Nghiên cứu sự phân bố một số dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân điển hình trong nước và trầm tích sông cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGÔ HUY THÀNH NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ MỘT SỐ DƯỢC PHẨM VÀ SẢN PHẨM CHĂM SÓC CÁ NHÂN ĐIỂN HÌNH TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH SƠNG CẦU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Ngô Huy Thành NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ MỘT SỐ DƯỢC PHẨM VÀ SẢN PHẨM CHĂM SĨC CÁ NHÂN ĐIỂN HÌNH TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH SƠNG CẦU Ngành: Kỹ thuật Mơi trường Mã số: 9520320 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Văn Diệu Anh PGS.TS Ngô Huy Du Hà Nội – 2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học PGS.TS Văn Diệu Anh PGS.TS Ngô Huy Du Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cá nhân hay tổ chức khoa học công bố bất k ỳ cơng trình khác ngồi nước Hà Nội, ngày ……tháng …… năm 2023 Giáo Viên hướng dẫn Giáo Viên hướng dẫn Tác giả PGS.TS Văn Diệu Anh PGS TS Ngô Huy Du Ngô Huy Thành LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Văn Diệu Anh PGS.TS Ngô Huy Du hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Huỳnh Trung Hải định hướng đưa góp ý chi tiết cho tơi q trình thực luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy cô Bộ môn Quản lý Môi trường, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi, đóng góp nhiều ý kiến trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn anh chị em Phịng đo lường Hóa lý Mẫu chuẩn – Viện Đo lường Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ trang thiết bị, chuyên môn kỹ thuật trình thực nghiên cứu Tơi xin cám ơn Dự án 01/CRC 2015-2017 AUN/SEED-Net, JICA hỗ trợ phần nghiên cứu cho phép sử dụng phần số liệu dự án luận án Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới người thân gia đình, bạn bè ln động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Ngô Huy Thành MỤC L ỤC MỤC LỤC I DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT IV DANH MỤC BẢNG BIỂU .VII DANH MỤC HÌNH VẼ VIII MỞ ĐẦU X CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ PPCPS 1.1.1 Định nghĩa phân loại 1.1.2 Đặc tính PPCPs 1.1.3 Sản xuất sử dụng PPCPs 1.1.4 Thực trạng quản lý kiểm soát PPCPs 10 1.1.5 Nguồn thải PPCPs vào nguồn nước tác động chúng 13 1.1.6 Hiện trạng ô nhiễm PPCPs giới Việt Nam 17 1.1.7 Các phương pháp phân tích PPCPs 23 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU VỰC SÔNG CÂU 29 1.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội 29 1.2.2 Điều kiện khí hậu thủy văn 30 1.2.3 Nhu cầu dùng nước 31 1.2.4 Nguồn thải 32 1.2.5 Sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên 33 1.3 KẾT LUẬN TỔNG QUAN 34 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN 36 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.2.1 Xác lập quy trình phân tích PPCPs 37 2.2.2 Đánh giá ô nhiễm PPCPs nước trầm tích sơng Cầu 42 i 2.2.3 Xác định chất điển hình 53 2.2.4 Phương trình cân vật chất 54 2.2.5 Đánh giá mức độ ảnh hưởng PPCPs đến sinh vật thủy sinh 55 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 3.1 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM PPCPS TRÊN SÔNG CẦU 59 3.1.1 PPCPs nước trầm tích sông Cầu 59 3.1.2 Xác định PPCPs điển hình lưu vực sông Cầu 66 3.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU PHÂN TÍCH 04 PPCPS ĐIỂN HÌNH 68 3.2.1 Tối ưu hóa điều kiện định lượng PPCPs LC-MS/MS 68 3.2.2 Đánh giá độ tin cậy kết phân tích đồng thời chất PPCPs điển hình 76 3.3 ĐÁNH GIÁ SỰ CĨ MẶT CỦA CÁC PPCPS ĐIỂN HÌNH TRÊN SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN 79 3.3.1 Phân bố ô nhiễm PPCPs điển hình 79 3.3.2 Sự tích lũy PPCPs điển hình mẫu cột trầm tích khu vực sơng Cầu 88 3.3.3 Ước tính tải lượng nhiễm PPCPs điển hình 94 3.3.4 Đánh giá ảnh hưởng PPCPs đến số sinh vật thủy sinh 97 3.3.4.1 Môi trường nước 97 3.3.4.2 Mơi trường trầm tích 100 KẾT LUẬN 102 KIẾN NGHỊ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH 118 ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 118 PHỤ LỤC 119 PL1.1 KẾT QUẢ ẢNH HƯỞNG CỦA F VÀ CE TỚI TÍN HIỆU THU NHẬN A 119 PL1.2 THUẬT TỐN TÍNH TỐN TỐI ƯU F VÀ CE CHO TỪNG CHẤT PHÂN TÍCH 121 PL2 PHÂN TÍCH PPCPS 129 ii PL3 PHÂN PHỐI DÒNG CHẢY THEO THÁNG CỦA SÔNG CẦU [140] 132 PL4 ĐẶC TÍNH HĨA LÝ NƯỚC SƠNG CẦU 133 PL5 ĐẶC TÍNH HĨA LÝ TRẦM TÍCH SƠNG CẦU 136 PL6 ĐẶC TÍNH HĨA LÝ CỦA PPCPS ĐIỂN HÌNH Ở SƠNG CẦU 138 PL7 ẢNH ĐI LẤY MẪU HIỆN TRƯỜNG 141 PL8 ẢNH XỬ LÝ MẪU TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 142 PL9 ẢNH PHÂN TÍCH MẪU BẰNG MÁY LC-MS/MS 143 PL10 THÔNG SỐ CHẠY MS TRONG QUÁ TRÌNH SÀNG LỌC 144 PL11 QUY TRÌNH PHÂN TÍCH ĐỒNG THỜI CAF, CIP, CBM VÀ SMX 146 PL12 SẮC KÝ ĐỒ CỦA 04 PPCPS ĐIỂN HÌNH 148 PL13 NGUYÊN LÝ CHIẾT SPE VÀ ASE 149 PL14 BẢN ĐỒ LẤY MẪU TỔNG THỂ 150 iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt AF APCI ASE Accelerated Solvent Extraction Chiết gia tốc dung môi CAF Caffeine Cafein CAV Cell Accelerator Voltage Thế tăng tốc va chạm CBM Carbamazepine Cacbamazepin CE Collision Energy Năng lượng va chạm CIP Ciprofloxacin Ciprofloxacin CV Coefficient of Variation Hệ số biến thiên 10 DT Dissipation times Thời gian phân tán 11 DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan 12 EC50 Effective Concentration Nồng độ ảnh hưởng 50% 13 ECD Electron Capture Detector Đầu dò bẫy điện tử 14 ED Endocrine Disrupter Các chất gây rối loạn nội tiết 15 EMV Electron Multiplier Voltage Điện áp nhân điện tử 16 ERA Environmental Risk Assessment Đánh giá rủi ro mơi trường 17 ESI Electroѕpraу Ioniᴢation Ion hóa phun điện tử 18 F Fragmentor Năng lượng phân mảnh 19 GC Gas Chromatography Sắc ký khí 20 GIT Gastrointestinal Thuốc tiêu hóa 21 GPC Gel permeation chromatography Sắc ký thẩm thấu gel 22 Kd Distribution coefficient 23 K OC Assessment Factor Atmoѕpheric Preѕѕure Chemical Ioniᴢation Hệ số đánh giá Ion hóa hóa học áp suất khí Hệ số phân bố Organic carbon-water partition Hệ số phân bố nước-cacbon hữu coefficient iv STT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt 24 KOW Octanol - water partition Hệ số phân bố octanol - nước 25 InI Influence Index Chỉ số ảnh hưởng 26 LC Liquid Chromatography Sắc ký lỏng 27 LC50 Lethal Concentration 50 Nồng độ gây tử vong 50% 28 LC-FLD 29 LC-MS Liquid Chromatography Fluorescence Detector Liquid Chromatography with Mass Spectrometry Sắc ký lỏng đầu dò huỳnh quang Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ LC/MS/ Liquid Chromatography with MS Tandem Mass Spectrometry 31 LD50 Lethal Dose 50 Liều lượng gây tử vong 50% 32 LLE Liquid Liquid Extraction Chiết pha lỏng 33 LOD Limit of Detection Giới hạn phát 34 LOQ Limit of Quantitation Giới hạn định lượng 35 m/z Mass to charge ratio Tỷ số khối lượng điện tích 36 MAE Micrcowave-assisted Extraction Chiết xuất có hỗ trợ vi sóng 37 MEC 38 MS Mass Spectrometry Khối phổ 39 MSPD Matrix solid-Phase Dispersion Pha phân tán rắn 40 MRM Multiple Reaction Monitoring Khảo sát đa ion chọn lọc 41 NOEC 42 NSAID 43 PBT 44 PEC 30 Measured Environmental Concentration No Observed Sắc ký lỏng ghép hai lần khối phổ Nồng độ chất ô nhiễm đo Effect Nồng độ không quan sát Concentration ảnh hưởng Non-steroidal Thuốc chống viêm khơng chứa Anti-inflammatory drugs steroid Persistent-Bioloaccumulative-Toxic Bền vững-Tích lũy sinh học-Độc tính Predicted Effect Concentration Nồng độ dự báo ảnh hưởng v STT Ký hiệu Tên tiếng Anh Pressurized Hot Tên tiếng Việt Water 45 PHWE 46 PI Priority Index Chỉ số ưu tiên 47 PLE Pressurized Liquid Extraction Chiết lỏng có áp suất 48 PNEC 49 PPCPs 50 Extraction Predicted Chiết nước nóng tăng áp No-effect Nồng độ dự báo không ảnh Concentration hưởng Pharmaceuticals and Personal Dược phẩm sản phẩm Care Products chăm sóc cá nhân PSA Primary Secondary Amine Amine bậc hai 51 QqQ Triple quadrupole Ba tứ cực 52 RQ Risk Quotient Hệ số rủi ro 53 R2 Correlation coefficients Hệ số tương quan 54 RSD Relative Standard Deviation Độ lệch chuẩn tương đối 55 SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn 56 SMX Sulfamethoxazole Sulfamethoxazole 57 SPME Solid Phase Microextraction Vi chiết pha rắn 58 SRM Selected Reaction Monitoring Quét phản ứng có chọn lọc 59 TDS Total Dissolved Solid Tổng chất rắn hòa tan 60 TOF Time-of-Flight Thời gian bay thực 61 TOC Total Organic carbon Tổng carbon hữu 62 TOF Time of Flight Thời gian bay 63 TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng 64 UAE Ultrasound-assisted Extraction Chiết xuất có hỗ trợ siêu âm 65 WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới 66 WWTP Waste Water Trearment Plant Nhà máy xử lý nước thải vi