Đánh giá mức độ ô nhiễm và nguy cơ rủi ro của kim loại nặng trong bụi đường khu vực xa lộ Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỤC PHÁM VÀ MƠI TRƯỜNG NGUYEN TAT THANH LUẬN VÀN TĨT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ MỨC Độ Ô NHIỄM VÀ NGUY Cơ RỦI RO CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI ĐƯỜNG KHU Vực XA Lộ HÀ NỘI, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN HỊNG THẮNG Tp.HCM, tháng 10 năm 2020 TĨM TÁT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hiện địa bàn Tp.HCM tình trạng nhiễm khơng khỉ mức đảng quan tám tốc độ thị hóa cơng nghiệp hóa gây cho nhiễm khơng khỉ ngày nặng Đe tài thực nhảm đảnh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường nguy rủi ro cùa đen sức khỏe người hệ sinh thái Ket phân tích tính tốn cho thấy kim loại kẽm có nồng độ mức độ nhiễm cao số kim loại lại Khu vực HN-04 ô nhiễm cao hoạt động giao thông phức tạp, lượng xe lưu thông lớn, tượng ùn tắc giao thông thường xuyên xảy ra, tồn cơng trình xây dựng tuyến metro, sinh hoạt người dân làm cho tình trạng nhiễm khơng khí địa bàn ngày nghiêm trọng Mức độ ô nhiễm nguy rủi ro hệ sinh thải nằm mức quan tâm đen mức cao trừ HN- 07 HN-09 HN-04 HN-10 có rủi ro khơng gảy ung thư gây ung thư người lớn trẻ em mức cao Ket nghiên cứu mong đợi cung cấp thơng tin hữu ích cho công tác xây dựng chiến lược quản lý kiêm sốt chất lượng khơng khỉ cách hiệu khu vực nghiên cứu nói riêng Tp.HCM nói chung VI MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN V TÓM TẮT LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP vi MỤC LỤC viii DANH MỤC BẢNG X DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC TÙ VIẾT TẤT xii MỞ ĐẦU l ĐẶT VÁN ĐÈ MỤC TIÊU NGHIÊN cúu .2 PHẠM VI NGHIÊN cứu CHƯƠNG TÓNG QUAN 1.1 TỐNG QUAN VÈ BỤI ĐƯỜNG PHỐ 1.2 ẢNH HƯỞNG KIM LOẠI NẶNG ĐẾN sức KHỎE CON NGƯỜI 1.3 TÌNH HÌNH KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI MỘT sị Nước TRÊN THẾ GIỚI 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN cúư ĐÁNH GIÁ RỦI RO CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI ĐƯỜNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI VÀ HỆ SINH THÁI 13 1.5 TÌNH HÌNH ị NHIỄM BỤI THÀNH PHỐ HỊ CHÍ MINH 15 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu .17 2.1 KHƯ Vực LÁY MẦU 17 2.2 QUI TRÌNH LÁY MẢU - DỤNG CỤ- THIẾT BỊ 23 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG 25 2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ô NHIÊM 25 2.5 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ RỦI RO 26 2.5.1 Đánh giá rủi ro sinh thái 26 2.5.2 Phương pháp đánh giá rủi ro sức khỏe người 27 viii 2.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ số LIỆU 29 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 NÒNG ĐỘ KIM LOẠI VÀ MỨC ĐỘ Ò NHIẺM KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI ĐƯỜNG 30 3.2 YÉU TỐ ò NHIỄM (contamination factor - Cfi) 31 3.3 MỨC ĐỘ ô NHIỄM (degree of contamination - Cdeg) 32 3.4 ĐÁNH GIÁ RỦI RO HỆ SINH THÁI (ecological risk) 33 3.5 ĐÁNH GIÁ RỦI RO KHÔNG GẦY UNG THƯ ĐÔI VỚI CON NGƯỜI 35 3.5.1 Đoi với trẻ em 35 3.5.2 Đối với người lớn 36 3.6 ĐÁNH GIÁ RỦI RO GÂY UNG THƯ ĐỐI VỚI CON NGƯỜI 37 3.6.1 Đối với trẻ em 37 3.6.2 Đoi với người lớn 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 KÉT LUẬN 39 KIẾN NGHỊ 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 IX DANH MỤC BANG Bảng 1.1 Tổng hợp dừ liệu nồng độ kim loại nặng bụi đường nước giới 11 Bảng 1.2: số liệu mật độ xe cộ dân số thành phố (2017-2019) 17 Bảng 2.1: Tọa độ vị trí lấy mầu bụi đường xa lô Hà Nội 18 Bảng 2.2: Phân loại số ô nhiễm mức độ ô nhiễm kim loại nặng 26 Bảng 2.3: Các tiêu chuẩn phân loại Ei PER kim loại nặng 27 Bảng 2.4: Giá trị RfD SF kim loại gây ung thư 28 Bảng 2.5: Giá trị tham số sử dụng đe đánh giá rủi ro sức khỏe người kim loại nặng 29 Bảng 3.1: Hàm lượng kim loại nặng bụi địa diem lấy mẫu xa lộ Hà Nội Cần Giờ 30 X DANH MỤC HINH Hình 2.1: Bản đồ mô tả chi tiết điêm lấymẫu 17 Hình 2.2: Khu vực lấy mẫu HN-01 19 Hình 2.3: Khu vực lấy mẫu HN-02 19 Hình 2.4: Khu vực lấy mầu HN-03 20 Hình 2.5: KhuvựcHN-04 20 Hình 2.6: Khu vực lấy mầu HN-05 20 Hình 2.7: Khu vực lấy mẫu HN-06 21 Hình 2.8: Khu vực lấy mẫu HN-07 21 Hình 2.9: Khu vực lấy mầu HN-08 21 Hình 2.10: Địa điểm lấy mầu HN-09 22 Hình 2.11: Khu vực lấy mầu HN-10 22 Hình 2.12: Khu vực HN-11 23 Hình 2.13: Máy GPS 24 Hình 2.14: Máy đo vi khí hậu 24 Hình 3.1: Mức độ ô nhiễm kim loại nặng tại11 khu vực lấy mầu 31 Hình 3.2: Biểu đồ thể nồng độ Cdeg tại11 địa điểm 32 Hình 3.3: Chỉ số rủi ro hệ sinh thái (Ei) kim loại nặng 11 khu vực lấy mầu 33 Hình 3.4: Rủi ro hệ sinh thái tiềm (PER) kim loại nặng 11 khu vực lấy mẫu 34 Hình 3.5: Chỉ số độc hại (HI) kim loại nặng trẻ em .35 Hình 3.6: Chỉsố độc hại (HI) kim loại nặng người lớn 36 Hình 3.7: Chỉ số độc hại gây ung thư (TCR) kim loại nặng trẻem 37 Hình 3.8: Chỉ số độc hại gây ung thư (TCR) kim loại nặng người lớn 38 XI DANH MỤC TÙ VIẾT TÁT BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi Trường KCN Khu công nghiệp KCX Khu chế xuất QCVN Quy chuân Việt Nam Xll MỞ ĐẦU l ĐẶT VẤN ĐỀ Chất lượng khơng khí yếu tố quan trọng thiết yếu sống người sinh vật Tuy nhiên, năm gần đây, với phát trien kinh tế xã hội thành tựu người tạo nên nhà máy xí nghiệp, phương tiện giao thông, tạo nhiều mối nguy hại tiềm ấn mơi trường khơng khí Hiện tại, nhiễm khơng khí vấn đề quan tâm hàng đầu nước phát triến, đặc biệt khu vực thành phố lớn Bụi đường phố chứa nhiều kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd, Hg, từ nguồn phát thải khác ăn mòn phận lốp phương tiện giao thông, nguyên vật liệu rơi vài trình vận chuyển, hoạt động xây dựng, sa lắng bụi khơng khí xung quanh (Bilos et.al 2001; Manno et.al 2006) Bụi kim loại có tính khả dụng sinh học (bioavailable) độ linh động cao Khi gặp điều kiện gió phương tiện giao thơng chạy tốc độ lớn làm cho bụi phát tán vào khơng khí xung quanh trơi xuống nguồn nước mặt đất mặt Do đó, chúng có nhiều khả ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người, hệ sinh thái vấn đề môi trường (Kabadayi & Cesur, 2010; Qadeer et al., 2020) Việc ảnh hưởng bụi tùy thuộc vào hàm lượng đặc tính (Inyang et al 2006) Hiếu phân bố, mức độ ô nhiễm, nguy sức khỏe người hệ sinh thái, nguồn phát thải tiềm kim loại nặng bụi đường phố quan trọng việc quản lý chất lượng môi trường khu vực đô thị Đặc biệt, vấn đề môi trường thành phố cơng nghiệp, đơng dân cư Thành phố Hồ Chí Minh (dân số gần triệu người) cần quan tâm nhiều Tuy nhiên, có hai nghiên cứu thực khu vực Hà Nội liên quan đến việc khảo sát nong độ kim loại nặng (Pb, Zn, Cr, Cu, Fe, Mn, Ca, K) bụi đường (Phi et al., 2017 & 2018) Theo hiếu biết tơi, chưa có cơng bố tập trung vào diện kim loại nặng đánh giá rủi ro bụi đường Thành phố Hồ Chí Minh (Tp HCM) Vì vậy, nghiên cứu này, mầu bụi đường phố thu thập tuyến đường lớn (Xa lộ Hà Nội) để khảo sát phân bố kim loại nặng (Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Cd, Cr Mn) bụi đường Tp HCM, so với bụi từ khu vực khác giới Ngoài ra, so tích lũy địa lý (geo-accumulation index, Igeo) hệ số làm giàu (enrichment factor, EF) thực để ước tính mức độ làm giàu người tạo Hệ số ô nhiễm (contamination factor, CF) mức độ ô nhiễm (degree of contamination, Cdeg) tiến hành đe đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường phố Hơn nữa, số rùi ro sinh thái tiềm an (potential ecological risk index, Ei; potential ecological risk, PER) đánh giá rủi ro sức khỏe người (nguy không gây ung thư nguy gây ung thư) đánh giá Nghiên cứu thực nhằm góp phần làm giàu dừ liệu chất lượng khơng khí khu vực nghiên cứu làm tiền đề cho nghiên cứu sau Ngoài ra, đề tài mong đợi cung cấp thơng tin hữu ích cho công tác quản lý thiết lập chiến lược, chương trình hành động để kiểm sốt chất lượng mơi trường khơng khí khu vực tốt MỤC TIÊU NGHIÊN CÚƯ • • Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng bụi đường đô thị • Đánh giá rủi ro kim loại nặng bụi đường lên sức khỏe người hệ sinh thái PHẠM VI NGHIÊN củu • Phạm vi nghiên cứu tuyến đường lớn Xa lộ Hà Nội (khoảng 22km, từ khúc trạm cuối tuyến metro đến đường Điện Biên Phù khúc trước trường Maricure) khu vực TP.HCM CHƯƠNG TƠNG QUAN 1.1 TĨNG QUAN VỀ BỤI ĐƯỜNG PHỐ Bụi đường hạt rắn kích thước nhỏ Nó tạo từ việc gia cơng khí, vật liệu, việc: nghiền, mài, xử lý, kích no khử chất hữu cơ, vật liệu vơ đá, quặng kim loại Ngồi ra, bụi có khơng khí ngun nhân chủ yếu tác động ma sát lốp xe đường đất chưa trải nhựa nên gọi bụi đường (Khan et al., 2018) Bụi thường chứa số kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd, Hg, Ca, Fe, 1.1.1 Nguồn gốc bụi kim loại Chì (Pb) Xe nguồn nhiễm chì lớn mơi trường thị (WSDE, 2011) Chì thêm vào xăng nhiều phận xe, bao gồm ắc quy, bánh xe, phận cân bánh xe Mỹ, tetraethyl chì (Pb(C2Hỉ)4) pha vào xăng từ đầu năm 1920 chất chống kích nổ để tăng mức độ octan năm 1990 (Newell & Rogers, 2003) Một lượng lớn chì có bụi đường tìm thấy tồn giới Nồng độ tìm thấy phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt bụi đường, thời gian lấy mẫu bui lưu lượng giao thông Nhiều nghiên cứu (Camponelli et al., 2010; Fergusson & Kim, 1991; USEPA, 1975; Zafra, Temprano, &Tejero, 2011) chứng minh nong độ kim loại vi lượng, bao gồm chì, bụi đường tăng lên kích thước bụi giảm Nong độ chì bụi đường khảo sát năm 1970 1980 cao nhiều so với nồng độ chì khảo sát sau năm 2000 Điều cho thấy lệnh cấm xăng pha chì dẫn đến việc giảm đáng ke lượng chì mơi trường Đồng (Cu) Nồng độ đồng trung bình bụi đường Mỹ dao động từ 69 đến 910 pg/g Đồng bụi đường khảo sát quốc gia khác dao động từ 37 đến 640 pg/g nong độ thấp 200 pg/g chiếm 75% mầu Nồng độ đồng cao (32478042 pg/g) phát bụi đường thu gom gần khu công nghiệp kim loại phế liệu Singapore (Joshi, & Balasubramaniam, 2009) Không giống trường hợp chì, chưa có liệu cho thấy nồng độ đồng bụi đường có giảm nhiều thập kỷ qua hay không Nồng độ đong cao tìm thấy khu vực có mật độ dân số mật độ giao thông nhiều Nhiều nghiên cứu cho thấy làm CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 NÒNG Độ KIM LOẠI VÀ MỨC Độ Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI ĐƯỜNG Nhìn chung, theo kết phân tích kim loại khu vực, HN-04 có nồng độ kim loại cao nơi nằm khu vực cơng trình xây dựng cầu vượt có lưu lượng giao thông dày đặt Ngược lại, khu vực HN-09 HN-07 có nồng độ kim loại thấp Trong đó, kim loại Zn chiếm đa so cao kim loại lại, xét mức độ gây ô nhiễm nồng độ kẽm vượt mức an toàn (200 mg/kg) quy định QCVN 03-MT:2015/BTNMT giới hạn kim loại nặng đất mặt không gian Xa Lộ Hà Nội ngã tư (NH-04) thường kẹt xe nơi có cơng trình xây dựng thường có rủi ro bị ô nhiễm cao khu vực lại Bảng 3.1: Hàm lượng kim loại nặng bụi địa điểm lấy mẫu xa lộ Hà Nội Cần Giờ Vị trí Cu Pb HN-01 HN-02 HN-03 HN-04 HN-05 HN-06 HN-07 HN-08 HN-09 HN-10 HN-11 BG1 BG2 BG3 124 149 162 289 155 135 72 164 65 220 149 28 27 26 43 46 76 94 60 50 25 72 24 22 42 14 11 16 Zn Đơn V Ị: 411 284 1063 801 952 526 173 423 136 234 225 90 38 86 Ni Co Cd ppm Iloặc mg/kg 27 10 20 29 56 10 34 27 28 31 26 48 27 15 16 16 Cr Mn 60 51 83 124 103 79 61 95 66 135 94 26 26 29 511 364 535 643 475 436 306 360 303 319 243 278 363 247 Kết cho thấy Zn đóng góp lớn vào tống nồng độ kim loại nặng khu vực nghiên cứu Nong độ Zn nghiên cứu xa lộ Hà Nội (136 - 1064 ppm tương đương 136 - 1064 mg/kg) cao nghiên cứu khác Mafuyai et al (2015) (35 - 123 mg/kg), Shinggu et al (2014) (125 - 824 mg/kg), Wei et al (2014) (222 mg/kg), Li et al (2016) (171 mg/kg), Suryawanshi et al (2016) (187 - 524 30 mg/kg) Đặc biệt, nồng độ Zn cao đáng kể (5 - 43 lần) so với nghiên cứu Hà Nội (Việt Nam) (Phi et al., 2016) Nghiên cứu xa lộ Hà Nội cho thấy Cd có nồng độ thấp Ket tương tự tìm thấy nghiên cứu trước (Wei et al., 2014; Shinggu et al., 2014; Wang et al., 2012; Rakib Ma et al., 2014; Al-khasman et al., 2007) 3.2 YỂU TĨ Ơ NHIỄM (contamination factor - Cf) Hình 3.1: Mức độ nhiễm kim loại nặng 11 khu vực lấy mẫu Nhìn chung, theo biểu đồ cho thấy số ô nhiễm Zn mức cao (6 < CF) khu vực HN-03, HN-04, HN-05 NH-06 Kim loại Zn chiếm đa số số kim loại lại Chỉ số ô nhiễm cùa Cd (2-8) Pb (2-7) nghiên cứu nằm khoảng tương tự so với nghiên cứu trước (1,9-7,5) (Raj et al., 2013) Chỉ so ô nhiễm Zn (2-13) cao gấp lần so với nghiên cứu khác (1,76-5,3) (Atiemo et al., 2011) Tương tự với nghiên cứu trước (Raj et al., 2013; Atiemo et al., 2011), số ô nhiễm cùa Cd, Pb, Zn cao đáng ke so với kim loại cịn lại 31 3.3 MÚC Độ Ơ NHIỄM (degree of contamination - Cdeg) Hình 3.2: Biểu đồ thể nồng độ Cdeg 11 địa điểm Theo biểu đồ cho ta nhìn thấy mức độ nhiễm Cdeg HN-04 có kết thuộc mức cao (Cdeg > 20), Cdeg HN-09 HN-07 thuộc mức phải đáng quan tâm (10 < Cdeg < 20) So với kết nghiên cứu cùa tác giả Raj et al (2013) Atiemo et al (2011) với khu vực nghiên cứu xa lộ Hà Nội cho thấy kết Nepal (16.8) đường cao tốc Ghana (26.05) tương đối thấp so với kết khu vực nghiên cứu Tóm lại, từ kết nồng độ mức độ ô nhiễm cho thấy nồng độ kim loại nặng bụi đường khu vực Xa lộ Hà Nội nằm mức đáng quan tâm đen cao Do đó, cần phải có chiến lược kiểm sốt phù hợp cho khu vực Đe cung cấp thêm thông tin hữu ích cho công tác quản lý, đánh giá rủi ro sinh thái sức khỏe người thực nghiên cứu 32 3.4 ĐÁNH GIÁ RỦI RO HỆ SINH THÁI (ecological risk) Hình 3.3: Chỉ số rủi ro hệ sinh thái (E|) kim loại nặng 11 khu vực lấy mẫu Nhìn chung, số rủi ro kim loại HN-04 cao khu vực khác, ngoại trừ số Zn tìm thấy HN-03 nằm giới hạn rủi ro cao (60 < Ei < 120), cho thấy rủi ro ảnh hưởng tới hệ sinh thái khu vực Khu vực có độ rủi ro hệ sinh thái Ei thấp HN-09 HN-07 Chỉ số trung bình Ei Cr nghiên cứu (16) cao số trung bình rủi ro sinh thái Cr nghiên cứu khác lần (6,37) (Ahmed et al., 2019) Chỉ số tổng Ei Cd nghiên cứu (8,28 - 42,1) cao lần so với số Ei Cd khu vực khác (72,81 - 349,59) (Fiza et al., 2019) Nghiên cứu số Ei Cr Cd cao Ket tương tự tìm thấy nghiên cứu trước (Ahmed et al., 2019; Fiza et al., 2019) 33 Sampling sites Hình 3.4: Rủi ro hệ sinh thái tiềm (PER) kim loại nặng 11 khu vực lấy mẫu Theo biểu đồ cho ta thấy kết PER HN-04 có kết cao có yếu tố làm thay đổi so PER trường mật giao thơng dày đặc, cơng trình xây dựng, HN-09 HN-07 có kết (50 < PER < 100) tương đối thấp vị trí khác nơi khơng có cơng trình xây dựng hay nhà máy xí nghiệp, có giao thơng qua lai nơi Nồng độ PER nghiên cứu (69 - 244) thấp lần với nghiên cứu khác (178 - 850, Ahmed et al., 2019), (18,7 - 329, Chen et al., 2018) Nghiên cứu có khu vực nguy bị rủi ro cao tới hệ sinh thái Ket tìm nghiên cứu khác tương tự (Ahmed et al., 2019; Chen et al., 2018) 34 3.5 ĐÁNH GIÁ RỦI RO KHƠNG GÂY UNG THU ĐĨI VỚI CON NGƯỜI 3.5.1 Đối với trẻ em Hình 3.5: Chỉ số độc hại (HI) kim loại nặng trẻ em Biếu đồ cho ta thấy số độc hại Hi kim loại so tống cho ta thấy tất khu vực lấy mầu có so độc hại nằm mức an tồn trẻ em (HI