Đánh giá hoạt động kiểm soát các dòng thải chứa dược phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân (ppcps) thải vào nguồn nước trên địa bàn thành phố thái nguyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Đánh giá hoạt động kiểm sốt dịng thải chứa dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) thải vào nguồn nước địa bàn thành phố Thái Nguyên PHAN THANH HẢI haiphthanh@gmail.com Ngành Quản lý Tài nguyên Môi trường Giảng viên hướng dẫn: TS Văn Diệu Anh Viện: Viện Khoa học Công Nghệ Mơi trường Chữ ký GVHD CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Phan Thanh Hải Đề tài luận văn: Đánh giá hoạt động kiểm sốt dịng thải chứa dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) thải vào nguồn nước địa bàn thành phố Thái Nguyên Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên môi trường Mã số học viên: CA180299 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 18/6/2021 với nội dung sau: Bổ sung lại phần tổng quan, chuyển số phần từ chương sang chương Bổ sung thông tin số điểm lấy mẫu, GPS, cách thức lấy mẫu, phương pháp nghiên cứu chương Viết lại kết luận, sơ sài chưa đạt mục tiêu đề tài (Chi tiết chỉnh sửa, bổ sung phần đính kèm) Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2021 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PHẢN BIỆN TÁC GIẢ LUẬN VĂN TS Văn Diệu Anh TS Nguyễn Thị Thu Hiền Phan Thanh Hải CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Nguyễn Thị Ánh Tuyết CHI TIẾT NỘI DUNG CHỈNH SỬA Mở đầu: Bổ sung nội dung nghiên cứu - Bổ sung số nghiên cứu, ứng dụng phương pháp xử lý PPCPs ưu nhược điểm; Chương 1: - Cập nhật số số liệu, thông tin; bổ sung nguồn trích dẫn cho hình, bảng biểu; - Chuyển nội dung đặc trưng sông Cầu, nguồn thải từ chương vào chương - Bổ sung số thông tin đối tượng, phạm vi nghiên cứu; - Bổ sung thông tin phương pháp khảo sát; Chương 2: - Bổ xung thông tin làm rõ đợt lấy mẫu, số lượng mẫu, mơ tả tính chất, phạm vi vị trí lấy mẫu - Bổ sung tọa độ GPS, phương pháp làm sạch, phương pháp phân tích, điều kiện phân tích mẫu; - Nêu cụ thể giá trị PPCPs nghiên cứu giới, rõ giá trị nồng độ nhóm chất PPCPs; Chương 3: - Bổ sung nhận xét kết quả, yếu tố ảnh hưởng đến kết quả, mức độ tin cậy, xác cho phân bố nhóm PPCPs, đanh giá theo chất đanh dấu - Chuẩn hóa bảng, hình vẽ Kết luận: Bổ sung, biên tập lại kết luận theo hướng đánh giá số kết luận theo nội dung nghiên cứu, nêu cụ thể kết thu ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đánh giá hoạt động kiểm sốt dịng thải chứa dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) thải vào nguồn nước địa bàn thành phố Thái Nguyên Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn "Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tơi xin bày tỏ cảm kích đặc biệt tới GVHD tôi, Tiến sĩ Văn Diệu Anh - Người định hướng, trực tiếp dẫn dắt cố vấn cho suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu khoa học Xin chân thành cảm ơn hướng dẫn Cô giáo hướng dẫn giúp cho mở mang thêm nhiều kiến thức hữu ích quản lý mơi trường nói chung phương pháp nghiên cứu PPCPs nói riêng Đồng thời, người cho lời khuyên vô quý giá kiến thức chuyên môn định hướng phát triển nghiệp Một lần nữa, xin gửi lời cảm ơn đến cô tất lịng biết ơn Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán phịng Đo lường Hóa Lý Mẫu Chuẩn, viện Đo lường Việt Nam truyền đạt cho kiến thức phân tích kỹ nghiên cứu chuyên sâu Cảm ơn dự án AUN/SEED Net JICA Japan in the CRC Program 2015-2017 hỗ trợ kinh phí thực nghiên cứu Sau cùng, tơi xin tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, người thân bạn bè bên cạnh ủng hộ, động viên sống thời gian hoàn thành luận văn thạc sĩ Xin chân thành cảm ơn!” TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCP), gọi “chất gây nhiễm mơi trường nổi” từ q trình sản xuất, việc thải bỏ sản phẩm không sử dụng, v.v., mối đe dọa môi trường sinh thái sức khỏe người Luận văn tập trung khảo sát xuất PPCP sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên đồng thời đánh giá PPCPs dòng nhánh từ nguồn thải đổ vào dịng sơng Cầu hiệu kiểm soát PPCPs Tổng nồng độ PPCP dao động khoảng 84,6 đến 259,2 ng/L Dọc sông Cầu có xu hướng tăng dần nồng độ PPCPs từ đầu nguồn tới cuối nguồn Mức PPCP cao quan sát thấy sau dòng chảy qua điểm cuối thành phố Thái Nguyên (SC4) Các PPCPs có nồng độ cao dòng nhánh đặc biệt dòng nhánh tiếp nhận nước đầu nhà máy xử lý nước thải thành phố Thái Nguyên, qua thể pha lỗng nhiễm dịng chảy đổ từ dịng nhánh vào dịng sơng Cầu Tỷ lệ Cacbamazepine Caffeine cho thấy hệ thống xử lý nước thải không hoạt động hiệu việc xử lý PPCP dòng thải HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Một số đặc tính PPCPs 1.1.3 Nguồn phát sinh PPCPs tác động PPCPs đến môi trường 10 1.2 Hiện trạng nhiễm bẩn PPCPs nguồn nước 15 1.3 Các phương pháp phân tích PPCPs 16 1.4 Giới thiệu chung sông Cầu đoạn chảy qua địa phận Thành phố Thái Nguyên 17 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 21 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.1 Thu thập thông tin liên quan đến nghiên cứu 21 2.2.2 Quan trắc PPCPs nguồn nước sông Cầu 21 2.2.3 Phân tích nồng độ PPCPs nước sông Cầu 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Hiện trạng hoạt động phát sinh PPCPs kiểm sốt PPCPs lưu vực sơng Cầu 27 3.1.1 Hiện trạng nguồn phát sinh PPCPs địa bàn thành phố Thái Nguyên 27 3.1.2 Hiện trạng cơng trình xử lý nước thải 29 3.2 Hiện trạng nhiễm bẩn PPCPs dịng sơng Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên 29 3.3 Đánh giá phân bố PPCPs dịng nhánh, dịng sơng Cầu hiệu kiểm sốt PPCPs nước thải 35 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Nguồn gốc đường phát tán PPCPs mơi trường 15 Hình 2.1 Bản đồ vị trí lấy mẫu song Cầu 20 Hình 3.1 Tơng nồng độ PPCPs dọc theo sông Cầu 27 Hình 3.2 Phân bố PPCPs dọc theo sông Cầu qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên 28 Hình 3.3 Tỷ số CAF/CBZ dịng nhánh dịng sơng Cầu 36 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các nhóm kháng sinh Bảng 1.2 Một số PPCPs điển hình Bảng 1.3 Hệ số phân bố octanol – nước số PPCPs Bảng 1.4 Danh mục địa phương thuộc lưu vực sông Cầu 17 Bảng 2.1 Mô tả điểm lấy mẫu sông Cầu 20 Bảng 2.2 Các PPCPs phân tích 21 Bảng 3.1 Nồng độ PPCPs dịng sơng Cầu đoạn chảy qua TN 26 Bảng 3.2 Phân bố nồng độ nhóm chất PPCPs mẫu nước sông Cầu 28 Bảng 3.3 Tổng hợp nồng độ PPCPs nước mặt giớ 29 Bảng 3.4 Thống kê bệnh viện địa bàn TP Thái Nguyên 31 Bảng3.5 Nồng độ PPCPs dịng dịng nhánh sông Cầu ………… 33 MỞ ĐẦU Dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) phổ biến đời sống người, sản phẩm trở thành phần hoạt động sinh hoạt thường ngày Với lượng tiêu thụ ngày tăng dẫn tới nguy phát tán phân bố môi trường ngày lớn Nhiều nghiên cứu gần dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân khơng thể bị loại bỏ hồn tồn thơng qua hệ thống xử lý nước thải thơng thường, tồn chất đóng góp chúng qua nguồn thải vào mơi trường có cần quan tâm, nghiên cứu Dựa vào đặc tuyến phơi nhiễm tiếp xúc, số PPCPs tích tụ sinh vật đưa vào môi trường thông qua nguồn thải Nồng độ chất nói chưa đạt tới mức cảnh báo gây nguy hại tới hệ sinh thái thời điểm hay khả tích tụ sinh học PPCPs cịn mức độ thấp, tốc độ tích lũy chậm theo lý thuyết đến thời điểm định tích lũy nồng độ PPCPs nước đủ lớn tác động tới hệ sinh thái, quần thể sinh vật môi trường người Trong năm gần đây, tốc độ phát triển cơng nghiệp thị hóa ngày nhanh mạnh, nhu cầu lượng sử dụng PPCPs ngày tăng làm tăng chất môi trường nước, gián tiếp gây ô nhiễm môi trường, cân sinh thái, ảnh hưởng đến sức khoẻ sống người, làm cân sinh thái thủy vực suy giảm nghiêm trọng chất lượng nước Sông Cầu chịu tác động lớn từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, sản xuất thủ công nghiệp làng nghề, dịch vụ, sinh hoạt y tế, q trình thị hóa dẫn đến tăng mật độ dân cư dọc theo hai bên bờ sông kéo theo lượng chất thải đổ vào lưu vực sông Cầu tăng, đặc biệt đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên Việc đánh giá nguồn thải PPCPs chất lượng nước sông Cầu đoạn qua thành phố Thái Nguyên đặc biệt tình trạng phân bố PPCPs, sở đề xuất giải pháp xử lý, kiểm sốt chất lượng nước sơng Cầu thực cần thiết để trì chức kiểm sốt nhiễm lưu vực sơng Cầu PPCP phát phổ biến môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên Đã phát 25 PPCPs xuất lần mẫu nước (Bảng 3.1) Tổng nồng độ PPCPs lớn 259 ng/L, có 8/25 chất xuất mẫu dịng sơng Cầu thời điểm lấy mẫu tháng 12/2016 bao gồm caffeine, sulfamethoxazole, ciprofloxacin, lincomycin, griseofulvin, sulfamonomethoxine, mefenamic acid diclofenac, có chất thuộc nhóm kháng sinh, chất thuộc nhóm kháng viêm mefenamic acid caffeine Caffeine phát chất có nồng độ lớn nhất, lớn nhiều lần so với PPCP khác có nồng độ tăng dần hạ lưu sơng qua khu đông dân cư, nồng độ tối đa 185ng/L Xu hướng tần suất nồng độ cao phát quan sát thấy nhiều vùng nước toàn giới: Caffeine thể tối đa mức 1455ng/ L sơng Hồng Phố Thượng Hải, Trung Quốc[21]; 558ng/L lưu vực sông Beiyun Bắc Kinh, Trung Quốc[22]; 22733 ng / L nhánh sông Bharalu Guwahati, Ấn Độ[23]; 28242 ng/ L Sinos River Basin, Brazil[24]; 735ng / L (trung bình) sông Thames, Vương quốc Anh [25] Không sử dụng y học chất kích thích, caffeine tìm thấy nhiều sản phẩm phổ biến toàn cầu, bao gồm nước ngọt, thực phẩm chức đồ uống làm từ cà phê[26] Do phổ biến xã hội đại, caffeine chất gây ô nhiễm vi mô phổ biến nước thải sinh hoạt, thường phát mức μg/L nước thải chưa xử lý[27] Kết là, caffeine đề xuất chất thị cho việc xả nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý vào mơi trường nước [28] Thuốc kháng sinh nhóm PPCP phong phú địa điểm điều tra Trong nhóm kháng sinh, sulfonamid macrolid hai đóng góp đáng kể sulfamethoxazole cho thấy nồng độ cao với giá trị trung bình 21,63 ng / L Sulfamethoxazole thường sử dụng điều trị cho người động vật Ngoài ra, khả thủy phân phân hủy quang sulfamethoxazole nước thấp, hợp chất tồn lâu môi trường nước Các nghiên cứu giám sát dư lượng kháng sinh có nguồn gốc từ hoạt động nơng nghiệp Việt Nam báo cáo sulfamethoxazole sulfamethazine sulfonamide thường xuyên phát nước thải chăn nuôi [29] Sulfamethoxazole hợp chất chiếm ưu nước thải chăn nuôi, nơi nồng độ cao lên tới 2,715 ng/L [29] Thuốc kháng sinh sulfonamide thường phát kênh sông đô thị 30 Bảng 0.2 Nồng độ PPCPs dịng sơng Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên TT PPCPs Tần suất phát Min Max Caffeine 4/4 46,3 185 Sulfamethoxazole 4/4 12,5 38,6 Ciprofloxacin 4/4 2,28 8,82 Lincomycin 4/4 0,13 6,99 Griseofulvin 4/4 0,75 1,58 Sulfamonomethoxine 4/4 0,05 0,35 Mefenamic_acid 4/4 0,23 0,85 Diclofenac 4/4 0,04 0,69 Carbamazepine 3/4 0,13 2,62 10 2_QAC 3/4 1,53 2,25 11 Trimethoprim 3/4 0,97 1,18 12 Sulfadimethoxine 3/4 0,12 0,93 13 Sulpiride 3/4 0,04 0,08 14 Tiamulin 3/4 ND 0,21 15 Roxithromycin 3/4 0,01 0,01 16 Acetaminophen 2/4 22,1 28,0 17 DEET 2/4 5,20 5,60 18 Erythromycin-H2O 2/4 0,04 0,10 19 Pirenzepine 2/4 20 Sulfadimidine 1/4 6,4 6,4 21 Antipyrine 1/4 0,27 0,27 22 Erythromycin 1/4 0,16 0,16 23 Tylosin 1/4 0,09 0,09 24 Propranolol 1/4 0,03 0,03 ND 0,01 31 25 Cyclophosphamide 1/4 Tổng 0,02 0,02 84,6 259 Hình 0.1 Tổng nồng độ PPCPs dọc theo sông Cầu qua địa phận Thái Nguyên Tổng nồng độ PPCPs dọc theo sông Cầu qua địa bàn Thái Nguyên tăng dần cuối nguồn nơi tập trung nguồn xả, nhiều sông, suối nhánh Trước khỏi Thái Nguyên, tổng nồng độ PPCPs đạt 250 ng/L Nguyên nhân xu tăng nồng độ chất PPCPs phân bố nguồn thải + Các hoạt động liên quan đến sản xuất nông nghiệp, + Chất thải hàng ngày từ người động vật, + Nước thải y tế + Nước thải sinh hoạt Sông Cầu trước chảy vào Thái Nguyên, qua tỉnh Bắc Kạn, vùng trung du miền núi (tỉnh Bắc Kạn) dân cư thưa, kinh tế phát triển Vùng trung du miền núi chiếm 15% tổng dân số lưu vực sông Cầu chiếm 63% diện tích lưu vực[20] Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, mật độ dân cư tập trung cao trung tâm thành phố, khu vực Cầu Gia Bảy, Cầu Mây Các chất PPCPs bao gồm nhiều loại thuộc nhiều nhóm chất khác nhau, phạm vi nghiên cứu xếp PPCPs thành bốn nhóm sau: nhóm chất kháng sinh, nhóm chất kháng viêm, nhóm 32 chất thành phần nhóm thuốc chống rối loạn nhịp tim nhóm chất khác Phân bố PPCP theo nhóm chất tóm tắt bảng 3.2 Bảng 0.3 Phân bố nồng độ nhóm chất PPCPs mẫu nước mặt sơng Cầu tháng 12/2016 Nhóm chất SC1 SC2 SC3 SC4 Kháng sinh (ng/L) 4,30 20,1 27,7 29,1 Chống viêm (ng/L) 9,47 0,09 0,31 0,44 0 0 0,23 81,7 161 229 14,0 102 189 259 Trợ tim (ng/L) Các nhóm khác (ng/L) Tổng Hình 0.2 Phân bố PPCPs dọc theo dịng chảy sơng Cầu qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên Nồng độ Caffeine chiếm tỷ lệ cao đột biến tăng qua cầu Gia Bảy trung tâm thành phố Thái Nguyên khu vực đông cư dân, mật độ dân số cao Khi xét đến nồng độ PPCPs trước sau qua nhà máy xử lý nước thải, PPCPs tồn dư sau xử lý nhà máy nước thải xử lý triệt để PPCPs công nghệ xử lý Hệ thống xử lý nước thải thành phố có cơng nghệ xử lý nước bao gồm biện pháp xử lý sinh học yếm khí, hiếu khí, khử trùng nước Các biện pháp xử lý loại bỏ số 33 PPCPs bền, hợp chất bền sulfapyridene, diclofenac, DEET, … hiệu suất xử lý chưa cao Các PPCPs xuất đầu nhà máy xử lý nước thải, nồng độ thấp Sự biến động theo mùa ảnh hưởng đến hiệu xử lý PPCPs, vào mùa mưa, hiệu xử lý PPCPs cao lượng nước lớn dẫn đến pha loãng nồng độ, nhiệt độ cao mùa hè điều kiện thuận lợi cho việc xử lý sinh học PPCPs Sau xử lý sinh học, phần PPCPs có khả lắng tồn lớp bùn sinh học gây ô nhiễm thứ cấp Trên giới, số phương pháp xử lý nâng cao sử dụng để xử lý PPCPs cách triệt để Các vật liệu hấp phụ sử dụng để hấp phụ PPCPs than hoạt tính, ống nano carbon, graphene, nhiên khả hấp phụ suy giảm chất lượng vật liệu ảnh hưởng đến hiệu suất xủ lý PPCPs Đối với PPCPs có khả chống lại phân hủy sinh học, kĩ thuật khác áp dụng để xử lý PPCPs oxy hóa ozon, fenton, xử lý tia UV, chiếu xạ Gamma kết hợp phân hủy sinh học hóa học, màng thẩm thấu ngược [3] Nồng độ PPCPs sông Cầu mức tương đối thấp so với sông khác giới (Bảng 3.4) Bảng 0.4 Tổng hợp nồng độ PPCPs nước mặt giới Loại PPCPs Nồng độ Nguồn tiếp nhận Kháng sinh ~ 360 ng/L Nước sông Kháng sinh ND ~ 544 ng/L Nước sông Kháng sinh < 0,5 ~ 183 ng/L Dược phẩm ND ~ 5.970 ng/L Thuốc sát trùng < ~ 358 ng/L Chất bảo quản < 0,2 ~ 305 ng/L UV filters < 0,3 ~ 323 ng/L Phần Lan Kháng sinh < 1,6 ~ 36 ng/L (Sông Vantaa) Dược phẩm ~ 107 ng/L Tên nước Việt Nam (Sông Mê kông) Pháp (Sông Seine) Anh (Sông Taff and Ely) Nước sông Nguồn nước uống 34 Loại PPCPs Nồng độ Nguồn tiếp nhận Kháng sinh ND ~ 694 ng/L Nước sông Mỹ Kháng sinh ND ~ 300 ng/L (Suối Iowa) Dược phẩm Nước suối ND ~ 1.950 ng/L Mỹ Kháng sinh ND ~ 1900 ng/L (139 suối) Dược phẩm ND ~ 10.000 ng/L Hàn Quốc Hc mơn 1,7 ~ 5,0 ng/L (Sông Youngsan) Dược phẩm 1,1 ~ 361 ng/L Nước sơng Hc mơn ~ ng/L Nước sơng Hc mơn 0,4 ~ 10 ng/L Nước sơng Dược phẩm ND ~ 749 ng/L Nước sông Dược phẩm < ~ 928 ng/L Nước sông Dược phẩm 20 ~ 500 ng/L Nước sông Triclosan Lớn nhất: 5160 ng/L Nước sông Sáp thơm < 0,03 ~ 4,7 ng/L Nước hồ Tên nước Mỹ (Sông Choptank) Tây Ban Nha (Sông Llobregat) Hà Lan (Cửa sông Scheldt) Nhật Bản (37 sông) Anh (5 sông) Brazil (Rivers in Rio de Janeiro State) Ấn Độ (Sông Kaveri, Vellar, Tamiraparani) Mỹ (Hồ Michigan) Nước sơng 3.3 Đánh giá phân bố PPCPs dịng nhánh, dịng sơng Cầu hiệu kiểm sốt PPCPs nước thải Để đánh giá PPCPs nguồn thải đổ vào sông Cầu địa bàn Thái Nguyên, nghiên cứu lựa chọn 03 chất có nồng độ lớn tần xuất xuất cao caffeine, sulfamethoxazol, ciprofloxacin carbamazepin 35 chất xem tracer cho nước thải sinh hoạt Sông Cầu không nhận xả thải trực tiếp từ các nguồn có khả chứa PPCPs nước thải đô thị nông nghiệp Nước thải sinh hoạt nước thải nông nghiệp thường thải vào dòng nhánh sau đổ vào sơng Cầu Do nghiên cứu tiến hành khảo sát nhánh địa bàn tỉnh Thái Nguyên Bảng 0.5 Nồng độ PPCP nghiên cứu mẫu nước dịng dịng nhánh sơng Cầu đoạn chảy qua Thành phố Thái Nguyên Mẫu Caffeine (ng/L) Carbamazepin e (ng/L) Sulfamethoxazole (ng/L) Ciprofloxacin (ng/L) M1 56,2 0,1 17.9 14.2 M2 178 0,4 97.4 34.7 M3 64,9 0,2 18.3 15.8 M4 113 0,2 42.9 14.8 M5 6218 16,5 1678 55.7 M6 4081 14,7 1444 52.9 M7 109 0,2 32.3 16.4 M8 171 0,8 31.4 16.6 M9 190 0,7 175 42.5 M10 237 1,1 47.6 18.1 Nồng độ chất thuộc nhóm PPCPs dịng nhánh sơng Đu (M2), mương Gia Sàng (M5-M6) mương Hương Sơn (M9) có giá trị nồng độ PPCPs cao dịng nhiều lần đặc biệt Mương Gia sàng có nồng độ caffeine sulfamethoxazole carbamazepine cao vượt bậc Sông Đu (M2) tiếp nhận nguồn nước thải từ hoạt động sinh hoạt người, phần lớn chưa qua xử lý chảy thẳng xuống sông, khu vực tập trung số hộ gia đình chăn ni gia súc nước thải từ hoạt động khai thác khoáng sản Mương Gia Sàng (M5-M6) mương thu gom nước thải sinh hoạt, nguồn nước thải đầu vào nhà máy xử lý nước thải thành phố Thái Nguyên nơi tiếp nhận nước thải sau xử lý, nhiên từ tháng năm 2019, nhà máy gặp cố chưa hoạt động trở 36 lại Mương Hương Sơn (M9) mương nước thủy lợi phục vụ tưới tiêu nội đồng, qua khu vực sản xuất nông nghiệp trồng trọt cánh đồng phía nam thành phố Thái Nguyên, tiếp nhận PPCPs từ hoạt nước thải nông nghiệp Sự khác nồng độ PPCP minh họa khả pha loãng sông, thể rõ qua xu hướng nồng độ PPCPs dịng ln nhỏ dịng nhánh Nồng độ PPCPs thủy vực phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm nguồn xả thải, hệ thống cống thu, khả xử lý nước thải, thủy văn sông phân hủy PPCP tự nhiên, ngồi PPCPs cịn bị hấp thu vào trầm tích tích tụ sinh học sinh vật Sự phân bố nồng độ PPCPs dòng dịng nhánh sơng Cầu phù hợp với thủy văn lưu vực Mương Gia Sàng (M5-M6) mương thu gom nước thải chưa qua xử lý từ hộ gia đình dịng nhiễm PPCP nghiêm trọng Mức độ PPCPs dịng nhìn chung thấp so với dòng nhánh pha lỗng mơi trường từ dịng chảy dịng sơng Sự phân bố PPCP theo khơng gian cho thấy việc thải PPCPs vào vùng nước sông Cầu chủ yếu xảy mương, sau đến dịng chính, pha lỗng dịng làm giảm đáng kể nồng độ chúng Bên cạnh yếu tố pha lỗng xảy dịng chính, hấp phụ vào trầm tích phân hủy yếu tố vật lý, hóa học, tích tụ sinh học số PPCPs nguyên nhân dẫn đến suy giảm PPCPs dòng Sulfamethoxazole thường sử dụng điều trị cho người động vật Ngoài ra, khả thủy phân phân hủy quang sulfamethoxazole nước thấp, hợp chất tồn lâu mơi trường nước [29] Các nghiên cứu giám sát dư lượng kháng sinh có nguồn gốc từ hoạt động nơng nghiệp Việt Nam sulfamethoxazole sulfamethazine sulfonamide phát thường xuyên nước thải chăn nuôi Để xác minh nguồn PPCPs thủy vực, việc chẩn đoán nguồn tiến hành cách sử dụng chất đánh dấu nguồn (marker) Carbamazepine thường sử dụng làm chất đánh dấu nước thải thủy vực [30] Trên sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên, Carbamazepine tìm thấy tất mẫu thu thập dòng nhánh dịng sơng Cầu Carbamazepine tìm thấy với nồng độ cao Mương Gia Sàng (M5 M6) nơi tập trung nước thải sinh hoạt nhiều Tại mương Hương Sơn Carbamazepine có nồng độ 37 thấp, điều gợi ý nước thải sinh hoạt nguồn đóng góp PPCP Bên cạnh việc sử dụng chất đánh dấu, tỷ lệ chất đánh dấu bền chất đánh dấu bền, phổ biến tỷ lên Caffeine Carbamazepine (CAF/CBZ) sử dụng để đánh giaskhar xử lý hệ thống xử lý[31] Caffeine chất bền so với Carbamazepine, hệ thống xử lý nước thải, Caffeine bị xử lý phần khả xử lý Carbamazepine hệ thống sinh học Sử dụng tỷ số CAF/CBZ để xác nhận hiệu cơng trình xử lý chất thải Một nghiên cứu trước phân loại CAF/ CBZ > 10 dấu hiệu việc xử lý nước thải hiệu thấp, phần lớn nước thải bị xả vào môi trường Tỷ lệ CAF / CBZ > 50 dấu hiệu việc xả nước thải sinh hoạt vào nước mặt mà khơng qua q trình xử lý [4] Hình 0.3 Tỉ số CAF/CBZ dịng nhánh dịng sơng Cầu qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên Tỉ số CAF/CBZ dòng nhánh dòng sơng Cầu qua địa bàn tỉnh Thái Ngun mơ tả hình 3.3 Có thể thấy, nồng độ caffeine carbamazepine dòng nhánh dịng sơng Cầu có biến động lớn nhiên tỉ số CAF/CBZ có khác khơng đáng kể >100 Điều cho thấy, cơng trình xử lý nước thải có địa bàn tỉnh Thái Nguyên không xử lý PPCPs nguồn nước thải 38 KẾT LUẬN PPCPs phát thấy nhiều hợp chất thuộc nhóm thể thay đổi lớn nồng độ nước sông Cầu Tổng nồng độ PPCPs từ 84,6 đến 259 ng/L Các PPCPs có xu hướng tập trung hạ lưu sông khu vực có mật độ dân số cao Nhóm kháng sinh ngun nhân gây mức độ nhiễm PPCPs, sulfamethoxazole, ciprofloxacin, lincomycin ba loại kháng sinh phát nhiều nước PPCPs dịng nhánh có nồng độ cao nhiều lần so với dịng Kết phân tích nguồn PPCPs chất đánh dấu nguồn Carbamazepine tỷ lệ CAF/CBZ cho thấy nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý nguồn đóng góp PPCPs sơng Cầu cơng trình xử lý nước thải có địa bàn tỉnh Thái Nguyên không xử lý PPCPs nguồn nước thải 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cizmas, L., Sharma, V K., Gray, C M., & McDonald, T J (2015) Pharmaceuticals and personal care products in waters: occurrence, toxicity, and risk Environmental chemistry letters, 13(4), 381–394 https://doi.org/10.1007/s10311-015-0524-4 [2] Quigwei Bu et al, (2013) Pharmaceuticals and personal care products in the aquatic environment in China: A review Journal of Hazardous Materials, 262(2013), pp 189 – 211 [3] Bryan W Brooks et al, (2012) Human Pharmaceuticals in the Environment Current and Future Perspectives, ISBN: 978-1-4614-34191, Springer, USA DOI:10.1007/978-1-4614-3473-3 [4] Wang J, Wang S (2016) Removal of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) from wastewater: A review Journal of Environmental Management, 1;182:620-640 doi: 10.1016/j.jenvman.2016.07.049 Epub 2016 Aug 20 PMID: 27552641 [5] Brausch JM, Connors KA, Brooks BW, Rand GM (2012) Human pharmaceuticals in the aquatic environment: a review of recent toxicological studies and considerations for toxicity testing Rev Environ Contam Toxicol 218:1–99 [6] Ghiselli G, Jardim WF (2007) Endocrine Disruptors In The Environment Química Nova 30: 695-706 [7] Mattison DR, Karyakina N, Goodman M, LaKind JS (2014) Pharmaco- and toxicokinetics of selected exogenous and endogenous estrogens: a review of the data and identification of knowledge gaps Critical Reviews in Toxicology 44: 696-724 40 [8] WHO - World Health Organization (2013) Children`s Environmental Health, State of the Science of Endocrine Disrupting Chemicals [9] Pelley J (2003) Estrogen knocks out fish in whole-lake experiment Environmental Science & Technology 37: 313A-314A [10] Al-Odaini NA, Zakaria MP, Yaziz MI, Surif S, Abdulghani M, et al (2013) The occurrence of human pharmaceuticals in wastewater effluents and surface water of Langat River and its tributaries, Malaysia International Journal of Environmental Analytical Chemistry 93:245-264 [11] Mimeault C, Woodhouse AJ, Miao XS, Metcalfe CD, Moon TW, et al (2005) The human lipid regulator, gemfibrozil bioconcentrates and reduces testosterone in the goldfish, Carassius auratus Aquatic Toxicology 73: 44-54 [12] Viglino L, Aboulfadl K, Prévost M, Sauvé S (2008) Analysis of natural and synthetic estrogenic endocrine disruptors in environmental waters using online preconcentration coupled with LC-APPI-MS/MS Talanta 76(5):1088-96 doi: 10.1016/j.talanta.2008.05.008 [13] WHO - World Health Organization (2002) International Programme on Chemical Safety Global Assessment of the State-of-the-Science of Endocrine Disruptors [14] MRC - Medical Research Council`s Institute for Environment and Health (1998) Appraisal of Test Methods for SexHormone Disrupting Chemicals Capable of Affecting the Reproductive Process [15] Walsh C (2003) Antibiotics: Actions, Origins, Resistance Press: Washington ASM [16] Kümmerer K (2009) Antibiotics in the aquatic environment a review part I Chemosphere 75: 417-43 41 [17] Rosal R, Rodriguez A, Perdigon-Melo JA, Prete A, Garcia-Calvo E, et al (2010) Occurrence of emerging pollutants in urban wastewater and their removal through biological treatment followed by ozonation Water Research 44: 578-588 [18] LuoY, Xu L, Rysz M.; Wang Y, Zhang, et al (2011) Occurrence and transport of tetracycline, sulfonamide, quinolone, and macrolide antibiotics in the Haihe River Basin, China Environmental Science & Technology 45: 1827-1833 [19] Ngo TH, Van DA, Tran HL, et al (2021) Occurrence of pharmaceutical and personal care products in Cau River, Vietnam Environmental Science and Pollution Research International, 28(10):12082-12091 DOI: 10.1007/s11356-020-09195-0 [20] Bộ Tài nguyên Môi trường (2006) Báo cáo Môi trường Quốc gia 2006 - Hiện trạng môi trường nước ba LVS Việt Nam: Cầu, Nhuệ Đáy, Hệ thống sông Đồng Nai [21] Mei, Xuebing & Sui, Qian & Lyu, Shuguang & Wang, Dan & Zhao, Wentao (2018) Pharmaceuticals and personal care products in the urban river across the megacity Shanghai: Occurrence, source apportionment and a snapshot of influence of rainfall Journal of Hazardous Materials 359 10.1016/j.jhazmat.2018.07.081 [22] Ma R, Wang B, Yin L, Zhang Y, Deng S, Huang J, Wang Y, Yu G (2017) Characterization of pharmaceutically active compounds in Beijing, China: Occurrence pattern, spatiotemporal distribution and its environmental implication Journal of Hazardous Materials 323(Pt A):147-155 doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.05.030 Epub 2016 May 10 PMID: 27236837 [23] Kumar M, Ram B, Honda R, Poopipattana C, Canh VD, Chaminda T, Furumai H (2019) Concurrence of antibiotic resistant bacteria (ARB), viruses, pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in ambient waters of Guwahati, India: Urban vulnerability and resilience 42 perspective Sci Total Environ 693:133640 doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.133640 Epub 2019 Jul 27 PMID: 31377355 [24] Peteffi, Giovana & Fleck, J & Kael, Igor & Rosa, D & Antunes, M & Linden, Rafael (2018) Ecotoxicological risk assessment due to the presence of bisphenol A and caffeine in surface waters in the Sinos River Basin - Rio Grande Sul - Brazil Brazilian journal of biology = Revista brasleira de biologia 79 10.1590/1519-6984.189752 [25] Nakada, Norihide & Hanamoto, Seiya & Jürgens, Monika & Johnson, Andrew & Bowes, Michael & Tanaka, Hiroaki (2016) Assessing the population equivalent and performance of wastewater treatment through the ratios of pharmaceuticals and personal care products present in a river basin: Application to the River Thames basin, UK Science of The Total Environment 575 10.1016/j.scitotenv.2016.09.180 [26] Gracia-Lor E, Rousis NI, Zuccato E, Bade R, Baz-Lomba JA, Castrignanò E, Causanilles A, Hernández F, Kasprzyk-Hordern B, Kinyua J, McCall AK, van Nuijs ALN, Plósz BG, Ramin P, Ryu Y, Santos MM, Thomas K, de Voogt P, Yang Z, Castiglioni S (2017) Estimation of caffeine intake from analysis of caffeine metabolites in wastewater Sci Total Environ 609:1582-1588 doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.07.258 Epub 2017 Aug PMID: 28810510 [27] Bueno, María & Uclés, S & Hernando, M & Davoli, Enrico & Fernández-Alba, Amadeo (2011) Evaluation of selected ubiquitous contaminants in the aquatic environment and their transformation products A pilot study of their removal from a sewage treatment plant Water research 45 2331-41 10.1016/j.watres.2011.01.011 [28] Buerge, Ignaz & Poiger, Thomas & Muller, MD & Buser, HR (2003) Caffeine, an anthropogenic marker for wastewater contamination of surface waters Environmental Science and Technology 37 691-700 10.1021/es02015z 43 [29] Shimizu, Akiko & Takada, Hideshige & Koike, Tatsuya & Takeshita, Ayako & Saha, Mahua & Rinawati, Rinawati & Nakada, Norihide & Murata, Ayako & Suzuki, Tokuma & Suzuki, Satoru & Chiem, Nguyen & Viet, Pham & Siringan, Maria A & Kwan, Charita & Zakaria, Mohamad & Reungsang, Alissara (2013) Ubiquitous occurrence of sulfonamides in tropical Asian waters The Science of the total environment 452-453C 108-115 10.1016/j.scitotenv.2013.02.027 [30] Kuroda, Keisuke & Nakada, Norihide & Hanamoto, Seiya & Inaba, Manami & Katayama, Hiroyuki & Do, An & Nga, Tran & Oguma, Kumiko & Hayashi, Takeshi & Takizawa, Satoshi (2015) Pepper mild mottle virus as an indicator and a tracer of fecal pollution in water environments: Comparative evaluation with wastewater-tracer pharmaceuticals in Hanoi, Vietnam Science of The Total Environment 506–507 287–298 10.1016/j.scitotenv.2014.11.021 [31] Harada A, Komori K, Nakada N, Kitamura K, Suzuki Y (2008) Biological effects of PPCPs on aquatic lives and evaluation of river waters affected by different wastewater treatment levels Water Sci Technol.58(8):1541-6 doi: 10.2166/wst.2008.742 PMID: 19001705 44 ... tài luận văn: Đánh giá hoạt động kiểm sốt dịng thải chứa dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) thải vào nguồn nước địa bàn thành phố Thái Nguyên Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên môi trường... đánh giá số kết luận theo nội dung nghiên cứu, nêu cụ thể kết thu ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Đánh giá hoạt động kiểm sốt dịng thải chứa dược phẩm sản phẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) thải vào nguồn nước địa. .. lĩnh vực y tế Các sản phẩm chăm sóc cá nhân sử dụng nhiều như: mỹ phẩm, nước hoa, kem chống nắng, dầu gội, sản phẩm chăm sóc da, sản phẩm chăm sóc miệng… .và chứa hoạt chất bên sản phẩm như: - Chất