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 HÒNG THẮNG Tp.HCM, tháng 10 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẤM VÀ MƠI TRƯỜNG C5ĨÍĨ1BO LUẬN VĂN 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 PHĨ HỒ CHÍ MINH SINH VIÊN THỤC HIỆN NGUYỄN HÒNG THẮNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẢN TS VÕ THỊ DIỆU HIÈN Tp.HCM, tháng 10 năm 2020 ii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TÁT THÀNH Cán hướng dần: Cán chấm phản biện: Khóa luận bảo vệ HỘI ĐÒNG CHÁM BẢO VỆ LUẬN VĂN ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYẺN TÁT THÀNH, Ngày tháng 10 năm 2020 111 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÀ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỀN TẤT THÀNH KHOA KỶ THUẬT THỤC PHÁM & MÔI TRƯỜNG Bộ MÔN: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN & MƠI TRƯỜNG NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TĨT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN HỒNG THẮNG MSSV: 1511538543 NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG LỚP: 15DTNMT1A Tên Khóa luận Tiếng Việt: ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ò NHIỄM VÀ NGUY co RỦI RO CỦA KIM LOẠI NẶNG TRONG BỤI ĐƯỜNG KHU vực XA LỘ HÀ NỘI, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tiếng Anh: INVESTIGATION OF CONTAMINATION AND POTENTIAL HEALTH RISKS OF HEAVY METALS IN STREET DUSTS AT HA NOI HIGHWAY IN HO CHI MINH CITY Nhiệm vụ Khóa luận: Thực lấy mẫu bụi đuờng Tính tốn đánh giá nồng độ kim loại nặng, số ô nhiễm Tính tốn đánh giá rủi ro sinh thái sức khỏe người Ngày giao Khóa luận: 01/02/2020 Ngày hồn thành nhiệm vụ: 30/09/2020 Họ tên cán hướng dần: TS Võ Thị Diệu Hiền Nội dung yêu cầu KLTN Hội Đồng chuyên ngành thông qua TP.HCM, ngày thảng năm 2020 TRƯỞNG Bộ MƠN CÁN Bộ HƯỚNG DẪN TRƯỞNG/ PHĨ KHOA IV LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp em nhận giúp đỡ, bảo tận tình q thầy thuộc khoa Kỳ thuật Thực phẩm Môi trường, trường Đại học Nguyền Tất thành để em hồn thành tốt nhiệm vụ Qua cho em gửi lời cảm ơn chân thành tới: ❖ Cô TS Võ Thị Diệu Hiền, giảng viên khoa Kỳ thuật Thực phẩm Môi trường, trường Đại học Nguyền Tất Thành, Đồng thời cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ❖ Thầy TS Nguyễn Văn Trực, giảng viên khoa Khoa học Môi trường, Trường đại học Sài Gòn; ❖ Thầy TS Nguyễn Duy Đạt, giảng viên khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỳ thuật Tp.HCM; ❖ Các bạn sinh viên khoa Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỳ thuật Tp.HCM; giúp đỡ giúp em thực tốt đề tài TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Hồng Thắng V TÓM 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 q 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 không gảy ung thư gây ung thư người lớn trẻ em mức cao Ket nghiên cứu mong đợi cung cấp thông 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 ABSTRACT Currently in Ho Chi Minh City, air pollution is at a remarkable level due to the speed of urbanization and industrialization, which has made air pollution worse and worse This project was conducted to assess the level of heavy metal pollution in road dust and its risks to human health and the ecosystem Analysis and calculation results show that zinc metal had the highest concentration and level of pollution among the remaining metals High pollution in the HN-04 area was due to complicated traffic, large traffic volume, frequent traffic jams, the existence of metro construction works, and people's daily life making the air pollution in the area more and more serious Pollution levels and the ecological risk were at from consideration to high levels, except for HN-07 and HN-09 At HN-04 and HN-10 there were high risks of non­ carcinogenicity and cancer for adults and children The results of this study are expected to provide useful information for the development of effective air quality control and management strategies in the study area in particular and HCMC in general 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 lơ 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 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 thơng 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 cịn lại, xét mức độ gây 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 ô 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 cịn lại Chỉ số 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 lại 31 3.3 MÚC Độ Ô 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 soát phù hợp cho khu vực Đe cung cấp thêm thơng tin hữu ích cho cơng 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 KHÔNG GÂY UNG THU ĐÓI 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 toàn trẻ em (HI