299599

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU THAM KHẢO 3
1.1 Giới thiệu chung về các kim loại nặng 3
1.2 Giới thiệu về đồng, chì, cadimi và kẽm. 3
1.2.1 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của đồng 3
1.2.1.1 Trạng thái tự nhiên của đồng 3
1.2.1.2 Vai trò và hiệu ứng sinh hoá của đồng 3
1.2.2 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của chì 4
1.2.2.1 Trạng thái tự nhiên của chì 4
1.2.2.2 Vai trò và hiệu ứng sinh hoá của chì 4
1.2.3 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của cađimi 5
1.2.3.1 Trạng thái tự nhiên của cađimi 6
1.2.3.2 Vai trò và hiệu ứng sinh hoá của cađimi 6
1.2.4 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của kẽm 7
1.2.4.1 Trạng thái tự nhiên của kẽm 7
1.2.4.2 Vai trò và hiệu ứng sinh hoá của kẽm 8
1.3. Đặc tính điện hoá của Zn, Cd, Pb, Cu 8
1.4. Lý thuyết Phƣơng pháp cực phổ và von-ampe hoà tan (vaht) 9
1.4.1 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp cực phổ 9
1.4.1.2 Quá trình xảy ra trên điện cực giọt thuỷ ngân 10
1.4.1.3 Phƣơng trình Inkovich và điện thế nửa sang (thế bán sóng) 12
1.4.2 Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp von-ampe hòa tan. 14
1.4.2.1 Nguyên tắc chung của phƣơng pháp Von - Ampe hoà tan 14
1.4.2.2 Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp Von - Ampe hoà tan 17
1.5. Ƣu điểm của phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan. Các hƣớng ứng dụng, phát
triển của phân tích điện hoá hoà tan. 21
1.5.1. Ƣu điểm của phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan trong việc xác định
lƣợng vết các kim loại. 21
1.5.2 Các hƣớng ứng dụng và phát triển của phân tích Von-Ampe hoà tan. 22
1.6 Một số phƣơng pháp phân tích xác định lƣợng vết các kim loại nặng 23
1.7 Sử dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan để phân tích lƣợng vết các kim
loại nặng. 24
1.7.1. Tình hình sử dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan ở nƣớc ngoài 24
1.7.2 Tình hình sử dụng phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan ở trong nƣớc 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 25
2.1. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất 25
2.1.1 Dụng cụ 25
2.1.2. Thiết bị và máy móc 25
2.1.3. Hoá chất 26
2.1.4 Phƣơng pháp đo 27
2.2. Kỹ thuật thực nghiệm 28
2.2.1. Cơ sở xây dựng một quy trình phân tích theo phƣơng pháp Von-
Ampe hoà tan. 28
2.2.2. Nội dung nghiên cứu 29
2.2.3. Xây dựng đƣờng chuẩn, đánh giá đƣờng chuẩn 29
2.2.4. áp dụng vào phân tích trên mẫu thực tế. 32
2.3. Quá trình phân tích 32
2.3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu 32
2.3.2. Xử lí mẫu trƣớc khi phân tích 32
2.3.3. Tiến hành phân tích 32
2.4. Xử lý kết quả thực nghiệm 32
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33
3.1. Điều kiện tối ƣu xác định kẽm, cađimi, chì, đồng 33
3.1.1 Khảo sát ảnh hƣởng của môi trƣờng phân tích 33
3.1.1.1 Khảo sát chọn nền điện li tối ƣu. 33
3.1.2. Khảo sát tìm các thông số kĩ thuật đo tối ƣu 36
3.1.2.1. Khảo sát thế điện phân làm giàu tối ƣu 36
3.1.2.2. Khảo sát tìm biên độ xung tối ƣu 37
3.1.2.3. Khảo sát thời gian đặt xung tối ƣu 39
3.1.2.4. Khảo sát tốc độ quét thế 40
3.1.2.5. Khảo sát thời gian điện phân làm giàu 41
3.1.2.6. Khảo sát kích thƣớc giọt thuỷ ngân 43
3.1.2.7. Khảo sát tốc độ khuấy dung dịch 45
3.1.2.8. Khảo sát tìm thời gian cân bằng tối ƣu 46
3.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của các nguyên tố 47
3.1.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của oxi hoà tan 47
3.1.3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của sắt, nhôm, niken 49
3.1.4. Khảo sát ảnh hƣởng qua lại giữa các ion cần xác định đồng thời. 52
3.1.4.1. Khảo sát ảnh hƣởng của Zn
2
+ tới các ion Cd
2
+, Pb
2
+, Cu
2
+ 53
3.1.4.2. Khảo sát ảnh hƣởng của Cd
2
+ tới các ion Zn
2
+, Pb
2
+, Cu
2
+ 54
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.1.4.3. Khảo sát ảnh hƣởng của Pb
2
+ tới các ion Zn
2
+, Cd
2
+, Cu
2
+ 54
3.1.4.4. Khảo sát ảnh hƣởng của Cu
2
+ tới các ion Zn
2
+, Cd
2
+, Pb
2
+ 55
3.2. Khảo sát độ tin cậy của phép đo 56
3.3. Xác Định hàm lƣợng các chất phân tích 57
3.3.1 Phƣơng pháp đƣờng chuẩn 58
3.3.1.1 Xây dựng đƣờng chuẩn của các ion kim loại cần xác định 59
3.3.1.2. Kiểm tra đƣờng chuẩn 59
3.3.1.3 Đánh giá độ chính xác của đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng các
ion Zn
2
+, Cd
2
+, Pb
2
+, Cu
2
+ 59
3.3.2. Phƣơng pháp thêm chuẩn 63
3.3.2.1. Cơ sở của phƣơng pháp thêm chuẩn 63
3.3.2.2. Kiểm tra độ chính xác của phƣơng pháp thêm chuẩn 64
3.3.2.3. So sánh sai số tƣơng đối tính theo phƣơng pháp đƣờng chuẩn và
phƣơng pháp thêm chuẩn khi phân tích mẫu tự tạo 65
3.4 áp dụng phƣơng pháp thêm chuẩn để xác định hàm lƣợng kẽm, cađimi, chì,
đồng trong mẫu nƣớc sinh hoạt và nƣớc thải 65
3.4.1 Quy trình xử lý mẫu 65
3.4.2 Phân tích mẫu và kết quả phân tích 66
3.4.2.1 Phƣơng pháp xử lý kết quả phân tích 66
3.4.2.2 Kết quả xác định hàm lƣợng kẽm, cadimi, chì và đồng trong mẫu
nƣớc. 67
KẾT LUẬN 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1
MỞ ĐẦU

Hiện nay thế giới đang rung hồi chuông báo động về thực trạng ô nhiễm môi
trƣờng toàn cầu. Môi trƣờng đã trở thành vấn đề chung của toàn nhân loại và đƣợc toàn
thế giới quan tâm, cùng với sự nóng lên của trái đất gây hiệu ứng nhà kính và xuất hiện
ngày một nhiều lỗ thủng trên tầng Ozon bảo vệ trái đất khỏi các tia cực tím.
Nằm trong khung cảnh chung đó của thế giới môi trƣờng Việt Nam chúng ta
xuống cấp cục bộ do chúng ta đang trong thời kỳ phát triển công nghiệp hóa, hiện
đại hóa, đô thị hóa và sự tăng mật độ dân số quá nhanh ở các khu đô thị. Đi kèm với
sự phát triển đó là vấn đề ô nhiễm môi trƣờng do các nguồn rác thải, nƣớc thải, khí
thải gây ra. Tất cả các nguồn thải nói trên đều chứa đựng trong nó biết bao nhiêu
loại chất độc hại.
Các nguồn thải đƣợc đƣa ra môi trƣờng hầu hết đều chƣa đƣợc xử lý hoặc
mới xử lý sơ bộ do vậy gây ra ô nhiễm môi trƣờng đặc biệt là môi trƣờng nƣớc.
Những nguồn nƣớc thải, nƣớc thải từ các ngành công nghiệp mà trong đó có chứa
rất nhiều kim loại nặng độc hại từ đó đi vào cống, rãnh, sông, hồ làm ô nhiễm các
nguồn nƣớc là chủ yếu. Những kim loại nặng này đi vào cơ thể từ con đƣờng ăn
uống, hô hấp chúng tích luỹ trong cơ thể con ngƣời và sinh vật gây ra những tác hại
vô cùng nguy hiểm. Do vậy việc tìm ra các phƣơng pháp để xác định và tách loại
kim loại nặng ra khỏi môi trƣờng nƣớc là vấn đề hết sức cần thiết và có ý nghĩa vô
cùng quan trọng.
Để xác định các kim loại nặng trong nƣớc nhiều phƣơng pháp đã đƣợc áp
dụng cho những kết quả rất khả quan nhƣ: quang phổ hấp thụ nguyên tử, sắc ký ion,
kích hoạt nơtron. Các phƣơng pháp này đều có độ nhạy và độ chính xác cao, tuy
nhiên có nhƣợc điểm là thiết bị đắt tiền và chƣa phổ biến ở nƣớc ta.
Phƣơng pháp cực phổ Von - Ampe hòa tan là phƣơng pháp có độ chính xác,
độ nhạy cao, kỹ thuật phân tích lại không quá phức tạp, thiết bị phân tích đơn giản,
thông dụng với các phòng thí nghiệm ở Việt Nam, sử dụng các hóa chất thông
thƣờng, tốn ít hóa chất, có thể định lƣợng đồng thời lƣợng vết nhiều ion kim loại
cùng có mặt trong dung dịch. Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi chọn đề tài:
“Nghiên cứu xác định hàm lượng một số cation kim loại nặng trong nước thải và
nước sinh họat bằng phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân”
Trong khuân khổ một luận văn thạc sỹ, chúng tôi tiến hành những công việc
sau:
- Nghiên cứu tìm các điều kiện tối ƣu nhƣ: Nồng độ nền, thế điện phân, thời
gian điện phân, biên độ xung để xác định đồng thời các kim loại kẽm, cađimi, chì,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2
đồng bằng phƣơng pháp cực phổ Von - Ampe hoà tan trên điện cực giọt thuỷ ngân
treo đạt độ chính xác thoả mãn
- Khảo sát độ tin cậy của phép đo.
- Xây dựng đƣờng chuẩn, đánh giá kiểm tra đƣờng chuẩn, đƣờng thêm
chuẩn, so sánh sai số tƣơng đối của hai phƣơng pháp này.
- Áp các điều kiện tối ƣu, phƣơng pháp thêm chuẩn vào phân tích một số
mẫu thực tế.
- Kết luận, đề xuất phƣơng án triển khai thực tế.




























Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu chung về các kim loại nặng
Kim loại nặng là thuận ngữ dùng để chỉ những kim loại có khối lƣợng riêng
lớn hơn 5g/cm
3
. Chúng có thể tồn tại trong khí quyển (ở dạng hơi), thuỷ quyển (ở
dạng muối hoà tan), địa quyển (ở dạng rắn không tan, khoáng, quặng) và sinh quyển
(trong cơ thể ngƣờng, động vật, thực vật).
Khi các kim loại nặng xâm nhập vào môi trƣờng sẽ làm biến đổi điều kiện
sống, tồn tại của sinh vật trong môi trƣờng đó. Kim loại nặng gây độc hại với môi
trƣờng và cơ thể sinh vật khi hàm lƣợng của chúng vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép.
Một số kim loại nặng (Pb, Cu, Zn, Mn, Cd, Hg, As) đi vào nƣớc từ nguồn
nƣớc thải sinh hoạt hoặc nƣớc thải công nghiệp. Các kim loại nặng trong môi
trƣờng pH khác nhau, chúng sẽ tồn tại những dạng khác nhau gây ô nhiễm nƣớc [3].
1.2 Giới thiệu về đồng, chì, cadimi và kẽm.[5].[6]
Đồng, chì, Cadimi, kẽm đều là các kim loại nặng khá phổ biến trên Trái đất.
Đồng, Kẽm, Chì là các nguyên tố đƣợc con ngƣời biết tới từ thời thƣợng cổ (TrCN).
Năm 1817 Cadimi mới đƣợc phát hiện bởi Friedrich Stromeyer (1778-1838) ngƣời
Đức khi điều chế ZnO từ ZnCO
3
.
1.2.1 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của đồng
1.2.1.1 Trạng thái tự nhiên của đồng
Trong tự nhiên, đồng là nguyên tố tƣơng đối phổ biến, chiếm khoảng 1.10
-20
% khối lƣợng vỏ trái đất, vào khoảng 3.10
-3
% tổng số nguyên tử.của vỏ trái đất.
Đồng có thể tồn tại ở cả hai dạng hợp chất và dạng tự do, dạng tự do đƣợc gọi là
kim loại tự sinh thƣờng có hàm lƣợng bé.
Đồng có 11 đồng vị
58
Cu đến
68
Cu trong đó chủ yếu là
63
Cu (69,1%) và
65
Cu
(30,9%). Phần lớn đồng tồn tại dƣới dạng hợp chất có trong các khoáng vật sunfua
hay dạng oxi hoá (oxit, cacbonat). Một số khoáng vật chính của đồng là:
Covelin(CuS) chứa 66,5% Cu, Cancopirit (CuFeS) chứa 34,57% Cu, Cancosin (Cu
2

S) chứa 79,8% Cu, Bozit (Cu
5
FeS
4
), Crozocola (CuS
2
O
3
.nH
2
O), Calachit [Cu(OH)-
2
CuCO
3
], Cuprit (Cu
2
O), Fenozit (CuO), Tetrahedrit (Cu
8
Sb
2
O
7
). Trong đất hàm
lƣợng đồng có giá trị từ 2

100 mg/kg. Tại một số vùng đất trồng nho, cà chua, do
sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, hàm lƣợng đồng trong đất có thể đạt tới 600 mg/kg.
1.2.1.2 Vai trò và hiệu ứng sinh hoá của đồng
Đồng là kim loại màu quan trọng đối với công nghiệp và kĩ thuật, khoảng
trên 50% lƣợng đồng khai thác hàng năm đƣợc dùng sản xuất dây dẫn điện, trên
30% đƣợc dùng chế tạo hợp kim. Ngoài ra, do có khả năng dẫn nhiệt tốt và chịu ăn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4
mòn, đồng kim loại còn đƣợc dùng chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân
không, chế tạo nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiên liệu. Một số hợp chất của đồng
đƣợc sử dụng làm chất màu trang trí mỹ thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ
sâu trong nông nghiệp.
Đồng là nguyên tố vi lƣợng cần thiết trong cơ thể ngƣời, có nhiều vai trò sinh
lí, nó tham gia vào quá trình tạo hồng cầu, bạch cầu và là thành phần của nhiều
enzym. Đồng tham gia tạo sắc tố hô hấp hemoglobin. Các nghiên cứu y học cho
thấy khi nồng độ đồng cao hơn mức cho phép một số ngƣời có dấu hiệu mắc bệnh
do đồng lắng đọng trong gan, thận, não nhƣ bệnh về thần kinh schizophrenia.
Ngƣợc lại khi nồng độ đồng quá thấp, cơ thể phát triển không bình thƣờng đặc biệt
vói trẻ em [5].
Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng 30g CuSO
4
có khả
năng gây chết ngƣời. Nồng độ an toàn của đồng trong nƣớc uống đối với con ngƣời
dao động theo từng nguồn, khoảng 1,5  2mg/l. Lƣợng đồng đi vào cơ thể ngƣời
theo đƣờng thức ăn mỗi ngày khoảng 2  4mg/l.
1.2.2 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của chì
1.2.2.1 Trạng thái tự nhiên của chì
Trong tự nhiên, chì là kim loại khá phổ biến, chiếm khoảng 1,6.10
-3
% khối
lƣợng vỏ trái đất ứng với khoảng 1,6.10
-4
% tổng số nguyên tử của vỏ trái đất. Chì
có 18 đồng vị trong đó có 4 đồng vị bền:
208
Pb (52,3%),
207
Pb (22,6 %),
206
Pb
(23,6%),
204
Pb (1,48%). Chì tồn tại ở trạng thái oxi hoá 0, +2,+4 trong đó muối chì
hoá trị 2 là bền và hay gặp nhất. Có khoảng170 khoáng vật của chì chủ yếu là:
Galen(PbS), Cerndute(PbCO
3
), Anglesite (PbSO
4
) và pyromorphite [Pb
5
Cl(PO
4
)
3
].
Trong khí quyển chì tƣơng đối giàu hơn so với kim loại khác. Nguồn chính của chì
phân tán trong không khí xuất phát từ quá trình đốt cháy các nhiên liệu xăng chứa
chì. Chì đƣợc trộn thêm dƣới dạng Pb(CH
3
)
4
và Pb(C
2
H
5
)
4
cùng với các chất làm
sạch 1,2- đicloetan và 1,2- đibrometan.
Trong nƣớc, dạng tồn tại của chì là dạng Pb
2+
. Chì trong nƣớc máy có nguồn
gốc tự nhiên chiếm tỷ lệ khiêm tốn, chủ yếu là từ đƣờng ống dẫn, các thiết bị tiếp
xúc có chứa chì.
1.2.2.2 Vai trò và hiệu ứng sinh hoá của chì
Chì đƣợc sử dụng để chế tạo pin, acquy chì - axit, hợp kim, thiết bị bảo vệ tia
phóng xạ trong lò phản ứng hạt nhân Lƣợng lớn chì đƣợc dùng để diều chế nhiều
hợp kim quan trọng: Thiếc hàn chứa 20

90% Sn và 80

10% Pb, hợp chất chữ in
chứa 81% Pb, 15,5% Sb và 3,5% Sn. Hợp kim ổ trục chứa 80% Sn, 12% Sb, 6% Cu
và 2% Pb.Hợp chất chì hữu cơ Pb(CH
3
)
4
; Pb(C
2
H
5
)
4
một thời gian dài đƣợc sử dụng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5
khá phổ biến làm chất phụ gia cho xăng và dầu bôi trơn, hiện nay đã đƣợc thay thế.
Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia rơnghen nên đƣợc làm tấm bảo vệ khi làm việc
với những tia đó. Tƣờng của phòng thí nghiệm phóng xạ đƣợc lót bằng gạch chì,
mỗi viên gạch đó thƣờng nặng hơn 10kg.
Vai trò tích cực của chì đối với cơ thể ngƣời là rất ít, ngƣợc lại nó là nguyên
tố có độc tính cao đối với sực khoẻ con ngƣời và động vật. Chì gây độc cho hệ thần
kinh trung ƣơng lẫn hệ thần kinh ngoại biên. Chì có tác động lên hệ ezim, nhất là
enzim có nhóm hoạt động chứa hiđro. Ngƣời bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn một số
chức năng cơ thể, thƣờng là rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ xƣơng). Tuỳ theo mức
độ nhiễm độc có thể gây những triệu trứng nhƣ đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao
huyết áp vĩnh viễn, tai biến não, nếu nhiễm độc nặng có thể gây tử vong.
Chì có thể thâm nhập vào cơ thể ngƣời qua nƣớc uống, không khí bị ô
nhiễm, thức ăn là động vật và thực vật nhiễm chì. Đặc tính nổi bật của chì là sau khi
xâm nhập vào cơ thể nó ít bị đào thải mà tích tụ theo thời gian đến một mức độ nào
đo mới gây độc hại. Xƣơng là nơi tích luỹ chì trong cơ thể, nó kìm hãm quá trình
chuyển hoá canxi bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua quá trình kìm hãm sự
chuyển hoá vitamin D.
Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hƣởng tới hệ thần kinh, tác động
đến máu (phá hủy hồng cầu) và quá trình tổng hợp máu. Cản trở việc sử dụng oxi và
glucoza để sản xuất năng lƣợng cho quá trình sống. Cơ thể nhiễm độc chì có triệu
chứng mệt mỏi, chán ăn, đau đầu, chóng mặt, sƣng khớp [10; 12 ; 31] Sự cản trở
này có thể nhận thấy khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 ppm. ở các nồng độ cao
hơn 0,3 ppm thì chì có thể gây nên hiện tƣợng thiếu máu do thiếu hemoglobin và ở
khoảng 0,5  0,8 ppm chì sẽ gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não.
Có thể nói ngƣời dân thành thị bị hấp thụ chì từ ăn uống 200

300 mg/ngày,
nƣớc và không khí cung cấp thêm 10

15 mg/ngày. Từ tổng số này thì có 200 mg
chì đƣợc tách ra còn 25 mg đƣợc giữ lại trong xƣơng mỗi ngày [3]
Nhiễm độc chì có thể chữa bằng tác nhân chelat có khả năng liên kết mạnh
với chì. Thí dụ phức chelat của canxi trong dung dịch dùng để giải độc chì. Pb
2+
thế
chỗ của Ca
2+
trong phức chelat và kết quả phức chì chelat Pb
2+
đƣợc tách ra nhanh ở
nƣớc tiểu.
Theo khuyến cáo của tổ choc FAO/WHO thì hàm lƣợng chì cơ thể tiếp nhận
qua đƣờng thức ăn tối đa hàng ngày là 3.4

4

g/kg cơ thể [27]. Tiêu chuẩn tối
đa cho phép của WHO nồng độ chì trong nƣớc uống không vƣợt quá 0.05 mg/l.
1.2.3 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của cađimi
1.2.3.1 Trạng thái tự nhiên của cađimi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6
Cađimi chiếm khoảng 5.10
-5
% khối lƣợng vỏ trái đất ứng với 7.10
-6
% tổng
số nguyên tử. Cađimi có 19 đồng vị, 8 trong số đó là bền nhƣ
114
Cd (28,86%),
113
Cd
(12,26%),
112
Cd (24,07%),
111
Cd (12,7%),
110
Cd (12,39%), và
100
Cd: T
1/2
= 470
(ngày đêm) là đồng vị phóng xạ bền nhất. Đặc biệt là đồng vị bền
113
Cd có tiết diện
bắt nơtron rất lớn nên cađimi kim loại đƣợc dùng làm thanh điều chỉnh dòng nơtron
trong lò phản ứng hạt nhân. Cađimi là nguyên tố kém phổ biến, chiếm hàm lƣợng
thấp trong vỏ trái đất với trữ lƣợng khoảng 7,6.10
-6
% tổng số nguyên tử. Cađimi
thƣờng có trong các khoáng vật chứa kẽm và là sản phẩm phụ quá trình sản xuất
kẽm, đồng và chì. Thí dụ, khoáng vật chứa cađimi là grenokit (CdS), thƣờng tồn tại
lƣợng nhỏ trong quặng kẽm là: blen kẽm (ZnS), và calamin (ZnCO
3
) có chứa
khoảng 3% cađimi, hoặc trong quặng thủy ngân là xinaba thần sa (HgS). Cađimi
còn tồn tại trong quặng đa kim với chì và đồng.
Trong nƣớc, cađimi tồn tại chủ yếu ở dạng hóa trị +2 và rất dễ bị thủy phân
trong môi trƣờng kiềm. Trung bình cứ 1 lit nƣớc biển có chứa 1,1.10
-4
mg cađimi ở
dạng ion Cd
2+
. Ngoài dạng hợp chất vô cơ, nó liên kết với các chất hữu cơ, đặc biệt
là axit humic tạo thành phức chất và phức chất này có khả năng hấp phụ tốt trên các
hạt sa lắng.[27,28].
1.2.3.2 Vai trò và hiệu ứng sinh hoá của cađimi
Cađimi đƣợc sử dụng trong công nghiệp mạ, luyện kim, sơn, chế tạo đồ
nhựa, làm chất ổn định trong công nghiệp chất dẻo, hợp chất của cađimi đƣợc sử
dụng phổ biến để sản xuất pin và chất bán dẫn nhƣ cađimi oxit [22]. Do vậy, nó có
trong các loại nƣớc thải của các ngành công nghiệp này.
Cađimi và dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc, thậm chí
với nồng độ rất thấp chúng sẽ tích luỹ sinh học trong cơ thể cũng nhƣ trong các hệ
sinh thái. Một trong những lý do giải thích độc tính của cađimi là chúng can thiệp
vào phản ứng của các enzim chứa kẽm gây rối loạn trao đổi chất, cađimi có thể thay
thế kẽm trong các tế bào thần kinh khi tích luỹ trong cơ thể do đó gây ra sự suy
giảm và mất trí nhớ. Kẽm là một nguyên tố quan trọng trong hệ sinh học, nhƣng
cađimi mặc dù rất giống kẽm về phƣơng diện hoá học nhƣng nói chung không thể
thay thế kẽm trong vai trò sinh học đó. Cađimi cũng có thể tham gia vào quá trình
sinh học có chứa magie và canxi theo cách tƣơng tự đối với kẽm.
Hít thở phải bụi có chứa cađimi nhanh chóng dẫn đến các vấn đề có liên
quan đến hệ hô hấp và thận nhƣ gây nên hội chứng cao huyến áp, thủng vách ngăn
mũi, có thể dẫn đến tử vong (thông thƣờng là do hỏng thận). Nuốt phải một lƣợng
nhỏ cađimi có thể phát sinh ngộ độc tức thì làm tổn thƣơng gan và rối loạn chức
năng thận. Với nồng độ cađimi cao gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ xƣơng gây
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7
ra bệnh loãng xƣơng và nhuyễn xƣơng. Các hợp chất chứa cađimi cũng là các hợp
chất gây ung thƣ. Ngoài ra nhiễm độc cađimi còn gây ảnh hƣởng đến nội tiết, máu,
tim mạch.
Tiêu chuẩn WHO quy định nồng độ cađimi cho nƣớc uống

0,003 mg/l [3].
Sự chuyển hoá cađimi đƣợc biểu diễn theo sơ đồ sau:




















1.2.4 Trạng thái tự nhiên, vai trò và hiệu ứng sinh hoá của kẽm
1.2.4.1 Trạng thái tự nhiên của kẽm
Kẽm là nguyên tố tƣơng đối phổ biến, chiếm khoảng 5.10-3% khối lƣợng vỏ
trái đất, chiếm khoảng 1,5.10-3% tổng số nguyên tử của vỏ trái đất. Kẽm có 15
đồng vị, trong đó đồng vị thiên nhiên là
64
Zn (48,89%),
66
Zn (27,81%),
67
Zn
(4,11%),
68
Zn (18,56%),
70
Zn (0,62%),còn lại là đồng vị phóng xạ, trong đó kém
bền nhất là
61
Zn: T
1/2
= 90(s), bền nhất là
65
Zn: T
1/2
= 245 (ngày đêm) [5].
Khoáng vật chứa kẽm là quặng blen kẽm (ZnS), calamin (ZnCO
3
),
phranclinit hay ferit kẽm ( Zn(FeO
2
)
2
), ngoài ra còn có Zincit (ZnO). Trong nƣớc
biển kẽm tồn tại chủ yếu ở dạng ion tự do Zn
2+
và chiếm khoảng 5.10-6% khối
lƣợng[16]. ở trong nƣớc, kẽm thƣờng tích tụ ở phần chất sa lắng, chiếm khoảng 45
Cd
2+
Cd
2+
tự do trong
cơ thể

Hô hấp
ăn uống 50

g
Liên kết tạo thành
thionin - kim loại
Trao đổi với Zn
2+

trong enzim
Thận
1% dự trữ trong thận
và các bộ phận khác
Rối loạn Thiếu Tăng Phá Ung
chức năng máu huyết huỷ thƣ
thận áp xƣơng

99% đào thải

Xem chi tiết: 299599