩn được xử lí với 10ml axit các loại axit HNO3, HCl, H3PO4, H2SO4, hỗn hợp HNO3 và HCl, hỗn hợp HNO3 , H2SO4 và HF, thể tích định mức cuối cùng là 50 ml. Thực nghiệm cho thấy chỉ có HNO3, H3PO4 và hỗn hợp HNO3 , H2SO4 và HF hòa tan mẫu, tuy nhiên dễ dàng hơn cả là axit HNO3. Kết quả phân tích mẫu không thêm và mẫu thêm chuẩn với 2 mức khác nhau cho thấy độ thu hồi với mỗi nguyên tố là khác nhau tuy nhiên tất cả các kết quả đều nằm trong khoảng cho phép từ 80 đến 103% (kết quả bảng 2). Bảng 2: Độ thu hồi đối với các loại axit xử lý mẫu khác nhau STT Tên nguyên tố Hiệu suất thu hồi (%) Axit HNO3 H3PO4 HNO3&HCl HNO3, H2SO4 & HF Mức hàm lượng 0,1 mg 10 mg 0,1 mg 10 mg 0,1 mg 10 mg 0,1 mg 10 mg 1 Cu 97 95 83 82 81 85 83 80 2 Pb 95 88 96 95 97 94 80 82 3 Cd 93 88 91 86 94 96 94 96 Bảng 2 cho thấy phân hủy mẫu sử dụng axit HNO3 cho độ thu hồi đối với cả ba nguyên tố từ 88 đến 97 %. Thực nghiệm quan sát cho thấy đây cũng là axit tốt nhất để hòa tan mẫu. Axit H3PO4 cho độ thu hồi tốt nhưng quá trình thực nghiệm cho thấy mẫu không phân huỷ hết các chất hữu cơ; hỗn hợp axit HNO3 và HCl phân huỷ mẫu tốt nhưng cho độ thu hồi của Cu thấp; hỗn hợp HNO3, H2SO4 và HF cho độ thu hồi của Pb thấp. Vì vậy, các nghiên cứu tiếp theo đều sử dụng HNO3 cho việc phân hủy mẫu. 3.1.1.Phương pháp pha loãng bằng HNO3 Pha các dung dịch axit HNO3 có nồng độ lần lượt là: 0,1%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1% ; 1,2%; 1,5% từ dung dịch HNO3 (1:1) và dung dịch chuẩn của các nguyên tố Cu, Pb, Cd có các nồng độ tương ứng là 50ppm; 2ppm và 0,1ppm. Lấy 1mL mẫu huyết thanh 50mL dung dịch chuấn vào các ống nghiệm. Tiến hành định mức đến vạch 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO3 với các nồng độ 0,1%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1%; 1,2% và 1,5% đối với tất cả các ống. Mối tương quan giữa nồng độ HNO3 với hàm lượng trung bình của các kim loại đồng, chì và cadimi được trình bày ở trong bảng 3 Bảng 3: Ảnh hưởng của môi trường HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh Hàm lượng các kim loại (ppb) Nồng độ HNO3 (%) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,5 Cu Mẫu trắng 26,65 27,35 30,45 27,75 38,6 26,75 28,55 27,25 Mẫu HT 619,67 621 627 625,3 638 660 657,4 652,66 Mẫu HT + chuẩn (2500ppp) 2547,33 2566,7 2836,75 2740,05 2686,7 2910 2650,65 2565,84 Cd Mẫu trắng 0,0235 0,026 0,0195 0,021 0,011 0,028 0,016 0,0135 Mẫu HT 0,025 0,03 0,026 0,03 0,028 0,046 0,034 0,031 Mẫu HT + chuẩn (5ppb) 4,29 4,3 4,22 4,3 4,3315 4,853 4,3 4,001 Pb Mẫu trắng 0,067 0,0408 0,0555 0,054 0,0525 0,02 0,0508 0,0495 Mẫu HT 0,0763 0,19 0,3 0,3 0,3137 0,309 0,3358 0,3287 Mẫu HT + chuẩn (100ppb) 85,2463 84,69 84,8 83,6 84,5337 90,819 83,9358 83,3917 (Mẫu HT: mẫu huyết thanh) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ HNO3 trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 (hình 5). (5a) (5b) ( 5c) Hình 5: Ảnh hưởng của HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (5a), chì (5b) và cadimi (5c) trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu (hình 5) ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 ở các nồng độ khác nhau, thì với nồng độ HNO3 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất và độ thu hồi của các nguyên tố là tốt nhất. Như vậy sử dụng HNO3 với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy thường mẫu huyết thanh. 3.1.2. Phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 (1%) và Triton X-100 Tương tự, lấy 1mL mẫu huyết thanh và 50mL dung dịch chuẩn vào các ống nghiệm, rồi định mức đến vạch 10mL bằng HNO3 1% và Triton X-100 có nồng độ lần lượt là 0,05%; 0,075%; 0,1%; 0,15%; 0,2% đối với tất cả các ống. Mối tương quan giữa nồng độ Triton X-100 và hàm lượng của đồng, chì, cadimi trong huyết thanh được trình bày ở trong bảng 4. Bảng 4: Ảnh hưởng của Triton X-100 đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh Hàm lượng các kim loại (ppb) Nồng độ Triton X-100 (%) 0,05 0,075 0,1 0,15 0,2 Cu Mẫu trắng 13,3 17,68 23,5 27,1 27,4 Mẫu huyết thanh 1175 1185 1285 1230 1192,7 Mẫu huyết thanh + chuẩn (2500ppb) 3195 3350 3740 3425 3246,7 Cd Mẫu trắng 0,0771 0,0803 0,0874 0,0874 0,105 Mẫu huyết thanh 0,0868 0,0906 0,1349 0,1243 0,1411 Mẫu huyết thanh + chuẩn (5ppb) 4,4418 4,1281 4,7079 4,1693 4,1321 Pb Mẫu trắng 0,596 0,631 0,647 0,685 0,705 Mẫu huyết thanh 0,6953 0,7816 0,8375 0,7749 0,7924 Mẫu huyết thanh + chuẩn (100ppb) 83,7903 84,7116 92,3175 80,9299 82,0624 Hình 6 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ Triton X-100 trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100 6a 6b 6c Hình 6: Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (6a), chì (6b) và cadimi (6c) trong phương pháp pha loãng mẫu huyết thanh bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100 Kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 thì sử dụng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 với nồng độ 0,1% là tối ưu vì các nguyên tố Cu, Pb và Cd đều được phát hiện ở nồng độ cao nhất. 3.1.3. Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng Các dung dịch HNO3 có nồng độ 0,1%; 0,5%, 1%; 1,5% và 2% được lựa chọn để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng với chương trình có sẵn trong thiết bị (bảng 5). 1 mL mẫu huyết thanh được pha loãng đến 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO3 nồng độ từ 0,1% đến 2%. Sau đó, cho vào các ống phá Teflon để tiến hành phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng. Bảng 5: Chương trình phá mẫu huyết thanh trong lò vi sóng Các bước Nhiệt độ (0C) Áp suất (Bar) Thời gian (Phút) 1 160 50 5 2 190 50 10 3 50 0 10 4 50 0 10 5 50 0 10 Hàm lượng đồng, chì và cadimi xác định được trong phương pháp lò vi sóng ứng với từng nồng độ HNO3 dùng để phân hủy mẫu được trình bày ở bảng 6. Bảng 6: Ảnh hưởng của HNO3 đến kết quả phân tích hàm lượng đồng, cadimi và chì trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng. Nồng độ các kim loại (ppb) Nồng độ HNO3 (%) 0,1 0,5 1 1,5 2 Cu Mẫu trắng 16 17,21 17,75 20,75 22,95 Mẫu huyết thanh 1003,75 1355,66 1356,2 1095 1075 Mẫu huyết thanh + chuẩn (2500ppb) 3435,5 3747,41 3788,45 3350 3555 Cd Mẫu trắng 0,0562 0,0768 0,0797 0,0824 0,0976 Mẫu huyết thanh 0,07 0,124 0,1535 0,1179 0,1321 Mẫu huyết thanh + chuẩn (5ppb) 4,0435 3,784 4,4685 4,5014 43,1647 Pb Mẫu trắng 0,689 0,776 0,824 0,859 0,901 Mẫu huyết thanh 0,8146 0,9239 1,1292 1,0704 1,0135 Mẫu huyết thanh + chuẩn (100ppb) 79,3146 73,3739 90,5292 78,4104 78,6435 Sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng được biểu diễn trong hình 7 7a 7b 7c Hình 7: Ảnh hưởng của HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (7a), chì (7b) và cadimi (7c) trong phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng, với nồng độ HNO3 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất. Như vậy sử dụng HNO3 với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng mẫu huyết thanh. 3.1.4. So sánh các phương pháp phân hủy mẫu So sánh các phương pháp phân hủy mẫu để xác định hàm lượng các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh cho thấy phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng là tối ưu nhất cho xác định đồng thời cả ba nguyên tố Cu, Pb và Cd (bảng 7, hình 8). Bảng 7: Hàm lượng các nguyên tố đồng, chì, cadimi trong huyết thanh ứng với từng phương pháp phân hủy mẫu được khảo sát. Các phương pháp phân hủy mẫu Nồng độ các nguyên tố (ppb) Cu Cd Pb Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1% 633,25 0,0183 0,289 Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1% và Triton X-100 0,1% 1261,5 0,0475 0,1905 Phân hủy bằng lò vi sóng với HNO3 1% 1447,250 0,0738 0,3052 Hình 8: Ảnh hưởng của các phương pháp phân hủy mẫu đến quá trình xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh (PP1: Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1%; PP2: Phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 0,1% ; PP3: Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng với HNO3 1%) 3.2. Khảo sát các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS Mẫu huyết thanh có thành phần nền tương đối phức tạp, quá trình phân tích đòi hỏi mẫu phải phân hủy tới dạng dung dịch đồng nhất mà không làm mất các đồng vị cần phân tích. Các yếu tố nền có khả năng ảnh hưởng tới việc phân tích. Để có được phương pháp phân tích chính xác, đề tài tập trung nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS như chuẩn hóa số khối, tốc độ khí mang tạo sol khí, nguồn năng lượng ICP, thế điều khiển thấu kính điện tử - ion, thời gian phân tích mẫu và thời gian rửa sạch mẫu[2,4]. 3.2.1. Chuẩn hóa số khối (Tunning) Bước đầu tiên khi phân tích trên thiết bị ICP-MS đó là chuẩn hoá số khối (Tunning). Mỗi đồng vị có một số khối nhất định tuy nhiên không thể chuẩn hoá toàn bộ các nguyên tố mà việc chuẩn hoá phải thực hiện theo từng khoảng từ số khối nhỏ tới số khối lớn. Các nguyên tố dùng cho chuẩn hoá số khối gồm có: He (3,016); Mg (23,985); Rh (102,905); Ce (139,905), Pb (207,977); U (238,05). Các nguyên tố này có số khối từ nhỏ tới lớn bao phủ được toàn bộ các nguyên tố khác. Sau khi chuẩn hóa số khối ta tiến hành tối ưu các điều kiện phân tích. Hình 9 là hình ảnh chuẩn hoá số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U Hình 9: Phổ chuẩn hóa số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U 3.2.2. Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí Tốc độ khí mang có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất tạo sol khí, nếu tốc độ khí nhỏ hiệu quả tạo sol sẽ kém, tuy nhiên nếu tốc độ khí quá lớn sẽ kéo theo một lượng đáng kể oxy, điều này là không mong muốn trong plasma. Khi có mặt oxy sẽ tạo ra một lượng oxit cản trở tới phổ, oxit của nguyên tố này có số khối trùng với số khối của nguyên tố khác. Việc khống chế tốc độ khí mang dựa vào tỉ số CeO/Ce, tốc độ khí mang hợp lí nhất sẽ cho tín hiệu cao nhất nhưng tỉ số CeO/Ce nhỏ hơn 0,03. Kết quả khảo sát được thể hiện trên bảng 8 và hình 10, cho thấy khi tốc độ khí mang tăng từ 0,3 tới 1,2 lít/phút với khoảng thay đổi 0,01 lít/phút thì tín hiệu của Ce (hạt/giây-cps) tăng dần nhưng tín hiệu của CeO cũng tăng dần. Khi tốc độ khí đạt giá trị 0,50 lít/phút thì tín hiệu Ce không tăng nữa mà giảm khi tốc độ khí tăng. Tuy nhiên, tín hiệu CeO vẫn tăng và tăng nhanh và điều này làm cho tỉ số CeO/Ce tăng nhanh vượt quá tỉ lệ cho phép. Như vậy, tốc độ khí mang phù hợp để có được độ nhạy lớn nhất mà không ảnh hưởng tới việc tạo oxit là: 0,50 lít/phút. Bảng 8: Kết quả khảo sát tốc độ khí sol hóa mẫu theo tín hiệu Ce Tốc độ khí (L/phút) Ce (cps) CeO (cps) CeO/Ce 0,3 12532 56 0,004 0,325 15345 90 0,006 0,35 60540 546 0,009 0,375 100264 1203 0,012 0,4 161897 2240 0,014 0,425 243593 3854 0,016 0,45 300240 6005 0,02 0,475 340589 8174 0,024 0,5 364268 10564 0,029 0,525 378920 13262 0,035 0,55 392678 16492 0,042 0,575 364250 19305 0,053 0,6 302481 90744 0,3 0,625 260240 117108 0,45 0,65 202800 141960 0,7 Hình 10: Tỉ lệ cường độ tín hiệu theo tốc độ khí mang 3.2.3. Khảo sát nguồn năng lượng (ICP) Năng lượng là yếu tố quyết định trong quá trình nguyên tử hoá hay ion hoá mẫu. Nguồn năng lượng ICP có ưu việt hơn hẳn so với các thiết bị khác. Nhiệt độ trong tâm Plasma có thể đạt từ 6000 oC đến 10000 oC cao hơn hẳn AAS (3000oC). Trong máy ICP-MS, nguồn năng lượng phụ thuộc vào công suất của máy phát cao tần. Khảo sát công suất của máy phát cao tần RF từ 700 đến 1200 W với thay đổi 25 W một lần cho thấy công suất của máy phát cao tần RF tối ưu là 1000W (Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất). Kết quả ở bảng 9 và hình 11 cho thấy khi công suất máy phát cao tần tăng thì tín hiệu Rh tăng nhưng đến một ngưỡng mà công suất tiếp tục tăng thì quá trình ion hóa sẽ tạo ra ion +2 và tín hiệu của ion +1 sẽ giảm. Vì vậy, mức công suất 1000W là tối ưu nhất. Bảng 9: Kết quả khảo sát công suất máy cao tần Công suất máy phát cao tần (W) Rh (cps) 725 205628 750 215699 775 222548 800 236589 825 245970 850 253694 875 265400 900 289777 925 320568 950 355698 975 372478 1000 380804 1025 375475 1050 352190 1075 335481 1100 302569 1125 286947 1150 253311 1175 230098 Hình 11: Tín hiệu của Rh theo công suất của máy phát cao tần 3.2.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử - ion Hệ thấu kính điện tử - ion có tác dụng chọn và hội tụ chùm ion. Ngoài ra, nó còn có tác dụng hạn chế không cho các photon, các điện tử và phần tử trung hoà đi vào buồng phân giải phổ và tác động vào detector. Hoạt động của hệ thấu kính được điều khiển bởi thế đặt vào. Qua khảo sát thế điều khiển tối ưu là 7,2 volt – Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất. Hình 12: Tín hiệu Rh phụ thuộc thế thấu kính điện tử -ion 3.2.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu Trong phân tích ICP-MS do sử dụng khí Ar tinh khiết, máy phát cao tần có công suất lớn, vì vậy chi phí vận hành cao. Do vậy nếu thời gian phân tích mẫu càng giảm thì sẽ càng giảm được chi phí phân tích. Mẫu trước hết được bơm bằng bơm nhu động vào hệ sol hóa mẫu rồi vào tâm ngọn lửa plasma sau đó qua hệ thấu kính ion và bộ tách khối rồi được ghi nhận trên nhân quang điện. Thời gian mẫu đi từ ngoài vào đến khi thu nhận được tín hiệu là thời gian phân tích. Bảng 10 và hình 12, 13 là kết quả khảo sát theo thời gian phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS ELAN 9000 của Perkin Elmer. Mẫu khảo sát được thay đổi 5 giây/lần với 2 khoảng nồng độ Uran 0,1ppb và 1ppm. Bảng 10: Kết quả khảo sát thời gian phân tích mẫu Thời gian (giây) Tín hiệu U 238 (cps) 1ppm 0.1ppb 5 206 214 10 215 208 15 208 212 20 36405 37450 25 356895 354580 30 3456895597 353954 35 3505606592 354216 40 3504658501 354057 45 3505089494 353988 50 3504897622 354100 Hình 13: Kết quả khảo sát thời gian phân tích với nồng độ cao 1ppm Hình 12: Kết quả khảo sát thời gian phân tích với nồng độ nhỏ 0.1ppb Vậy thời gian phân tích tối ưu cho tất cả các mẫu là 35- 40 giây. 3.2.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu Kết thúc một giai đoạn đo một mẫu, thiết bi tiến hành rửa sạch các bộ phận chứa mẫu, bộ phận đưa mẫu vào thiết bị. Do vậy nếu giảm bớt thời gian này sẽ đỡ tiêu tốn khí và năng lượng. Thời gian rửa sạch mẫu được khảo sát đối với mẫu hàm lượng cao để áp dụng cho tất cả các mẫu. Hàm lượng mẫu khảo sát rửa sạch với U là 1ppm. Kết quả khảo sát thay đổi 5 giây/lần thu được như trong bảng 11 và hình 14. Bảng11: Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu Thời gian (giây) Tín hiệu U 238 1ppm (cps) 5 3504262554 10 3503984002 15 3504215947 20 26854620 25 85260 30 12540 35 1054 40 208 45 210 50 215 Hình 14: Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu với nồng độ cao 1 ppm Như vậy, thời gian rửa sạch mẫu cho mẫu có hàm lượng cao như 238U có nồng độ 1ppm là 40- 45 giây. Để đảm bảo kết quả phân tích thì thời gian rửa sạch mẫu được lựa chọn là 45 giây. Trường hợp mẫu phân tích trước có hàm lượng cao hơn 1ppm thì cần xem xét kết quả của mẫu tiếp theo. *Kết luận: Kết quả khảo sát các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị ICP-MS được trình bày trong bảng 12. Bảng 12: Các điều kiện phân tích tối ưu trên thiết bị ICP-MS Yếu tô Giá trị lựa chọn Yếu tố Giá trị lựa chọn Tốc độ khí cho bộ sol hoá mẫu 0,5 l/phút Tốc độ khí mang Ar 15-20 l/phút Công suất máy phát cao tần 1000 W Tốc độ bơm mẫu 2- 3 ml/phút Thời gian lấy tín hiệu 40 giây Thế điều khiển thấu kính điện tử - ion 7,2 V Thời gian rửa sạch mẫu 45 giây Sử dụng bộ hóa hơi mẫu bằng sóng siêu âm USN 3.3. Xây dựng đường chuẩn ICP-MS sử dụng kỹ thuật sol hóa mẫu bằng sóng siêu âm là hệ thiết bị phân tích đồng thời các nguyên tố với hàm lượng siêu vết, có khoảng tuyến tính của các nguyên tố rất rộng (105 lần), do đó việc xây dựng đường chuẩn tuỳ thuộc vào nồng độ các chất trong mẫu phân tích. Trong khi các nguyên tố trong huyết thanh có hàm lượng rất khác nhau nên mỗi nguyên tố có khoảng nồng độ cần khảo sát cũng khác nhau. Để khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn, các mẫu được pha có nồng độ như sau: * Dung dịch làm việc: là hỗn hợp được pha từ dung dịch gốc. Lấy 10 ml dung dịch chuẩn 1000ppm của Cu; 4 ml dung dịch chuẩn của Cd 100ppm và 1,6 ml dung dịch chuẩn 100ppm của Pb cho vào bình định mức 100 ml và định mức tới vạch định mức bằng axit HNO3 1%. Dung dịch này được bảo quản lạnh và sử dụng trong tuần. * Dung dịch xây dựng đường chuẩn: Lần lượt lấy 0; 12,5; 25; 100; 250; 500; 1000 µL dung dịch làm việc cho vào các bình định mức 10 ml, ta được khoảng nồng độ khảo sát của các nguyên tô đồng, chì và cadimi trong bảng 13. Tiến hành khảo sát khoảng tuyến tính và lập đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi thu được kết quả trong bảng 13 Bảng 13: Khoảng nồng độ khảo sát và kết quả khảo sát khoảng tuyến tính các nguyên tố đồng, chì và cadimi Cu Pb Cd Nồng độ (ppb) Cường độ (cps) Nồng độ (ppb) Cường độ (cps) Nồng độ (ppb) Cường độ (cps) 0 170000 0 66400 0 3120 6,25 889000 0,1 73400 0,005 3640 12,5 1590000 0,2 99400 0,01 3450 50 5250000 0,8 288000 0,04 5130 125 14700000 2 654000 0,1 7010 250 26000000 4 1320000 0,2 12500 500 51700000 8 2420000 0,4 25000 Các kết quả thu được cho thấy các nguyên tố tuyến tính trong khoảng khảo sát. Đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi được xây dựng như trong hình 15. 15a 15b 15c Hình 15: Đường chuẩn của các nguyên tố đồng (15a), chì (15b) và cadimi (15c) Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính và đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì, cadimi được trình bày trong bảng 14 Bảng 14: Khoảng tuyến tính và đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi Tên nguyên tố Khoảng tuyến tính (ppb) Phương trình hồi quy (x: ppb) Giá trị hệ số tương quan R2 Cu 6,25-500 Y = 102921x + 452437 0,999 Pb 0-8 Y = 299132x + 57759 0,9987 Cd 0,005-0,4 Y = 53753x + 2752,3 0,991 Nhận thấy hệ số tự do a trong phương trình hồi quy của các nguyên tố đồng, chì và cadimi, giá trị Ptính đều lớn hơn 0,05, có nghĩa là ở độ tin cậy 95% sự khác nhau giữa giá trị a và 0 không có ý nghĩa thống kê, hay nói cách khác phương pháp không mắc sai số hệ thống. Các giá trị R2 @ 1 cho thấy phương trình hồi quy thu được biểu diễn chính xác mối tương quan giữa cường độ vạch phổ (cps) và nồng độ các kim loại đồng, chì và cadimi. Do đó có thể sử dụng các phương trình trên để xác định nồng độ của các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh 3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm Trong mẫu huyết thanh ngoài các kim loại đồng, chì, cadimi còn có nhiều các nguyên tố khác như canxi, magie, thủy ngân, kẽm, magan,…. Các nguyên tố này có thể ảnh hưởng hoặc không ảnh hưởng tới phép xác định đồng, chì và cadimi, trên cơ sở lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình phá mẫu và môi trường phân hủy mẫu. 3.4.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của canxi Cho vào 1mL mẫu huyết thanh các nồng độ khác nhau của canxi (bảng15) để nghiên cứu ảnh hưởng của canxi đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi. Tiến hành định mức đến vạch 10mL bằng HNO3 1%, lắc đều rồi phân hủy bằng lò vi sóng. Mối tương quan giữa hàm lượng canxi thêm vào và lượng các ion kim loại đồng, chì, cadimi trong mẫu biến đổi được trình bày ở bảng 15 Bảng 15: Mối quan hệ giữa nồng độ canxi thêm và hàm lượng đồng, chì, cadimi trong mẫu huyết thanh Tỉ lệ Nồng độ Ca thêm (ppb) ×103 0 8 40 60 80 Ca/Cd×105 0 8 40 60 80 Ca/Cu 0 4,299 21,495 32,242 42,99 Ca/Pb×104 0 5,71 28,57 42,86 57,1 Sự thay đổi nồng độ của cadimi, đồng, chì khi tăng nồng độ Canxi thêm vào được biểu diễn trong hình 16 Hình 16: Ảnh hưởng của canxi đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi Từ bảng 15 cho thấy tỉ lệ Ca/Cd từ 8×105 - 80×105; Ca/Cu từ 4,299 - 42,99 và Ca/Pb từ 5,71×104 – 5,71×105 thì sự thay đổi nồng độ Cd, Cu, Pb không đáng kể. Chứng tỏ trong khoảng nồng độ khảo sát canxi ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định các nguyên tố này. 3.4.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của magie Sự thay đổi tỉ lệ giữa lượng magie thêm vào và lượng Cu, Pb và Cd có trong mẫu huyết thanh được trình bày ở bảng 16 Bảng 16: Tỉ lệ giữa lượng magie thêm so với lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh Tỉ lệ Nồng độ Mg thêm (ppb) ×103 0 4 8 16 40 Mg/Cd×105 0 2 4 8 20 Mg/Cu 0 2,07 4,15 8,29 20,7 Mg/Pb×104 0 2,857 5,71 11,43 28,57 Hình 17 biểu diễn sự thay đổi nồng độ của cadimi, đồng, chì khi tăng nồng độ Magie thêm. Hình 17: Ảnh hưởng của hàm lượng magie thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi Kết quả nghiên cứu cho thấy khi tỉ lệ Mg/Cd từ 2×105 - 20×105; Mg/Cu từ 2,07 - 20,7 và Mg/Pb từ 2,857×104 - 28,57×104 thì nồng độ Cd, Cu, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ magie ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi trong khoảng nồng độ magie được khảo sát. 3.4.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thủy ngân Ảnh hưởng của thủy ngân đến quá trình xác định đông, chì và cadimi cũng được nghiên cứu và khảo sát (bảng 17). Kết quả nghiên cứu cho thấy tỉ lệ Hg/Cd từ 20 - 400, Hg/Cu từ 1,4×10-4 - 27,98×10-4 và Hg/Pb từ 1,43 - 28,57 thì nồng độ Cu, Cd, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ quá trình xác định đồng, chì và cadimi trong huyết thanh không bị ảnh hưởng bởi thủy ngân. Bảng 17: Tỉ lệ giữa lượng thủy ngân thêm vào với hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh Tỉ lệ Nồng độ Hg thêm (ppb) 0 0,2 0,8 2 4 Hg/Cd 0 20 80 200 400 Hg/Cu×10-4 0 1,4 5,6 14 27,98 Hg/Pb 0 1,43 5,71 14,3 28,57 Hình 18: Ảnh hưởng của lượng thủy ngân thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi 3.4.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của kẽm Tương tự như vậy, khi thêm kẽm vào trong dung dịch nghiên cứu, tỉ lệ Zn/Cd từ 4,8×104 - 40×104, Zn/Cu từ 0,52 – 4,36 và Zn/Pb từ 7,38×103 - 61,54×103 thì nồng độ Cu, Cd, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ kẽm cũng ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi (bảng 18 và hình 19) Bảng 18: Sự thay đổi tỉ lệ nồng độ kẽm thêm vào so với lượng đồng, chì, cadimi trong mẫu Tỉ lệ Nồng độ Zn thêm (ppb) 0 960 1600 3200 8000 Zn/Cd×104 0 4,8 8 16 40 Zn/Cu 0 0,52 0,87 1,74 4,36 Zn/Pb×103 0 7,38 12,3 24,6 61,54 Hình 19: Ảnh hưởng của nồng độ kẽm thêm vào hàm lượng đồng, chì, cadimi 3.4.1.5.Nghiên cứu ảnh hưởng của mangan Tương tự như các nghiên cứu trên, khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của mangan đến quá trình xác định đồng, chì và cadimi, kết quả của nghiên cứu cũng cho thấy hàm lượng Cu, Pb, Cd hầu như không thay đổi khi tăng hàm lượng mangan thêm vào.(hình 20). Hình 20: Ảnh hưởng của nồng độ mangan thêm vào đến hàm lượng đồng, chì, cadimi Như vậy, ảnh hưởng của các nguyên tố canxi, magie, kẽm, thủy ngân, mangan đối với khoảng nồng độ lớn gấp nghìn lần cũng không ảnh hưởng đến quá trình xác định các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. 3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố lẫn nhau Ảnh hưởng của các nguyên tố cùng xác định với nhau cũng được nghiên cứu. Tiến hành khảo sát ảnh hưởng lẫn nhau giữa các nguyên tố Cu, Pb và Cd trên cơ sở lựa chọn phương pháp tối ưu để phá mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng với HNO3 1%. 3.4.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của đồng đến quá trình xác định cadimi và chì Khi nghiên cứu ảnh hưởng của đồng đến quá trình phân hủy hủy mẫu xác định chì và cadimi, tiến hành cho vào 1mL mẫu huyết thanh các nồng độ khác nhau của đồng (bảng 19) trước khi phân hủy mẫu bằng lò vi sóng dùng HNO3 1%. Lượng đồng thêm vào và mối tương quan với lượng chì và cadimi trong mẫu huyết thanh được trình bày ở bảng 19 Bảng 19: Mối tương quan giữa lượng đồng thêm vào và lượng chì và cadimi trong mẫu Nồng độ Cu thêm (ppb) Tỉ lệ Cu/Cd×104 Tỉ lệ Cu/Pb×104 0 0 0 960 6,4 0,96 1600 10,67 1,6 3200 21,33 3,2 8000 53,33 8 Sự biến thiên nồng độ của cadimi và chì khi tăng nồng độ đồng thêm vào được biểu diễn trong hình 21 Hình 21: Ảnh hưởng của nồng độ đồng thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng chì và cadimi Khi thêm đồng ở tỉ lệ Cu/Cd từ 6,4×104 - 53,33×104 và Cu/Pb từ 0,96×104 - 8×104 thì nồng độ Cd, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ đồng ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định cadimi và chì. 3.4.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của cadimi đến quá trình xác định đồng và chì Tiến hành tương tự nghiêm cứu trên, nồng độ cadimi thêm vào ảnh hưởng đến quá trình xác định đồng và chì tương ứng được biểu diễn trong hình 22 Hình 22: Ảnh hưởng của nồng độ cadimi thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng và chì Bảng 20 là tỉ lệ giữa lượng cadimi thêm vào và lượng đồng, chì có trong mẫu huyết thanh. Bảng 20: Tỉ lệ giữa lượng cadimi thêm và lượng đồng và chì trong mẫu Nồng độ Cd thêm (ppb) Tỉ lệ Cd/Cu×10-3 Tỉ lệ Cd/Pb×102 0 0 0 10 8,7 0,67 50 43,5 3,33 100 87 6,67 500 435 33,33 Khi thêm cadimi ở tỉ lệ Cd/Cu từ 8,7×10-3 đến 435×10-3 và Cd/Pb từ 0,67×102 đến 33,33×102 lần nồng độ Cu, Pb thay đổi không đáng kể. Chứng tỏ cadimi ảnh hưởng không đáng kể đến quá trình xác định hai kim loại này. 3.4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của chì đến quá trình xác định đồng và cadimi Tương tự các nghiên cứu trên, bảng 21 là hàm lượng chì thêm vào trong quá trình xác định đồng và cadimi. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở tỉ lệ Pb/Cu từ 8,53×10-3 – 4,26×10-1 và Pb/Cd từ 2,9×102 – 1,451×104, không ảnh hưởng đến quá trình xác định đồng và cadimi. Bảng 21: Sự thay đổi tỉ lệ giữa lượng đồng và cadimi so với lượng chì thêm vào Nồng độ Pb thêm (ppb) Tỉ lệ Pb/Cu×10-3 Tỉ lệ Pb/Cd×102 0 0 0 10 8,53 2,9 50 42,6 1,45 100 85,2 29 500 426 145,1 Hình 23 biểu diễn sự biến thiên nồng độ của đồng và cadimi khi tăng lượng chì thêm vào. Hình 23: Ảnh hưởng của nồng độ chì thêm vào đến quá trình xác định hàm lượng đồng và cadimi Như vậy, ảnh hưởng lẫn nhau giữa các nguyên tố đồng, chì, cadimi trong vùng nồng độ khảo sát là không đáng kể đến việc xác định nồng độ của chúng trong huyết thanh. 3.5. Xác định độ lặp lại và độ chính xác của phương pháp Một phương pháp phân tích chính xác và tin cậy cần phải đảm bảo độ lặp lại,- độ lệch chuẩn và độ thu hồi tốt. Các kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh có hàm lượng rất nhỏ, có thành phần nền phức tạp nên việc phân tích chúng cần phải yêu cầu các thông số trên để kết quả đo hàm lượng của chúng được chính xác và đáng tin cậy. Để xác định độ lệch chuẩn, độ thu hồi, mẫu chuẩn thấp nhất của đường chuẩn được phân tích lặp 6 lần trên thiết bị ICP-MS sử dụng kỹ thuật sol hóa mẫu bằng sóng siêu âm, các kết quả phân tích được tính trung bình. Độ lệch chuẩn và độ lệch chuẩn tương đối tính được như trong bảng 22. Bảng 22: Độ lệch chuẩn, độ lệch chuẩn tương đối của các nguyên tố đồng, chì và cadimi Tên nguyên tố L1 (cps) L2 (cps) L3 (cps) L4 (cps) L5 (cps) L6 (cps) TB (cps) Độ lệch chuẩn STDEV Độ lệch chuẩn tương đối Cu 170000 175000 168000 169000 172000 171000 170833 2483 1,5 Pb 73400 77200 78100 70100 71200 79200 74867 3821 5,1 Cd 3640 3220 3900 3850 3670 3300 3597 280 7,8 Kết quả cho thấy các giá trị độ lệch chuẩn tương đối đối với cả ba nguyên tố đều nhỏ hơn 15% (trong khi với hàm lượng vết cỡ µg/L cho phép độ lệch chuẩn tương đối dưới 30%) cho thấy các lần phân tích rất lặp lại và độ lặp lại của phương pháp nằm trong giới hạn cho phép khi xây dựng phương pháp phân tích với hàm lượng vết. 3.6. Xây dựng quy trình phân tích xác định đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh *Lấy mẫu và bảo quản mẫu Mẫu máu được lấy khoảng 250-300 mL, không cho chất chống đông hay các chấy bảo quản khác vào, tách li tâm với tốc độ 2000 vòng/phút trong thời gian 10 phút để tách lấy huyết thanh. Huyết thanh được bảo quản ở nhiệt độ 2-80C. *Xử lí mẫu Mẫu sau khi được lấy ra khỏi tủ lạnh để dã đông tự nhiên đến nhiệt độ phòng. Dùng micropipet hút 1mL mẫu huyết thanh vào bình định mức loại 10mL. Dùng dung dịch HNO3 1% để định mức đến 10mL. Lắc đều hỗn hợp mẫu. Cho mẫu vào các ống Teflon, phá mẫu bằng lò vi sóng với chế độ phân hủy mẫu huyết thanh trong lò vi sóng như sau: nhiệt độ 1900C, áp suất 50 bar, thời gian 45 phút. Mẫu sau khi được phân hủy hoàn toàn, để nguội, định mức đến 10mL bằng HNO3 1%, rồi chuyển sang ống đo, đưa vào thiết bị ICP-MS để xác định đồng thời hàm lượng đồng, chì và cadimi với các điều kiện như sau: tốc độ khí cho bộ sol hóa mẫu là 0,5l/phút; tốc độ khí mang Ar 15-20 phút, tốc độ bơm mẫu 2-3 mL/phút, thế điều khiển thấu tính điện tử – ion là 7,2V, sử dụng bộ hóa hơi mẫu bằng sóng siêu âm, máy phát cao tần có công suất 1000W, thời gian đo cho mỗi mẫu là 40 giây, thời gian rửa sạch mẫu là 45 giây. Tiến hành xây dựng đường chuẩn của các nguyên tố đồng, chì và cadimi. *Tính toán kết quả phân tích hàm lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong huyết thanh. 3.7. Áp dụng các điều kiện tối ưu trong phân tích mẫu thực tế Theo quy trình lấy mẫu như đã đề cập (ở phần 2.4), đề tài đã tiến hành thu mẫu máu của người dân thuộc xã Nam Thượng, huyện Kim Bôi, tỉnh Hòa Bình ngày 14/07/09. Đây là địa bàn cư chú của người dân tộc Mường. Điều kiện kinh tế khó khăn, người dân thường bị thiếu ăn, chế độ dinh dưỡng kém, dẫn đến một số bệnh như thiếu máu, bệnh huyết sắc tố, run rẩy chân tay,…tương đối phổ biến ở trong cộng đồng. Ngoài ra, dân cư vùng này còn có dấu hiệu của bệnh di truyền do hậu quả của việc kết hôn gần. Hình 24: Một số hình ảnh lấy mẫu ở xã Nam Thượng – Kim Bôi – Hòa Bình Kết quả xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi trong huyết thanh của người dân xã Nam Thượng – Kim Bôi – Hòa Bình được trình bày trong bảng 23. Bảng 23: Hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh của người dân ở xã Nam Thượng – Kim Bôi – Hòa Bình. Kí hiệu mẫu Họ và tên Giới tính Tuổi Nồng độ các kim loại (mg/L) Cu Cd Pb 1 Bùi Châu Loan Nữ 24 1670 0,018 0,11 2 Bùi Thi Duyên Nữ 29 1920 0,022 0,30 3 Quách Thị Nhân Nữ 30 1560 0,012 0,37 4 Bùi Thị Viên Nữ 24 1500 0,025 0,12 5 Bùi Ngọc Lý Nữ 30 1510 0,043 0,25 6 Bùi Thị Nguyên Nữ 22 1870 0,015 0,21 7 Lương Thị Thảo Nữ 17 1550 0,024 0,30 8 Quách Thị Lành Nữ 14 1390 0,035 0,26 9 Phạm Thị Hà Nữ 32 1800 0,02 0,41 10a Bùi Văn Kiên Nam 43 1520 0,037 0,26 10b Bùi Văn Kiên Nam 43 1515 0,034 0,27 11 Bùi Văn Nam Nam 18 1470 0,02 0,29 12 Bùi Văn Vượng Nam 33 1370 0,018 0,28 13 Bùi Văn Còn Nam 41 1980 0,014 0,45 14 Bùi Văn Cam Nam 50 1570 0,01 0,12 15 Bùi Thị Hiền Nữ 31 1580 0,017 0,33 16 Bùi Thị Sửu Nữ 18 1640 0,02 0.05 17 Nguyễn Duy Trung Nam 18 1050 0,011 0,27 18 Bùi Văn Việt Nam 19 1690 0,04 0,22 19 Bùi Huy Hùng Nam 30 1330 0,013 0,10 20a Bùi Thị Dậu Nữ 15 1110 0,03 0,17 20b Bùi Thị Dậu Nữ 15 1113 0,022 0,15 21 Bùi Văn Thành Nam 15 1330 0,038 0,3 22 Bùi Trung Hiếu Nam 17 1190 0,022 0,7 23 Bùi Văn Chiến Nam 16 1240 0,011 0,15 24 Bùi Văn Chính Nam 17 1140 0,04 0,24 25 Bùi Thị Ngạnh Nữ 47 1410 0,03 0,34 26 Bùi Thị Vân Nữ 48 1160 0,01 0,32 27 Bùi Văn Tường Nam 18 1390 0,015 0,19 28 Bùi Văn An Nam 20 1200 0,02 0,25 29a Quách Công Trường Nam 35 1230 0,02 0,38 29b Quách Công Trường Nam 35 1235 0,025 0,32 (Trong đó các mẫu 10a và 10b, 20a và 20b, 29a và 29b là các mẫu lặp) Kết quả phân tích 29 mẫu huyết thanh xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi của người dân xã Nam Thượng–huyện Kim Bôi–Tỉnh Hòa Bình thu được tóm tắt trong bảng 24 Bảng 24: Một số tổng kết về hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu thực tế Các đại lượng Tên nguyên tố Cu Cd Pb Nồng độ trung bình (ppb) 1461 0,022 0,27 Nồng độ cao nhất (ppb) 1980 0,043 0,45 Nồng độ thấp nhất (ppb) 1050 0,01 0,05 Từ bảng 23 và bảng 24, có thể rút ra một số nhân xét sau: - Huyết thanh của người dân trên địa bàn nghiên cứu, hàm lượng đồng và cadimi trong huyết thanh tương đối đều. So sánh với khoảng nồng độ đồng và cadimi trong huyết thanh người bình thường do WHO đưa ra lần lượt là (794 - 2023 mg/l); (0,01- 0,05 mg/l) thấy hàm lượng đồng và cadimi nằm trong khoảng cho phép. - Hàm lượng chì trong huyết thanh của người dân xã Nam Thượng tương đối cao. Trong đó, có 13 mẫu trên tổng số 29 mẫu (chiếm 45% tổng số mẫu) có hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép do WHO đặt ra đối với chì là 0,014-0,25 mg/l. Như vậy có thể rút ra kết luận người dân xã Nam Thượng chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm đồng và cadimi, nhưng đã có dấu hiệu ô nhiễm chì. PHẦN IV. KẾT LUẬN Trên cơ sở nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình lấy mẫu, bảo quản, xử lý mẫu và các điều kiện tối ưu trong phân tích trên thiết bị có thể rút ra một số kết luận như sau 1. Đã nghiên cứu khảo sát các phương pháp xử lý mẫu huyết thanh khác nhau , trong đó phương pháp xử lý mẫu huyết thanh được lựa chọn là phương pháp phá mẫu bằng lò vi sóng dùng HNO3 với nồng độ 1%, chương trình phân hủy mẫu có sẵn trong thiết bị (nhiệt độ 1900C, áp suất 50 bar, thời gian 45 phút). 2. Đã khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình xác định các nguyên tố đồng, chì, cadimi trên thiết bị ICP-MS như tìm được tốc độ khí cho bộ sol hoá mẫu 0,5 l/phút, công suất máy phát cao tần 1000 W, thời gian lấy tín hiệu là 40 giây, thời gian rửa sạch mẫu là 45 giây, tốc độ khí mang Ar 15-20 l/phút, tốc độ bơm mẫu 2- 3 ml/phút, thế điều khiển thấu kính điện tử - ion 7,2V tương ứng với cường độ tín hiệu của Rh cao nhất. 3. Đã xây dựng đường chuẩn của 3 nguyên tố trên thiết bị ICP-MS dựa trên các điều kiện tối ưu đã khảo sát. Các đường chuẩn được xây dựng có khoảng tuyến tính trong khoảng giới hạn của phép đo. Khoảng tuyến tính của đồng từ 6,25 -500ppb; của chì từ 0 - 8ppb và cadimi từ 0,005 - 0,4ppb. 4. Trên cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý mẫu huyết thanh tối ưu, đề tài đã khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố đi kèm gồm: canxi, magie, thủy ngân, kẽm, mangan . Kết quả cho thấy ở khoảng nồng độ được lựa chọn để khảo sát (Ca từ 8×103 - 80×103 ppb; Mg từ 4×103 - 40×103 ppb; Hg từ 0,2 - 4 ppb; Zn từ 0,96×103 - 8×103 ppb; Mn từ 4 - 200 ppb) không có sự ảnh hưởng đáng kể của các nguyên tố này đến việc xác định hàm lượng đồng, chì, cadimi trong huyết thanh. Đồng thời giữa các nguyên tố đồng, chì, cadimi cũng không có sự ảnh hưởng đáng kể nào đến nhau trong khoảng nồng độ được khảo sát (Cu từ 0,96×103 - 8×103 ppb; Cd từ 10 - 500 ppb; Pb từ 10 - 500 ppb ). 5. Đã xây dựng được 01 quy trình phân tích xác định đồng thời các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh phù hợp với phép đo ICP-MS cho kết quả có độ chính xác cao. 6. Đã áp dụng các điều kiện và phương pháp nghiên cứu vào phân tích 29 mẫu huyết thanh. Kết quả cho độ chính xác và tính lặp lại cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Lê Lan Anh và các cộng sự (2000), Nghiên cứu xác định hàm lượng thủy ngân và chì trong tóc, nước tiểu và máu phạc vụ chuẩn đoán lâm sàng bằng phương pháp phân tích hiện đại, Tạp chí phân tích Hóa-Lý-Sinh học, Tập 5 (2), Trang 16-19. 2. Cục địa chất và khoáng sản, Bộ công nghiệp (1994), Phương pháp quang phổ plasma ICP-AES tách và xác định riêng biệt các nguyên tố đất hiếm trong mẫu địa hóa,TCN.01-0 PTHL/94. 3. Cơ sở lý thuyết và khả năng ứng dụng các phương pháp phân tích tích công cụ, Hội thảo Shimazu-Schmith, Hà Nội 1972. 4. Nguyễn Xuân Chiến (2007), Nghiên cứu xây dựng qui trình xác định vết các nguyên tố đất hiếm trong một số đối tượng bằng ICP-MS, Báo cáo Đề tài Khoa học Công nghệ cấp bộ năm 2005-2006. 5. Vũ Đăng Độ (1993), Hóa sinh vô cơ, Đại học tổng hợp – Khoa Hóa – Bộ môn Hóa vô cơ, Hà Nội. 6. Trần Chương Huyến, Từ Vọng Nghi, Phạm Luận (1990), Một số phương pháp phân tích điện hóa hiện đại, Đại học tổng hợp Hà Nội. 7. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học quốc gia Hà Nội. 8. Phạm Luận (2000), Các phương pháp và kỹ thuật chuẩn bị mẫu phân tích, Khoa hóa học – Bộ môn hóa phân tích – Trường ĐH KHTN – ĐH quốc gia Hà Nội. 9. Lê Đức Liêm (2001), Chì và tác hại của Chì, Tạp chí Công nghiệp Số 6, Trang 27-29. 10. Lê Đức Ngọc (2007), Xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm, Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội. 11. Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập 3, NXB Giáo dục. 12. Lương Thúy Quỳnh, Luận án phó tiến sĩ khoa học (1996), Nghiên cứu hàm lượng đồng – kẽm huyết thanh người có tuổi ở Việt Nam, Trường ĐH Dược Hà Nội – Bộ y tế. 13. Tạ Thị Thảo (2005), Thống kê trong hóa phân tích, Bộ môn Hóa phân tích - Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội. 14. Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học môi trường và sức khỏe con người, Trường ĐH quốc gia Hà Nội. 15. Nguyễn Đức Vận (1999), Hóa học vô cơ, tập 2: Các kim loại điển hình, NXB khoa học và kỹ thuật. 16. Ứng dụng các phương pháp phân tích công cụ hiện đại trong nghiên cứu địa chất học và vệ sing môi trường, Hội thảo Shimazu-Schmith, Hà Nội 1994. Tiếng Anh 17. A. Mathee, Y. E. R. von Schirnding, J. Levin, A. Ismail, R. Huntley and A. Cantrell (2002), A survey of blood lead levels among young Johannesburg school children, Environmental Research 90, 181- 184. 18. Alan Newman (1996), Elements of ICP-MS, Analytical Chemistry 68, 46A-51A. 19. Brian Gulson, Karen Mizon, Michael Korsch and Alan Taylor (2006), Changes in the lead isotopic composition of blood, diet and air in Australia over a decade: Globalization and implications for future isotopic studies, Environmental Research 100, 130-138. 20. Blood lead and its effect Cd, Cu, Zn, Fe and hemoglobin levels of children, Science of the total Environment, Vol 277 (13), page 161-168. 21. E. Bárány, I.A. Bergdahl, L.-E. Bratteby, T. Lundh, G. Samuelson, S. Skerfving and A. Oskarsson (2005), Iron status influences trace element levels in human blood and serum, Environmental Research 98, 215-223. 22. Ebba Bárány, Ingvar A. Bergdahl, Lars-Eric Bratteby, Thomas Lundh, Gösta Samuelson, Staffan Skerfving and Agneta Oskarsson (2002), Trace Elements in Blood and Serum of Swedish Adolescents: Relation to Gender, Age, Residential Area, and Socioeconomic Status, Environmental Research 89, 72-84. 23. Geoffrey T (1994), ICP-MS or ICP-AES and AAS? a coparation, Varian. 24. Graham Hams, Dr. Stephen. E. Anderson (1997), Rapid and Simple determition of trace element in clinical sample by ICP-MS, Part 1: Whoo blood: As, Cd, Mn, Pb and Se, ICP-MS-15, 1-7. 25. Graham Hams, Dr. Stephen. E. Anderson (1997), Rapid and Simple determition of trace element in clinical sample by ICP-MS, Part 2: Serum: Al, Cu, Se and Zn, ICP-MS-16, 1-5. 26. Halina B. Röllin, Angela Mathee, Jonathan Levin, Penny Theodorou, Halina Tassell and Ina Naik (2006), Examining the association between blood manganese and lead levels in schoolchildren in four selected regions of South Africa, Environmental Research 103, 160-167. 27. Jack Caravanos, Arlene L. Weiss, Marc J. Blaise and Rudolph J. Jaeger (2006), A survey of spatially distributed exterior dust lead loadings in New York City, Environmental Research 100, 165-172 28. John D.Cremin, Jr. and Donald R.Smith (2002), In vitro vs in vivo Pb effects on brain protein kinase C activity, Environmental Research 90, 191-199. 29.Jody Butler Walker, Jan Houseman, Laura Seddon, Ed McMullen, Karen Tofflemire, Carole Mills, André Corriveau, Jean-Philippe Weber, Alain LeBlanc, Mike Walker, Shawn G. Donaldson and Jay Van Oostdam (2006), Maternal and umbilical cord blood levels of mercury, lead, cadmium, and essential trace elements in Arctic Canada, Environmental Research 100, 295-318. 30. Jean-Pierre Goullé, Loic Mahieu, Julien Castermant, Nicolas Neveu, Lauren Bonneau, Gilbert Lainé, Daniel Bouige, Christian Lacroix (2005), Metal and metalloid multil – elementary ICP-MS validation in whole blood, plasma, urine and hair Reference values, Forensic Science International 153, 39-44. 31. L.S. Friedman, O.M. Lukyanova, Y.I. Kundiev, Z.A. Shkiryak-Nizhnyk, N.V. Chislovska, A. Mucha, A.V. Zvinchuk, I. Oliynyk and D. Hryhorczuk (2005), Predictors of elevated blood lead levels among 3-year-old Ukrainian children: A nested case-control study, Environmental Research 99, 235-242. 32. Lawrence M. Schell, Melinda Denham, Alice D. Stark, Julia Ravenscroft, Patrick Parsons and Elaine Schulte (2004), Relationship between blood lead concentration and dietary intakes of infants from 3 to 12 months of age, Environmental Research 96, 264-273. 33. Maria I. Hernández-Serrato, Teresa Imelda Fortoul, Rosalba Rojas-Martínez, Laura R. Mendoza-Alvarado, Lourdes Canales-Treviño, Tommaso Bochichio-Riccardelli, Maria Rosa Ávila-Costa and Gustavo Olaiz-Fernánde (2006), Lead blood concentrations and renal function evaluation: Study in an exposed Mexican population, Environmental Research 100, 227-231. 34. M. Vahter, M. Berglund, A. Åkesson and C. Lidén (2002), Metals and Women's Health, Environmental Research 88, 145-155. 35. Michael R (1994), Determination of trace leval of rare earth elements in basals by ICP-MS, Varian. 36. N.-G. Ilbäck, U. Lindh, R. Minqin, G. Friman and F. Watt (2006), Iron and copper accumulation in the brain of coxsackievirus-infected mice exposed to cadmium, Environmental Research 102, 308-313. 37. Nguyen Van Nhien, Nguyen Cong Khan, Tomoki Yabutani, Nguyen Xuan Ninh, Afework Kassu, Bui Thi Mai Huong, Tran Thanh Do, Junko Motonaka and Fusao Ota (2005), Serum Levels of Trace Elements and Iron-Deficiency Anemia in Adult Vietnamese, Asia Pac J Clin Nutr 2008, 17 (1), 48-55. 38. Pearce Nicholas J.G., Westgate John A., Perkin William T., Preece Shari J., (2004), The application of ICP-MS methods to tephrochronological problems, Aplied geochemisry, Vol. 19, No. 3, 289-322. 39. Robert A, Jacob PD (1994), Trace elements. In: Text book of clinical Chemistry, Edited by Norbert W.Tietz, Philadenphia, 965-985. 40. Shunqin Wang and Jinliang Zhang (2006), Blood lead levels in children China, Environmental Research 101, 412-418. 41. Shu-Hao Chang, Bi-Hua Cheng, Su-Long Lee, Hung-Yi Chuang, Chun-Yuh Yang, Fung-Chang Sung and Trong-Neng Wu (2006), Low blood lead concentration in ass