Luận văn thạc sĩ khoa học: Đánh giá ô nhiễm không khí bởi các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC3) ở một số khu công nghiệp và đô thị tiêu biểu tại Việt Nam

VŨ ĐỨC NAMĐÁNH GIÁ Ô NHIÊM KHÔNG KHÍ BỞI CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ DE BAY HƠI VOCs Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP VÀ ĐÔ THỊ TIEU BIEU TẠI VIET NAM LUAN VAN THAC SI KHOA HOC i CHUYEN NGANH HOA KY THU

VŨ ĐỨC NAM

ĐÁNH GIÁ Ô NHIÊM KHÔNG KHÍ

BỞI CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ DE BAY HƠI

(VOCs) Ở MỘT SỐ KHU CÔNG NGHIỆP VÀ

ĐÔ THỊ TIEU BIEU TẠI VIET NAM

LUAN VAN THAC SI KHOA HOC i

CHUYEN NGANH HOA KY THUAT

Hướng dan khoa hoc: PGS PTS PHAM HUNG VIET

MỤC LỤC

Trang

Phan I - Mo dau I

Phan II - Tong quan +

| Giới thiệu chung về dan xuất halogen của các hop chat hữu co dé bay +

hoi (VOCs)

1.1 Tính chat vật ly va hoa hoc 4

I.2 Nguồn gốc các hop chat hữu cơ dé bay hơi 6

I.2.1.Các chất hữu cơ dé bay hơi trong nước 6

I.2.2 Các chất hữu cơ để bay hơi trong không khí 9

I.3 Anh hưởng của các hợp chất hữu co dé bay hơi đến sức khoẻ con người II

2 Phương pháp phân tích VOCs 16

2.1 Phuong pháp hấp phụ sử dụng cho việc lấy mau VOCs trong không 16

khi

2.1.1 Hap phu vat ly 16

2.1.2 Phuong trình Langmuya 18

2.2 Gidi thiéu vé sac ky khi 19

2.2.1 Cơ sở của phương pháp sac ký khí 19

2.2.2 Detector dùng trong sac ký khí dé phát hiện hỗn hợp các VOCs 21

2.2.2.1 Detector cộng kết điện tử 21

2.2.2.2 Detector khối phô 22

3.3 Giới thiệu về sac ký khí - khối phổ (GC-MS) 23

2.4 Thiết bị tách tứ cực 25

Phan III - Thực nghiệm

| Dụng cụ và hóa chất

1.1 Dụng cụ

1.2 Hóa chất

|.3 Chuẩn bi dung dịch chuẩn

2 Qui trình phân tích VOCs trong mau khí

2.1 Tính toán hiệu suất thu hồi của quá trình phân tích

2.2 Lấy mau và bảo quản mau

2.2.1.1 Vài nét giới thiệu về thành phố Hồ Chí Minh

4i 44

70

7]

76

PHẦN I

Mở ĐẦU

Trong những năm cuối cùng của thế kỉ 20, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ đã tạo ra những thành tựu rực rỡ nhằm cải tạo và nâng cao đời sống vật chất, tinh than cho con người Sự phát triển này là một trong

những yếu tố quan trọng để thúc đây các ngành công nghiệp và nông nghiệp

khác Việc phát triển 6 ạt các ngành công nghiệp nông nghiệp tại nhiều quốc gia cũng đang đặt ra nhiều mối lo ngại lớn mà một trong số đó là vấn đề ô

nhiễm môi trường trên toàn cầu.

Chất thai do hoạt động của con người sinh ra đã và đang làm biến doi môi

trường thế giới tự nhiên, gây ra những thảm họa khôn lường Các vấn dé về sự

thay doi nhiệt độ trái đất, thay doi hệ sinh thái sự biến mất của một số loài động thực vật các loại bệnh dịch phát triển sự biến đối thành phân hoá học

của dat, nước và không khí đã và đang là mối quan ngại sâu sac đối với các

nhà khoa học và là một trong những vấn đề cấp bách của các tổ chức thế giới

về bảo vệ môi trường.

Ngày nay chúng ta đã ý thức được răng các quá trình tự nhiên không lệ thuộc

vào biên giới quốc gia Sự huỷ hoại môi trường tự nhiên do một loạt chất 6

nhiễm ở một vùng nào đó của hành tinh cũng có thể de doa sự phá vỡ cân

bang sinh thái của các vùng lân cận va ca những vùng xa hơn Mặt khác khí

quyền là môi trường rất linh động dễ biến đối và dễ luân chuyển Do đó các

chat 6 nhiém de dang lan truyền từ nơi này đến nơi khác của hành tinh chúng

ta dang song Nan 6 nhiễm môi trường đã trở thành vấn dé quan tâm của

nhiều quốc gia nhiều tô chức xã hội và nhiều nhà khoa học trên thế giới Bảo

vệ môi trường sông trên trái đất được dat ra trước loài người như một nhu câu

bức thiết song còn cho ca hiện tai và tương lai

Cũng như các nước đang phát triển khác trên thế giới Việt Nam đang trên

con đường tiến tới một đất nước công nghiệp hoá và hiện đại hoá Trong 10

năm trở lại đây, hàng loạt các nhà máy xí nghiệp được nâng cấp và mở rộng.

nhiều nhà máy mới được xây dựng trên quy mô lớn Thêm vào đó vấn đề gia

tăng dân số và sự phát triển không ngừng của các khu đô thị chắc chắn sẽ gây

ra 6 nhiễm môi trường trong đó có 6 mhiém không khí và nước nếu như

chúng không được kiểm soát chặt chẽ.

Trước tình hình đó nhiều quốc gia nhiều tổ chức quốc tế đã cố gắng phối hợp nhăm hạn chế nguy cơ gia tăng sự ô nhiễm môi trường Để ngăn ngừa và

giải quyết các hậu quả của ô nhiễm cần phải thực hiện biện pháp kiềm soát ô

nhiễm khống chế độ ô nhiễm nham làm giảm đến mức cho phép nông độ và

tác hại của các tác nhân gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất, sinh hoạt và

tìm biện pháp xử lý các chất ô nhiễm trước khi đổ vào môi trường.

Mặt khác về mat dia lý, Việt Nam năm trong vùng Châu Á nơi mà hiện nay

dang được coi là khu vực đang phát triển nhanh nhất trên thế giới đồng thời

lại có đường biên giới tiệp giáp với miền nam Trung Quốc, một trong nhữngvùng tiêu thụ than lớn trong khu vực nên việc kiểm soát chất lượng không khí

là rất can thiết và phải được thực hiện thường xuyên và mang tính chất hệ

thông.

Vì vậy, việc nghiên cứu và phân tích các chất hữu cơ dễ bay hơi trong không

khí sẽ đóng góp một phản vào công tác bảo vệ môi trường ở Việt Nam Các

hop chat hữu cơ dé bay hơi (VOCs) là một trong các yếu tố quan trọng cho sự

hình thành CO, O và các oxít quang hoá khác như là sương khói vùng đô thi Một so VOCs đã được xác định là độc tại mức nồng độ được tìm thấy trong môi trường khong Khí tại một số thành pho và khu do thị Hơn nữa dé có the

có được yêu cầu vẻ chiến lược quan lý ảnh hưởng của các chất thải hữu cơ

trong khong khí và đặc biệt là các VOCs, điều này thực sự là can thiết dé hiều

được nguồn phat sinh VOCs xuất hiện ở trong khu vue nào đó.

IS)

Để tìm hiểu mối tương quan về mức độ 6 nhiém của các hợp chất hữu cơ có

khả năng gây độc trong không khí tại khu vực làm việc và ngoài đường mà

đặc biệt là các điểm nút giao thông mà đặc biệt là các hợp chất hữu co dé bay

hơi (VOCS) Việc xác định các VOCs yêu cầu một số bước như: lựa chọn

điểm đặc trưng của mẫu lấy mẫu lựa chọn phương pháp phân tích và độ chọn

lọc Mỗi một bước trên phải được tiến hành theo đúng như các tài liệu hướng

dan thì các kết qua phân tích mới được chính xác.

Quá trình lấy mẫu và làm giầu mẫu có thể được thực hiện đồng thời cùng một

lúc bởi việc cho mau không khí đi qua ống thủy tính có nhồi chất hấp thu

thích hợp Có một số các hop chat hấp thụ yếu (diện tích bé mat chat hấp thụ

vào khoảng 10-100 m’g') đã được sử dụng rất tốt cho công việc này Kỹ thuật

cơ bản được sử dụng cho việc hấp thụ ran-khi và quá trình chiết long-ran Khi

lưọng mau đã được lấy đủ dùng cho việc phân tích đã được bay lại trên chất

hap thụ và được rửa giải cùng với một lượng nhỏ của dung môi thích hop.

Dung dịch dùng dé phân tích được giữ lại và bơm II dung dịch này vào thiết

+

bị phân tích.

Noi dung ban juan van nay de cập chủ yếu đến việc “Ddnh giá sự ó nhiem

khong khí gay ra boi các hop chat hữu co dé bay hoi (VOCs) ở một số khu

cong nghiệp va do thị tiêu biểu tại Việt Nam” Đây là lan dau tiên vấn dé

khảo sát các chat hữu cơ để bay hơi đặc biệt là các họ trihalometan có thé gây

ung thu được tiền hành ở nước ta.

PHAN II

TONG QUAN

Giới thiêu chung về dan xuất halogen cua các hop chất hữu co dẻ bay

hơi (Volatile Organic Compounds - VOCs):

1.

1.1 Tính chất vat lý và hoá học:

Các hợp chất bao gồm các hydrocacbon và các dẫn xuất của chúng mà có khả

năng bay hơi được gọi tên chung là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi hoặc là

các VOCs Chúng ta biết rang tinh chất vật lý va tính chất hoá học của một

chất là phụ thuộc vào thành phân và cấu tạo của chất đó Tính chất của các

hợp chất halogen cũng phải tuân theo quy luật đó Tính chất của chúng phụ

thuộc vào gốc hydrocacbon và vào halogen Các ankyl halogenua thấp như

metylclorua, metylbromua, etylclorua là những chất khí Metyliotdua,

etylbromua va phan lớn ankyl halogenua khác là các chất lỏng Các dẫn xuất halogen thom, dân xuất di- và poli-halogen là những chat long, dầu nang hay

ran Sự có mặt của các halogen trong phân tử anh hưởng đến điểm sôi va khối

lượng riêng ở các dân xuất halogen có cùng một khung cacbon thì điểm sôi

và khỏi lượng riêng tăng dân từ flo đến iot còn điểm sôi của các dẫn xuất

chứa cùng mot halogen thì giảm dân từ đồng phan bac! đến đồng phan bậc 3 Nói chung các dan xuất halogen không màu không mùi (trừ iot) Trừ các ankyl bromua ankyl clorua thấp có mùi đặc trưng giống clorofoc các dẫn

xuất halogen thơm có nguyên tử halogen ở cacbon của nhân bengen có mùi

giỏng bengen còn các dẫn xuất ở mạch nhánh có mùi hac.

Cac dan xuất halogen đều là các hợp chất cong hoá trị nén thực té không tan

trong nước, chúng tan được trong các dung môi hữu cơ và bản thân các dẫn

xuất halogen cũng là những dung môi tốt.

Hãng số vật lý của một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatite organic

compounds-VOCs) trong không khí có ở Bảng I.

Bảng 1: Hang số vat lý của một số hợp chát hitu cơ de bay hoi.

Những phan ứng quan trong của dẫn xuất halogen là thé tách và tác dụng với

kim loại Ngoài ra các hợp chất đó còn có thé tham gia phản ứng dong phân

hoá (chuyển dịch nguyên tử halogen vào phía trong mạch cacbon khi dun

nóng) và những phan ứng ở gốc hydrocacbon (thế ở nhân thơm cộng vào göc

không no ).

1.2 Nguồn gốc sinh ra các hợp chất hữu co dê bay hơi:

1.2.1 Các chát hữu cơ dé bay hơi trong nước

Việc tồn tại các hợp chất hữu cơ trong nước rất ảnh hưởng đên sức khoẻ của

con người, mà nước sạch cho nhu câu sinh hoạt hàng ngày là một nhu cầu

thiết yếu Những chất hữu cơ có san trong nước nguồn (các chất humic) phan

ứng với clo khi khử trùng nước tạo thành một số dân xuất co halogen dé bay

hơi Cac chất hữu cơ chứa halogen nay có kha nang gây ung thư đặc biệt là

cloroform Vi vay, người ta quan tâm đên các dan xuất halogen của các

hydrocacbon có phân tử lượng thấp do chúng xuất hiện phô biến trong nước

máy sản xuất từ các nguồn nước khác nhau

Các nghiên cứu khoa học đã chứng minh được rang đi đôi với hiệu quả diệttrùng thì việc clo hoá nước lại tạo thành những sản phẩm hữu cơ chứahalogen, đặc biệt là những dân xuất clo trong nước uống có ảnh hưởng khong

tot tới sức khoẻ con người [2].

Dé sản xuất nước sinh hoạt (mà ở các quốc gia công nghiệp phát triển có thé

dùng làm nước uông trực tiếp) hai nguồn nước được sử dụng là nước mat và

nước ngâm Trong nước nguồn ngoài những ion vô cơ như Cl SO.* Na’.

Mg”, Fe`” còn có các hợp chất hữu có có nguồn gốc tự nhiên như humic.

cacbonhydrat, chat thai chưa phân huỷ hoàn toàn của thực vật động vật thuy sinh và ca những chat 6 nhiềm do con người gây ra Với nồng độ clo dùng

trong qua trình khu trùng clo đẻ dang phan ứng với các chất hữu cơ có mat trong nước nguồn Ngoài sản phẩm clophenol được tìm thấy trong giai đoan

clo hoá tiền xử lý nước sông (do phản ứng của clo với các hợp chất phenol)

thì các dẫn xuất trihalometan luôn được phát hiện khi clo hoá ca nước mat và nước ngầm Các dẫn xuất này được tạo thành do phản ứng cua clo với những

chất humic tồn tại tu nhiên trong nước nguồn [Š].

Từ những năm 1975 - 1977 tại Mỹ đã có những chương trình khảo sát rộng rãi

về các hợp chất hữu cơ dé bay hơi (VOCs) trong nước uống trên toàn lãnh thổ Kết quả cho thấy đã nhận dang được 72 hợp chất VOCs, trong đó có tới

53% các hợp chất chứa halogen [5].

Bang 2: Các số liệu về nông do VOCs

trong nuoc uống tại các thành pho lớn ở My nam 1975 - 1977

- Nam 1975 - Số địa điểm khảo sát | So dia điểm khảo sát — Trung binh pg/I

Ở Nga năm 1985, một nhóm nghiên cứu đã khảo sát sự tạo thành các VOCS ở

16 nhà máy nước tại nhiều vùng có khí hậu nguồn nước và quy trình xử lý

khác nhau Tại các nhà máy nước có nồng độ VOCs và các chi tiêu khác như

DO, độ duc, pH, mau, nhiệt độ được do sau từng giai đoạn xử lý Với tong

VOCs trong nước nguồn 10 - 67 ug/l, nước sau khi qua toàn bộ qui trình xử lý

có tong VOCs là 45 - 320 ug/l, CHC], : 20 - 162ug/1 CHCI,Br: 0 - 20 ug/l.

các số liệu cao nhất được tìm thấy khi clo hoá nước sông Vonga.

Tô chức Y tế thế giới và nhiều quốc gia khác đã đưa ra những khuyến cáo và

qui định về nồng độcác hop chất trihalometan trong nước uõng Ví du:

Canada là 350ug/l, Mỹ 100 ug/l, Đức 25 ug/l

Bang 3: Nong do khuyen cáo mot số VOCs trong nước „ông

theo tổ chức Y tế thé giới và Nhat Ban

I,2- C,H,CI,

Ghi chu: a : nồng độ ứng với rủi ro mắc bệnh ung thư là 1/19.000

b : nồng độ có thể gây mùi vị khó chịu

C, _ : nồng độ khuyến cáo theo tổ chức Y tế thé giới

C, _ : nỏng độ khuyến cáo của Nhật bản

1.2.2 Các chát hữu cơ dé bay hơi trong không khí:

Các chất hữu cơ tích tu trong không khí do rất nhiêu nguồn khác nhau nhưng

chủ yếu là do sự đốt cháy không hoàn toàn hay sự bay hơi Su can thiết phai

tìm kiếm những hợp chất này trở nên rõ ràng khi người ta nhận thấy rằng đó

là những chất phản ứng quan trọng trong việc hình thành những đấm sương

mù quang hoá và vì vậy có thể có hại cho sức khoẻ một cách gián tiếp Tác

dụng này phụ thuộc nhiều vào loại chất hữu cơ: nhìn chung các hydrocacbon liên kết đôi (olefin) và nhiều hydrocacbon thơm thì phản ứng nhạy hơn các

hop chất no mạch thang (parafin) [3].

Chat 6 nhiễm ảnh hưởng tới chất lượng khí trong nhà (indoors) đên từ rat

nhiêu nguồn khác nhau từ các loại do dùng có sử dụng quá trình đốt cháy từ

manh đất xây dựng nên ngôi nhà từ các vật liệu dùng trong xây dựng và từ

các thói quen của các thành viên trong nhà đặc biệt là hút thuốc Không chi

thế, các chất tay rửa có chứa clo cũng là một nguyên nhân gây ra chất 6

nhiễm không khí (các ngôi nhà sử dụng thường xuyên chất tẩy rửa có chứa clo, các nhà máy sản xuất chất tay chứa clo có môi trường độc hại hon rất

nhiều)

Các bai do 6 tô cũng là một nguồn gây 6 nhiễm Động cơ 6 tô tao ra nhiều

các hợp chất thơm và hợp chất béo halogen hoá Người ta cũng đã biết răng

da số các hợp chat thơm don là các chất chủ yếu cấu tạo nên xăng.

Những chat 6 nhiềm này không thé được nhận ra với một nguon riêng biệt

nhà với nhau giữa các chất đi từ trong nhà ra ngoài và ngược lại [3].

Do vậy nhu cau vẻ Kiểm soát mức độ VOCs trong môi trường trong và ngoài

nhà ngày càng tăng đẻ có thẻ hiểu được ảnh hưởng lâu dài mà su nguy hiểm

do mức độ thấp của VOCs có thé gay ra cho sức khoẻ con người

Q

Muốn môi trường trong sạch thì không phải chỉ là một cá nhân hay một nhóm

người cụ thể mà chính chúng ta phải cùng hợp sức đồng lòng đề cải tạo môi

trường sống trong sạch hơn đảm bảo cho sức khoẻ của mọi người và cũng là

của chính chúng ta

Nong độ của một vài các hợp chất hữu cơ trong nước mua và tuyét (Czuczwa

và các cộng sự, 1989) và ở trong nước mưa tuyết và không khí xung quanh

Mr Rigi tại trung tâm Thuy Si (Hard và các cộng sự 1991a) đã được ghi

nhận Khí xả của động cơ đốt trong là nguồn phát thải chính của các VOCs từ không khí bởi sự lắng động ướt Một số các yếu tố làm cho nguồn thải có khả

nang làm cho khí thai của các động cơ đốt trong cân băng đã được tìm thấy trong không khí mà sử dụng dé đánh giá [13].

¬

Nong độ của ethynbenzen m và p-Xylen o-xylen naphtalen | và 2

metylnaphtalen đã được tìm thấy trong tuyết và nước mưa bởi Czuczwa và các

cong sự (1988) đã được ghi lại trong Hình | Chúng ta nhìn thấy rang nồng độ

trung bình của các ankyl benzen giảm bớt theo các mùa khác nhau: tuyết và

mùa đông > mùa mưa thu > mùa mưa xuân và hè Khoảng cách chênh lệch

nong độ giữa các mùa (ví dụ như nông độ ethylbezen trong tuyết dao động từ

120 tới 2000 ng/I) [13].

Hình 1: nông do cua các akylbenzen trung bình theo mua trong mau nước

mua và tuyết duoc lay tai Dubendof, Thuy Si năm 1985

1.3 Anh hưởng của các hợp chất hữu cơ dé bay hơi đến sức khoẻ con người

Các chất có kha nang phản ứng chính trong phan của sương khói quang hoá là

các oxít nito, NO” và các hydrocacbon không cháy (ví dụ như các hop chat

mà chỉ chứa cácbon và hyđrô) mà được thoát vào không khí như là các chât

thai từ các đồng cơ đốt trong Nong độ của các chất hoa học này bao giờ cùng

đựoc tìm thấy lớn hơn rất nhiều lân trong vùng không khí sạch Hiện nay

người ta đã được nhận ra thức răng các hyđrocacbon khí cũng xuất hiện trong

không khí vùng đô thị như là kết quả của sự bay hơi dung môi nhiên liệu

lỏng, và các hợp chất hữu cơ khác Ngoài các cấu tử chính có mặt trong khói

sương quang hoá thì ánh sáng mặt trời là một yếu tố không thể thiếu Ảnh

sáng mat trời cung cấp nang lượng cho các khí sương khói quang hoá và tạo

tiên sự gia tăng nông độ của các gốc tự do ma gop phân vào các quá trình hoá

học hình thành nên sương khói.

San pham cuối cùng của sương khói là ozôn, axít nitric và một phan được oxi hoa và trong một số trường hợp tao ra các hợp chất hữu cơ có chứa nitrat.

VOCs + NO” + ánh sang mat trời —» —» O,, HNO,, các hop chat hữu cơ

Cac cau tử như NO , các hydrocacbon và các hợp chất hữu cơ dé bay hơi khác

(VOCs) được thoát ra ban đâu đi vào không khí được gọi là các chất gây 6

nhiềm chính các chat ma được sinh ra trong quá trình di chuyển như là O, va

HNO, được gọi là các chat 6 nhiém thứ hai Hình 2 cho ta thấy tổng lượng 6

nhiền VOCs và các hợp chất chính như là SO,, NO” từ các nguồn thải khác

nhau tại My và Canada được ghi lại [9].

[riệu tân/nâm JIIR

TEL:

Vee

Hình 2: Tổng lượng các chat 6 nhiem khong khí chính tai My va Canada

Phân lớn các VOCs phản ứng trong không khí đô thị là các hydrocacbon mà

có chứa các nối đôi C = C, từ đó chúng có thé gắn thêm các gốc tự do Các hydrocacbon khác cũng có mặt và có thẻ phản ứng nhưng tốc độ của các phản ứng này chậm tuy nhiên các phản ứng của chúng có thể trở nên quan trong trong các quá trình chậm của phan đoan khói sương quang hoa.

Một vài điều kiện cần phải có đề tạo ra các khói sương quang hoá Đầu tiên là

phải có sự đi lại của các phương tiện giao thong đi lại dan đến viec thai ra

NO hydrocacbon va các VOCs vào không khí Thứ hai là Không Khí trong

khu vực phải ấm áp và nhiều ánh năng đề tạo ra các các phản ứng quyết định

tai toc độ nhanh và cuối cùng là phải có sự chuyên động nhỏ liên quan của

lượng không khí mà chat phản ứng không bị rửa trôi Đối với các lý do về địa

lý ( ví dụ như là hiện tại trên các định núi) và những nơi có mật độ dân cư

dong các thành pho lớn là những nơi mà các doi tượng tới các phân sương

Khói thường xuyẻn.

Đề tiền tới cai thiện chat lượng không khí trong các môi trường do thị nay đó

là các doi tượng như là sương khói quang hoá tông lượng các chất phản ứng.

chủ yẻu là NO các hydrocacbon có chứa liên kết C = C và năm trong các

VOCs thoát vào không khí phải được giảm xuống Vì các lý do ky thuật và

kinh tế, phần lớn các giải pháp thông thường đã làm giảm sự phát thải các

hydrocacbon vào không khí Ngoài ra người ta còn tìm thấy các VOCs trong

khói thuốc là Hiện nay trên thê giới có hàng tram triệu người hút thuốc là và

É

hàng ngày họ thải vào không khí một lượng không nhỏ các chất gây độc doi

với sức khỏe con người.

Hình 3: Mot so san phẩm hữu co trung gian cua các hợp chat VOCs

Các hop chat co halogen dé bay hơi có ảnh hưởng khong tốt tới sức khoẻ của

con người qua đường miệng nếu sử dụng trực tiếp cũng như hít thở không khí.Trong nghiên cứu hiện tại các VOCs xuất hiện thường xuyên nhất bao gom:metylenclorit: 1.1 dicloroetan: 1.1.1 tricloroetan: 1.1.2.2 tetraclorroet -an:

1.3 dicloropropan: 2 bromocloropropan: dibromoetan: tetracloroethen:

clorofom: benzen: clorobenzen: fluorobenzen: p-xylen: 2 clorobenzen Phân lớn các hợp chất đều theo thứ tự tương tự về tâm quan trọng như được säp

xếp ngoại trừ một vài chất như clorofom là cao hơn đáng kẻ trong khi

naphtalen lại thấp hơn nhiều [8].

qua phôi dưới dạng CO, và qua thận dưới dạng clorua.

Độc tính: Cloroform làm suy yêu hệ thân kinh trung ương gây anh hưởng xâu tới gan và thận anh hưởng độc tức thời của cloroform là mất ý thức, có thé

dan tới hon mê roi chết Than bị nguy hiém sau 24-48h, gan ton thương sau

2-Š ngày nhiềm doc Ngoài ra cloroform còn là một chất có kha nang gây ung>

Cc

thu doi với con người.

LD,, cua cloroform doi với người : 630mg/kg khối lượng cơ thể

LD,, của cloroform đôi với chuột : 11 20mg/kg khối lượng cơ thể.

B Tctraclometan(CCI,)

Trong cơ the, Tetraclometan tích luy trong tuỷ xương, gan tuy các sản phẩm

trao doi chất của Tetraclometan đào thải khỏi cơ thé qua phối

anh hương tới sức khoẻ: Tetraclometan gây độc cấp với da hệ tuần hoàn he tiêu hoa và anh hưởng tới chức nang của gan thân tuy Có nhiều số liêu Khang định kha nang gay ung thu gan của Tetraclometan với dong vat.

C 1,2-Dicloetan (1,2-C,H,CL)

I.2-Dicloetan chủ yếu hoà tan trong lipit của não làm anh hương tới hệ than

kinh trung ương |.2-Dicloetan gây thương tôn tới gan thận và hệ tim mạch.

D 1,1-Dicloetylen (I,1-C,H,CI,)

Trong cơ thể 1,1-Dicloetylen chủ yếu tích luỹ ở thận tiếp tới là gan lá lách

và tim 1,1-Dicloetylen ở liều cao gây hôn mê với liều 200-400mg/kg

I.I-Dicloetylen anh hưởng mạnh tới hoạt tính của các enzym ở gan

l.I-Dicloetylen gây đột biến gen đối với các vi khuẩn khả năng gây ung thư đôi

với các động vật có vú còn chưa được khăng định.

E 1,1,2-Tricloetylen (C,HCI,)

Trong co thể dong vat gam nhấm 50% 1.1.2-Tricloetylen tích luỹ ở buồng

trứng 25% ở mo mỡ I.1.2-Trieloetylen dao thai khỏi cơ thé qua đường phối.

nước tiêu mỏ hồi và nước bot.

Các sản phâm chuyên hoá của I.1.2-Tricloetylen trong cơ thể liên kết vớiprotein và axit nucleic gây ảnh hưởng tới hệ thân kinh va làm thương ton gan.

|.1.2-Tricloetylen là chất gay đột biến đối với hệ vi khuẩn và động vật gam

nham |,1,2-Tricloetylen có thé tao thành liên kết cong hoá tri với các đại

phan từ của té bào dan tới gây ung thư.

F Tetracloetylen (C,CL,)

Trong cơ the Tetracloetylen hấp thu ở ruột hợp chất này bị chuyên hoá quanhiều giải đoạn thành tricloaxetic và thai ra ngoài qua nước tiều

Tetracloetylen có anh hưởng độc cấp tới hệ thân kinh hợp chất này gây đột

bien cho một so loài vi khuẩn do khả nang thay thé và thay doi cấu trúc trong

te bao [1].

Tam quan trọng cua mức độ 6 nhiễm do được co thê được đánh giá chính xác bang cách so sánh với mức cao nhất cho phép trong moi trường khí xung

quanh Với I.I- và 1,2-dicloroetan, giới hạn ở Nga là 3000 ug.mTM cho các

phép đo nhanh và 1000ug.m” với trung bình 24 giờ [27].

2 Phương pháp phân tích các VOCs:

Các hợp chất hữu cơ dé bay hoi VOCs trong không khí được định tính và định

lượng bừng thiết bi phân tích sac ký khí hoặc sac ký khí - khối pho Điểm

khác nhau giữa các phương pháp phân tích VOCs là kỹ thuật tách những hop

chất này

2.1 Phương pháp hấp phụ sử dụng cho việc lấy màu VOC trong không khí

Cũng như hầu hết các phương pháp lấy mẫu khí cho phân tích nhiều đối tượng

khác nhau [24] việc lấy mau khí cho phân tích VOC cũng dựa trên nguyên tac hấp phụ giữa pha khí (là mau khí can lấy) và pha ran (chất hấp phụ) trong

đó vật liệu ran được chon làm chất hấp phụ là than hoạt tính Quá trình hấp

phụ này phụ thuộc rất nhiêu vào các yếu tố như: lượng chất hấp phụ thời gianlấy mau, lưu lượng dòng cũng như các yêu tố môi trường: nhiệt độ, độ ẩm

hướng gió

Để việc lay mau khí đạt hiệu quả cao thì việc nghiên cứu các thông số của

quá trình hấp phụ là het sức quan trọng và can tiến hành ti mi Cơ chế của quá

trình hap phụ như sau

2.1.1 Hap phụ vat lý

Hap phụ là quá trình chất chứa các phan tử chất khí chất long hay chất hoà

tan lên bẻ mat phân cách tướng Bề mat phân cách tướng có thể là khí-lỏng

khí-ran long-long long-ran Trong sự hấp phụ người ta phân biệt hai loại

chat: chat bị hap phụ va vật hấp phụ.

Người ta chia sự hấp phụ ra làm hai loại: hấp phụ lý học (hay hấp phụ

Vandeevan) và hap phụ hoá học Trong sự hấp phụ lý học lực hấp phu là lực

16

phân tử Sự hấp phụ vất lý bao giờ cũng thuận nghịch Trong sự hap phụ hoá

học lực hấp phụ có bản chất hoá học Su hấp phụ hoa học luôn luôn bat thuận nghịch Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp hấp phụ vật lý

do đó chúng tôi muốn nhấn mạnh hơn phương pháp này.

Sự hấp phụ lý học luôn luôn kèm theo một quá trình ngược lại: sự phản hấp

phụ Sự phản hấp phụ giống như sự khuyêch tán luôn luôn có xu hướng phân

bố đêu đặn chất bị hấp phụ vào môi trường do chuyên động nhiệt gây ra Sau

một thời gian xác định tốc độ hấp phụ băng tốc độ phản hấp phụ ta có một

cân bang hấp phụ (cân bang động) Với moi nồng độ chất bị hấp phụ trong

môi trường ta có một trạng thái cân băng khác nhau ảnh hưởng của nhiệt độ đên sự hấp phụ tuân theo nguyên ky Losatolié (Le Chatelier) vì sự hấp phụ là

một quá trình phát nhiệt.

Su hap phụ phụ thuộc vào nhieu yếu tố, trong đó sự phụ thuộc của nó vào

nóng độ C (hay ap suất p) ở nhiệt độ không đổi là quan trọng nhất

f=f(C) hay T = fp)Với L là lượng chất bi hấp phụ thường được

đặc trưng bang khối lượng chất ấy tinh bang mol trên lem” bé mat Khi bẻ

mat vật hap phụ khong đo được lượng chất bị hấp phụ quy về | gam vat hap

phụ và ky hiệu bang I” Su phụ thuộc này được gọi là su hấp phụ dang nhiệt.

Các đường hấp phụ đăng nhiệt có hai đoạn thăng ở vùng p (hay C) thap và

cao ở vùng p thấp ta thấy [ tỷ lệ bậc nhất với p ở vùng p cao đường thăng

gan như song song với trục hoành ta thấy đó là lúc sự hấp phụ đã bão hoà: dù

co tang p [ cũng khong tang thêm nữa.

V-L6/xI0

So sánh hai đường hap phụdang nhiệt ở hai nhiệt độ T, và T,

(T,>T,) ta thấy đườngT, nam

dưới đường T,, điều đó chứng to khi tăng nhiệt độ thì sự hap phụ

giảm Tuy nhiên ở p hoae C rat

lớn đường T, cũng sẽ tiệm cận

với đường T, I „ khong phụ

Hình 4: thuộc vào nhiệt độ.

Đường hap phụ dang nhiệt ở hai nhiệt do

khác nhau

(T, <T,)

2.1.2 Phương trinh Langmuya (Langmuir)

Khi nghiên cứu về sự hấp phụ khí trên vat ran, Langmuya (Langmuir) da đưa

ra lý thuyết về sự hấp phụ lý học đơn phan tư (1913) Thuyết nay dựa trên một

so gia thuyết:

| Su hap phụ là do lực hoa tri gay ra.

2 Sự hap phụ xảy ra trên các hoá tri tự do của các phân tu hay nguyên tử bê

mat vật hap phụ

‘ns - Vi ban kính tác dụng cua lực hấp phụ bé nên môi hoá tri tu do chi hap phụ

mot phan tử cudi cùng trên bê mặt vật hấp phuhinh thành một lớp hấp phụ

đơn phân tử.

+4 Phan tu chat bị hấp phụ chi bị giữ trên be mat vật hấp phụ một thời gian

nhàt định sau đó do sự thăng giáng của năng lượng phân tử bị rứt ra Tại

vị trí cũ lại hap phụ một phan tử mới Khi trong mot đơn vị thời gian so

IS

So sánh hai đường hãp phụdang nhiệt ở hai nhiệt độ T, và T,

(T,>T,) ta thấy đườngT, nam

dưới đường T,, điều đó chứng to

khi tăng nhiệt độ thi sự hap phụ

giảm Tuy nhiên ở p hoặc C rat

lớn đường T; cũng sẽ tiệm cận

với đường T, I„„„¿ không phụmax

Hình 4 : thuộc vào nhiệt độ.

Đường hap phụ dang nhiệt ở hai nhiệt do

khác nhau

(T, <T;)

2.1.2 Phuong trinh Langmuya (Langmuir)

Khi nghiên cứu về sự hấp phụ khí trên vat ran, Langmuya (Langmuir) da dua

ra lý thuyết về sự hấp phụ lý học đơn phan tư (1913) Thuyết này dựa trên một

so gia thuyet:

| Su hap phụ là do lực hoa tri gay ra.

2 Su hap phụ xây ra trên các hoá tri tự do của các phân tử hay nguyên tử bê

mat vật hấp phụ

(nd - Vi ban kính tác dụng của lực hấp phụ bé nên môi hoá tri tu do chi hấp phụ

một phan tử cuối cùng trên bê mặt vật hấp phuhinh thành một lớp hấp phụ đơn phân tử.

+ Phan tu chat bị hấp phụ chi bị giữ trên bẻ mat vật hấp phụ một thời gian

nhàt định sau đó do sự thăng giáng của năng lượng phân tử bị rứt ra Tại

vị trí cũ lại hap phụ một phân tu mới Khi trong một đơn vi thời gian so

phân tử bi rift ra bang số phân tử được hấp phụ vào bẻ mặt ta có can băng

hấp phụ

5 Lực tương tác giữa các phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt được bỏ qua.

Trên cơ sở các giả thiết đó, Lãngmuya đã đưa ra một phương trình hap phụ

đẳng nhiệt mang tên ông.

GU p rất bé, phương trình có dạng: T = Ï,„ p/A nghĩa là T tỉ lệ bậc nhất

theo p trên hệ toa độ Ï'-p, ta có một dường thang xuất phát từ gốc toa độ.

đường song song với trục hoành [14].

Hình 5:

Đường hap phu dang nhiệt có

hai doan thang o vung p <a

va p> b.

2.2 Giới thiệu ve sac ky khí [7]

Sac ky Khí là một phương pháp rat nhay có độ lặp lại cao cho việc định tinh va

định lượng các hợp chất hữu cơ như PAH, PCB VOC cũng như nhiều chất khác.

2.2.1 Cơ sơ cua phương pháp sác ký khí:

19

Sac ký khí là một phương pháp tách vật lý nhờ sự phân bố khác nhau của các cau

tử cần phân tách giữa hai pha:

- Pha tĩnh với diện tích bề mặt rộng

- Pha động (khí) thấm qua pha tinh

Cơ chế của sự dịch chuyển vùng:

“se câu tỬ rua

Hình 6: Cơ che cua su dịch chuyen khác nhau cua các cau tu qua cot tach.

Hình 7: Sơ do thu gon thiết bi sác ký khí.

Hai bộ phan quan trọng nhất của thiết bị sac ký khí là hệ thong cot tách (5).

detector (6) Nhờ Khí mang được chứa trong bom khí (1) hoac máy phát khí từ

buông bay hơi (4) được dan vào cot tách (5) nam trong buông điều nhiệt Qua

5(ì

trình tách chất được xảy ra ở đây do ái lực của các cấu tử với pha khác nhau mà chúng rời bỏ cột tại những thời điểm khác nhau Các cấu tử đi vào detector (6).

tại đó chúng được chuyé hoá thành tín hiệu điện tín hiệu này được khuyếc đại ở

(7) rồi chuyển sang bộ ghi (8) (loại máy đơn giản) hoặc chuyển sang tích phan

kế (9) Các tín hiệu được xử lý ở đó rồi chuyền sang bộ phan in kết quả (10) [9].

2.2.2 Detector dùng trong sắc ký khí để phát hiện hon hop các VOCs:

Detector của một máy sác ký là bộ phận phát hiện các cấu tử sau khi được tách

ra khỏi cột Nguyên tac hoạt động chung nhất của các loại detector là chuyền

hoá đại lượng không điện (là nồng độ các cấu tử) thành đại lượng có điện [9]

Hiện nay có nhiều loại detector hoạt động với những chức năng riêng pho biên

là detector dan nhiét(TCD), detector ion hoá ngọn lửa (FID), detector cộng kếtđiện tử (ECD), detector quang kế ngọn lửa detector khối pho

Các VOC mà chúng ta can xác định đều là các dan xuất cơ halogen, các hop chat

thơm nên khả năng bát giữ điện tử của chúng là cao Do vậy nên detector thích

hợp nhat cho việc xác định các cấu tử này là detector cộng kết điện tử (ECD) va

detector Khôi pho

2.2.2.1 Detector cong két điện tu (ECD):

Detector dựa tren đặc tinh của các chất có kha nang cộng kết điện tử tự do trong

pha Khí (trừ khí tro) Kha nang cộng kết điện tử lớn hay nhỏ là phụ thuộc vào cấu

trúc các chat Kha nang này tương doi nhỏ với các hợp chất hydrocacbon no.

Ngược lại Khi các hợp chất có chứa các nhóm chức hoặc các liên kết đôi ba thì

kha nang bat giữ điện tử tang han, đặc biệt là nếu trong phân tử của các hợp chất

có chứa các nguyên tu halogen (Cl, Br ) Bởi vậy, việc sử dung detector ECD

dé phát hiện các VOC trong không khí là thích hợp Tuy nhiên việc phát hiện

các hợp chat thơm như benzen xylen là không xác định được.

Nguyễn tac hoạt dong cua detector ECD như sau: Từ một nguôn phóng xa được

lap sản trong detector, phát ra một chùm tia với tốc do khoảng 10-10”

KỆ

hat/giay Các hạt này sẽ ion hoá phân tử khí mang và giải phóng ra điện tử sơ

cấp Các điện tử sơ cấp được gia tốc nhờ một diện trường và chuyển dịch về phía

anốt (cực +) Tại đây chúng bị lấy mất điện tích và qua đó cho ta dòng điện nền của detector Các nguyên tử hoặc phân tử của các chất sau khi rời bỏ cột tách được đưa vào buông ion hoá của detector ECD cùng với khí mang Tuy theo 4i

lực điện tử của các phân tử, các điện tử tự do sơ cấp nói trên sẽ bị các phân tử đó

bát giữ và tạo ra các ion âm Các ion âm được tạo ra như vậy sẽ kết hợp với ion

dương của phân tử khí mang để tạo thành các phân tử trung hoà Như vậy do khả

nang cộng kết điện tử của các chat cân phân tích điện tử bị lay mất khỏi hệ va

do vậy dòng điện nên bị giảm đi so với lúc chỉ có khí mang tính khiết đi qua.Mức độ giảm của dòng điện nền trong thời diém có chất đi qua được thể hiện

bang pic sac ký của chất đó trên máy ghi

[nsulator

Anode

Hinh 8: Detector cong kết điện tu (ECD)

2.2.2.2 Detector khỏi pho:

Ta biết rang khỏi pho là một phương pháp vat lý để xác định cấu trúc của mot chat Vẻ nguyên tac không thể áp dụng cho hon hợp đa cấu tử phương pháp này chi có sức thuyết phục lớn nêu như trước khi do phó mau ban dau được tách

thành các cau tử riêng biệt Như vậy cần kết hợp phương pháp sác ký và phương pháp xác định cau trúc (khỏi pho).

9 he,

Nguyên tac hoạt động của một detector khối phổ: Các cấu tử được tách khỏi cột

sác ký sẽ lần lượt đi vào buồng ion của máy khối phổ Tại đó chúng được phan

mảnh và được tách khối nhờ một từ trường rồi đi vào bộ nhân quang đề chuyên

hoá thành tín hiệu điện ứng với mỗi pic trên sac đồ người ta nhận được một khôi

phổ đồ riêng biệt và hoàn chinh.

Detector khối phổ có khả năng phát hiện các chất dựa vào cấu trúc phân tử của

các chất Nó có thể xác định được toàn bộ các hợp chất hữu cơ Thiết bị detector

này nếu kết hợp với sac ký khí có hiệu quả đặc biệt khi phát hiện hon hợp nhiều

cấu tử khác nhau mà không phải dùng đến chất chuẩn.

Trong phần thực nghiệm này chúng tôi sử dụng thiết bị sác ký khí khối phô

(GC/MS) dé phân tích hén hợp các chất hữu cơ dé bay hơi trong không khí Dưới đây chúng tôi giới thiệu qua về thiết bị sác ký khí khối phô [7].

2.3 Giới thiệu vé sac ký khí - khối pho (GC/MS):

Thiết bị sac ký khí - khối pho là một hệ thiết bị liên hợp gồm sac ký khí - một thiết bị có khả nang tách và định lượng rất chính xác và khối pho ký - một thiết

bị gân như hoàn hao trong việc nhân biết các chất So do cấu tạo của thiết bị

SKK/KP (QP-5000 của hãng Shimadzu) được trình bày trong hình dưới đây:

Hình 9: Sơ do thiết bị phan tích sac ký khí - khối pho

| Thiết bị SKK | 6 Bộ phan hội tu ton

2 Bộ phan điều khién phan SKK 7 Bộ phan tach ion

3 Bộ phận điều khién phan khối pho — 8 Bộ phan phát hiện

+ Bộ phan ghép noi SKK/KP 9 Bom chan khong

5 Bộ phan ion hoa (va cham ion) 10 May tính va phan mềm điều khién

I2 t2)

Sác ký khí là một phương pháp rất hiệu quả trong việc tách rât nhiều cấu tử

chung nhưng lại khó khan trong việc định tính các chất có trong ho hợp phức tap

dos Ngược lại khối phố không có khả năng tách chất hưng lai cho phép ta định

tính và dự đoán và làm sáng tỏ câú trúc của các chất lạ từ những thông tin thu

được của pho đồ Như vậy hệ liên hợp sac ký khí - khối pho là một kỹ thuật ghép

nối nhăm mục dich đạt được những chức nang ưu việt của hai thiết bị riêng rẽ.

Su kết hợp được giữa 2 bộ phận tách sac ký va Detector khối pho cho ta những

ưu điềm sau:

- Mau được nghiên cứu ở trang thái khí

- Cả hai phương pháp đều có độ nhạy phát hiện cao.

- Tóc độ phân tích tương tự nhau.

Tuy nhiên, có sự khác biệt giữa hai phương pháp can khác phục là : trong cột sac

ký luôn tôn tại một áp suất lớn hơn áp suất môi trường còn nguồn ion hoá của

khỏi pho chỉ hoạt động trong môi trương chân không tương đối cao (= 10°

mmHg) De có thẻ ga noi giữa cột tách sac ký với nguồn ion giải pháp duy nhất

là phải tach Khí mang ra khỏi mau Do đó một bộ phan tách khí mang

(separator) đã được đưa vào giữa hai thiết bị.

Bom hut

| He

TƯ cất " Vio bu2^g

—— ¬w aa re 8 ‘ “nản

Hinh 10: Sơ do bo phan tách khí mang.

Sau Khi rời Khoi cot tach sac ký, hon hop khí bao gom ca khí mang va các chất

can phan tích được dan vào bộ phận tách khí mang Phân tử các chất can phan

tích nang hơn và do đó có momen lớn hơn nên có khả nang vươt qua khoang

trong trong Khi các phan tử Khí mang nhẹ hơn nhiều sẽ ngay lap tức bị phan tán

24

vào vùng chân không xung quanh và sau đó được bơm ra ngoài Các cấu tử của

chất cần phân tích tiếp tục đi vào buồng ion hoá mẫu Tai đây xảy ra quá trình

phân mảnh ion trong đó phân tử bị phá vỡ tạo thành ion phân tử Các mảnh ion

phân tử sau đó đi qua bộ phận phân tách và các thông tin về ion phân tử sé được ghi nhận trong bộ phân phát hiện dưới dạng khối phô đồ Dựa vào những thông

tin về ion phân tử các mảnh ion tạo thành và với sự giúp đỡ của thư viện phô có

sản trong phản mềm của máy tính, chúng ta có thể có được những thông tin

chính xác vẻ thành phan của hỗn hợp khí cần nghiên cứu ma khong cần chât

chuẩn Tuy nhiên chất chuẩn vẫn cần thiết trong nhiều trường hợp ví dụ như thư

viện phổ không có hoặc chưa đủ những thông tin để khẳng định cấu trúc chất cần

nghiên cứu có mặt trong sac đồ [12].

2.3.4 Thiet bi tach tu cuc (Quardrupole Mass Analyzer):

Sau đây là sơ đồ cấu tạo của thiết bị tach ion theo kiểu tứ cực:

Pas

Hình 11: sơ đô bo tách tứ cực cua hang Shimadzu

Thiết bị nay bao gồm 4 điện cực dat song song trong đó người ta 4p một the một

chiều vào 2 điện cực doi điện và một thé xoay chiêu cao tân vào 2 điện cực còn

lại Cac ion từ buồng ion hoá chuyên động qua hệ thống 4 điện cựu với van tốc

cham theo hướng z Khi các ion tiến đên vùng điện trường dao dong liên tục gay

ra boi thẻ | chiều và thẻ xoay chiêu tân so cao giữa bon điện cực chúng sẽ di

chuyển theo hướng z đồng thời lại dao động theo hai phương x và y dưới tác

dung của điện trường tan số cao Như vậy những ion có ty so khỏi lượng/điện

2

tích (m/z) xác định va dao động với một biên độ không thay đôi sẽ đi qua toàn

bộ chiêu dài của điện trường giữa các cực Những dao động của các ion khác sé

tăng biên độ lên trong quá trinh va đập giữa chúng với điện trước khi chúng có

thể chuyển động qua các điện cực và do đó chúng sẽ không được phát hiện bởi

detector.

2.3.5 Kỹ thuật do SIM (selective ion monitoring):

Ta biết rang đối với detector khối phổ nếu ta thay đôi V va ghi tin hiệuc của các

in theo thời gian sẽ thu được một sac đồ gọi là sắc dod ion và kỹ thuật đo này gọi

là đo quét (Scan Mode) Nếu cố định V ở một giá trị không đổi và chỉ đo tín hiệu

của một ion có số khối xác định - ky thuật này gọi là ky thuật do SIM Thiết bị

QP 5000 của hãng Shimadzu có thể ghi nhận tín hiệu của 32 ion với số khối khácnhau trong cùng một thời điểm

Ky thuật đo SIM có một ý nghĩa quan trọng trong việc định lượng với độ nhay rất

cao vì nó chi ghi tín hiệu cua một loại ion nhất định Thông thường, trong phan

tích định lượng dùng ky thuật nay, người ta hay chọn những ion có cường độ

mạnh.

PHAN II

THUC NGHIEM

Trong phần thực nghiệm chúng tôi tiến hành những bước sau day:

| Đánh giá khả nang hấp phụ của than hoạt tính thông qua việc tính toán hiệu

xuất thu hồi và kiểm tra mẫu trắng.

2 Lấy các loại mau khí sau:

+ Mau khí tại các khu vực được coi là không có nguồn gây 6 nhiềm bởi

VOCs.

+ Mau khí tại các điểm nút giao thông.

+ Mau khí tại các nơi làm việc được cho là có nguy cơ ô nhiễm cao

3 Phân tích định tính và định lượng các VOC trong mau khí nhờ thiết bi sac ky

khí khối pho GC/MS.

4 Đánh giá những ket qua thu được.

1 Dung cu và hoá chat

1.1 Dung cu

- Can phan tích Mettler có độ chính xác 0.0001 g

- Desicator

- Cot thuy tinh đựng than hoạt tinh, bông thuỷ tinh, bang teflone, panh nhỏi than

- Lo thuy tinh co nut cao su silicon dung mau

- Microxilanh 25.1, xilanh 2ml

- Bình định mức 3ml

- Bơm hút Khí may do tốc độ dong

- Thiết bi sac ký khí GC-17A và kèm theo detector MSQP-5000

- Cột tách: cột mao quản DB-624, đường kính 0.32mm chiều dài 60m

- Hệ thống máy tính xử lý số liệu với chương trình phần mềm CLASS-5000 của

hãng Shimadzu

1.2 Hoá chất

- Chất chuẩn nồng độ 1000 ppm (chất chuẩn VOCs hỗn hợp của 23 VOC đã

được pha san trong dung môi metanol)

- Than hoạt tính kích thước từ 30 tới 50 mesh (0.3-0.5 mm)

- Dung môi CS, (p.a)

- Metanol (p.a)

- Khí nitơ sạch độ tinh khiết 99 99%

- Nước cất 2 lần

1.3 Chuan bị dung dịch chuẩn:

- Từ hon hợp chất chuẩn gốc của 23 VOCs có nồng độ mỗi VOC là 1000 ppm

(Dung dich AT) pha loãng thành dung dịch có nông độ 100 ppm (dung dịch A2)

trong metanol.

- Từ dung dịch có nồng độ 100 ppm pha loãng thành các dung dịch có nồng độ

10 ppm, [ppm: 0.5 ppm: 0.3 ppm va 0.1 ppm trong CS

i) ° uy trình phan tích VOC trong mau khí.

Quy trình phan tích các VOC trong không khí được tiên hành như trình bày trong

hình L2:

Ngoài ra, để đánh giá khả nang đáp ứng của quy trình này đối với yêu cau phân

tích, chúng tôi tiến hành các nghiên cứu nhằm tính toán hiệu xuất thu hồi cũng

như độ lặp lại của thiết bị phân tích và người làm thực nghiệm.

0,5 lít/phút trong 3 tiếng

Lấy mẫu không khí

Cho vào Iml CS,, lac đều

Xử lý mẫu he ;

dé im 30 phut

Phân tích trên GC-MS Bom |ul dung dịch

Hình 12: Sơ đồ tong quát của quá trình phân tích VOCs trong mau khí

2.1 Tính toán hiệu suất thu hoi của quá trình phan tích:

Cân khoảng một lượng nhất định than hoạt tính Hoạt hoá than hoạt tính ở 150°C

trong 3 giờ Sau đó lấy ra, để nguội trong desicator rồi cho vào bình mầu nâu.

đậy nút kín Việc làm này nhằm loại hết hơi nước và các khí đã bị hấp phụ từ

trước trên bề mặt than hoat tính

Than sau khi được hoạt hoá nên được sử dụng ngay Nếu cần để lâu thì phải được

bảo quản cẩn thận hoặc thậm chí phải hoạt hoá lại.

Các nghiên cứu ban đầu của chúng toi đã khang định rang với lượng than hoạt

tính 200mg là hoàn toàn phù hợp cho việc lấy mau khí voi thé tích khoảng 100

lít Do vay, dé làm các ông hap phụ sử dụng cho quá trình lấy mau khí chúng toi

tiên hành như sau:

* Cân chính sac 200 mg than hoạt đã được hoạt hoá lại.

* Cho toàn bộ lượng than này vào một ong thuỷ tinh dài 8 em đường kính

trong |.5cm.

ke,

* Phần đầu và cuối của cột cho thêm một lớp bông thuỷ tinh mong dé

giữ chặt lớp than hoạt tính đã nhoi Sau đó cột thuy tinh này được hàn

kín hai đầu để bảo quản cho việc sử dụng về sau.

Việc tính toán hiệu suất thu hồi cho quy trình phân tích này được chúng tôi tiền

hành như sau:

* Trước hết ta thêm vào các ống than hoạt tính một lượng chính xác là |

ul dung dịch hỗn hợp chuẩn của các VOC có nồng độ 1000 ppm Sau

đó lap ống này theo sơ đồ như hình 8.

* Tiếp theo lấy khí nitơ sạch vào đầy túi nilon có thể tích 10 lít Cho khí

nitơ chạy qua cột chứa than hoạt tính với tốc độ dòng 500 mil/phút

* Sau đó lấy lượng than hoạt tính ra cho vào lọ thuỷ tinh có nút cao su

silicon thêm tiếp vào lọ | ml CS, van chat nút, dé im 30 phút

* Cuối cùng bơm Iu! dung dịch này trên thiết bị phan tích sac ky khí

C, (ng/ml ) va V, (ml) là nồng độ và thé tích của dung dich sau khi xử lý

C, (ng/ml) và V,(ml) là nồng độ và thé tích của dung dịch ban đâu được chothêm vào mẫu

2.2.1.1 Vài nét giới thiêu về thành phố Ho Chí Minh:

Hồ Chí Minh là thành phố nằm ở phía Nam Việt Nam năm trên bờ sông Sài

Gòn năm trên vùng đồng băng sông Mê Kông phì nhiêu mâu mỡ Hồ Chí Minh

là thành phố rộng nhất với diện tích vào khoảng 2057 Km” Thành phố Hồ Chí

Minh là một trung tâm kinh tế, văn hoá và chính trị cùng với các cửa ngõ thông

thương hiện đại được nối với quốc tế.

Từ khi chính phủ Việt Nam bát đầu sự nghiệp đối mới năm 1986, Thanh phố Hồ

Chí Minh đã duy trì được mức độ tăng trưởng cao như là đánh giá của nhiều

nước trên thế giới Chính phủ Việt Nam đã đầu tư mạnh cho thành phố về hạ tầng

cơ sở, và trở thành một chuỗi các khu đỏ thị dé xây dựng trung tâm tài chính

trong khu vực Các sản phẩm chúng của thành phô Hồ Chí Minh bao gồm các

sản phẩm nông nghiệp như là gạo, cà phê các sản phẩm đánh bát đông lạnh công nghiệp dét, nhựa, thuỷ tinh va các sản phẩm gỏ, giấy: các loại đọng cơ, các ngành công nghiệp hoá chất và các vật liệu xây dựng Thành phố được nối với thế giới băng các trục đường sat, đường không và cảng hang không quốc tế Nội

Bài.

Hiện nay cùng với sự gia tăng của dân số và sự phát triên không ngừng của các

ngành công nghiệp quá trình sử dụng các nhiên liệu than đá khí đốt khí tư

nhiền ngày càng tang và điều đó dẫn tới vấn dé 6 nhiễm không khí do sự phát

sinh của các hợp chất hữu cơ dé bay hơi andehít NOx, SOx

Các nhà chức trách môi trường tại thành phố Hồ Chí Minh đã xuất bản cuốn

"sách đen” 87 dự án công nghiệp được coi là nguôn gây ô nhiễm và cảnh báo hàng trăm xí nghiệp không có ý thúc bảo vệ môi trường.

Sự canh báo này xuat phát từ một loạt các đánh giá về các vấn dé ô nhiễm của

thành pho đã dén mức bao dong Các nghiên cứu này đã tìm thấy hơn 600 xí nghiệp công nghiệp và hơn 22.000 cơ sở sản xuất trong một thành pho có mật do dan cư dày đặc gay 6 nhiém khong khí đất và nước trong vùng Nguyên nhan

chính là do sự sử dụng các thiết bị cũ, sử dụng các công nghệ từ những năm 60

và đã không còn phù hợp với các tiêu chuẩn ngày nay.

Tại quận Thủ Đức, hơn hai mươi bãi rác thải xí nghiệp thải trực tiếp ra môi

trường và xuôi theo dòng sông Đồng Nai Công ty xi mang Hà Tiên va nhà máy

nhiệt điện Thu Đức đã thải ra không khí trên một diện tích rộng chứa khói và bụi

từ các ống khói khống lồ của các nhà máy nay.

Sở khoa học công nghệ và môi trường của thành phố đã thực hiện các nghiên

cứu kết hợp cùng với các cơ quan chức năng khác đã đề xuất ra bốn phép đo

chính đề cải thiện tình hình ô nhiễm ở đây.

Đề xuat thứ nhất yêu câu các công ty mà không coi là nơi có nguồn 6 nhiềm

chính và ở vị trí xa khu vực dân cư cân phải lap dat các hệ thống xử lý chất thai cho chính công ty.

Yêu cau thứ hai là doi với các bãi rác thải của các công ty mà quá trình thai của

chung đi vào các dong song hay các nguồn nước đi vào các nguồn ao hồ và xây

dựng các nhà máy xử lý nước thải thông thường Tuy nhiên điều này có lẽ vượt

xa kha nang dau tư của rất nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ

Đề xuất thứ 3 bao gồm xây dựng lại các công ty được coi là gây ô nhiễm trong

một trong nhiều công viên công nghiệp tại các quận Nhà Bè Thủ Đức BìnhChánh và Cu Chi Tuy nhiên, tương tự như giải pháp thứ hai giải pháp này cũng

rất khó có thé đi vào hiện thực Giá thuê dat và công di chuyền thì lại quá cao so

với da số các doanh nghiệp nhỏ.

De xuất thứ tư là lập kế hoạch to chức và nhóm các công ty lại trong một khu vực

riéng rẻ cùng vơi các hoạt động của chúng Điều này đòi hỏi rất nhiều ở thành

pho và các ngành có đẻ xuất với chính phủ ho trợ các tô chức kinh doanh cho vay

ngân hàng với giá ưu đãi và mức thuê khuyên khích.

Tuy nhiên có một số công ty lớn đã thực sự có các bước chuẩn bị cho xử lý quá

trình ô nhiễm của họ.

Công ty dệt may Việt Tháng là một công ty thải chất thải trên một diện tích rộng

của bãi rác thải bởi các nguồn thải không được xử lý đã thoát ra đã bỏ ra gần 2

triệu USD cho việc lắp đặt hệ thống xử lý bằng công nghệ đốt rác thải.

2.2.1.2 Các vi trí lay mau:

Mẫu khí dùng cho phân tích VOCs đã được lấy tại sáu vị trí đặc trưng cho sự ô

nhiễm không khí tại các điểm nút giao thông và các khu công nghiệp Tại môi

một diém, mau đã được lấy hai loại là trong nhà và ngoài đường (indoor va

outdoor) theo đúng như các chỉ dẫn bởi UNU [3] va [4]

Mau sau khi được lấy thì được bao quản trong thùng đá và chuyền ngay lập tức

về phòng thí nghiệm và bảo quản trong tủ lạnh

Bang 4: Tên mẫu: địa điểm lấy mau và thé tích mẫu tại thành phố Hồ Chí Minh

Hàng — Dàn Bạch Biên Biên VùngXanh Chủ = Đăng Hoa I Hoa II sach

Trong nha (lit) 94.00 94.00 X 95.30 9300 9200

_ Ngoài đường 93.50 95.50 98.00 95.50 93,00 X

(lit)

Ghi chu:

Dau x: Mau đã khong được

Tat ca các mau được lấy từ 27/7/1998 tới 4/8/1998

Trong thời gian lay mau, nhiệt độ trung từ 20°C tới 24°C

Thời gian lay mau VOCs: từ 7 giờ tới 18 giờ

Tat ca các vị tri lay mau VOCs được mô ta trên hình | và 2

Ngã tư Hàng Xanh năm ở phía bác của thành phố Hồ Chí Minh là mot ngã tu

rộng nhat là cửa ngõ đi vào thành pho và ở đây thường xuyên xay ra tác ngéngiao thông vào giờ cao điềm

Ngã sáu Dân Chủ và ngã ba Bạch Đăng là nơi rộng và năm ở quận 10 Day là nơi giao nhau giữa bốn trục đường chính (Võ Thị Sáu 3/2 Cách Mạng T8 và Điện

Biên Phủ).

Khu công nghiệp Biên Hoa I và II la hai khu công nghiệp lớn nhất tai Việt Nam.

Trong các khu công nghiệp này có hàng trăm các công ty liên doanh nước ngoài

bao gồm cả các công ty hoá chất, các công ty thực phẩm các công ty dệt may

2.2.2.1 Vài nét giới thiêu về thành phố Hà Nôi:

Hà Nói là thủ đô năm ở phía bác của nước công hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam.

diện tích Hà Nội khoảng 140 Km” Ha Nội đứng chỉ sau thành pho Hồ Chí Minh

về dân số và tâm quan trọng về kinh tế tại Việt Nam là trung tâm chính trị của

dat nước Không những the, Hà Noi còn là trung tâm nông nghiệp và sản xuât co

tâm quan trọng đặc biệt Lúa gạo đã được trong trot tại vùng này hơn 2000 namtrước Các ngành công nghiệp có ở Hà Noi bao gồm công nghiệp cơ khí cong

nghiệp che biên thức an, công nghiệp hoá chat, det may Hà Nội là trung tam

giao thông chính của miền bac Việt Nam cùng với các trục đượng bộ đường xe

lửa được xây dựng đề liên kết với tất cả các thành phố trong cả nước Sân bay

quốc tê Nội Bài là công hàng không quốc tê khu vực phía bác.

2.2.2.2 Cac vi trí lầy mau:

Tất cả các mau Khí được lay tại Hà Nội dùng dé phân tích VOCs bao gồm các

mau Khí lay tại 4 ngã tư cat các trục đường giao thông có mật độ xe co lưu thongcao nhất tại Hà Nội 2 cơ quan và 2 công ty tại hai khu công nghiệp được coi là

có mức độ 6 nhiềm cao tai Hà Nội.

Các vị trí và thẻ tích mau khí được ghi lại trong bảng 5 Tại moi vị trí mau dùng

phan tích VOCs được lây ca trong nhà và ngoài đường dé có sự so sánh Dé

thuận lợi cho việc quan sát sự thay doi nóng do VOCs tại các giờ khác nhau

trong ngày mau Khí đã được lấy ca buôi sáng và buoi chiều.

tà)

Chú ý:

Các mẫu được đánh dấu (°) là các mẫu khí được lấy ngoài đường.

Các mẫu được đánh dấu (°), ('), (2) là các mẫu khí được lấy tại các thời điểm khác

nhau trong ngày (buổi sáng buổi trưa và budi chiều).

Mẫu được lấy từ 1/5/1998 tới 10/6/1998.

Bang 5: Danh sách các điểm lấy mau khí cho phân tích VOCs tại Hà Nội

3 | Khoa hoá học Từ 8"20 I3 | Cau Giấy Từ 9"50

4 | Khoa hoá học Từ 11"40 | 14 | Nga Tu Vong Từ 7"05

5 | NM Dệt Mùa Dong | Từ 8"05 IŠ | Ngã Tư Vong Từ 10"25

6 |NM Dệt Mùa Đông | Từ 14"10 | 16 Ngã Tư Vọng Từ 15"05

NM Thuốc lá TL Từ 8"45 17 | Cửa Nam Từ 9'35

8 | NM Thuốc lá TL Từ 13°15 | 18 | Cua Nam Từ 12"40

Từ 15°45

oy) Nn

Bảng 6: Tên mẫu Vị trí và thể tích mẫu VOCs được lấy tại Hà Nội

| | Tên màu - Mau trong nhà Mau ngoài đường Địa diém

| (lít) (lit)

_ I|Phòng NI | 99,60

2 |Phòng N2 95,40

_ 3 Khoa Hoa 87.80 Khoa Hoa Hoc 19

4 | Khoa Hoá” 94,20 Lẻ Thanh Tong _ 5 | NMD-MD 89.80 Công ty may mac Mùa

6 NMD-MD” 94.00 Đông Quận Hai Bà Trưng

7 NMTL-TL 90,70 Đường Nguyễn Trãi

8 'NMTL-TL" 86.90 Than xuan District

"9 |Ng-T-So” | 95,00 — Nga tu đường

10 |Ng-T-So' | _92,90 “Nguyễn Trãi Láng

II |Ng-T-So? 96.40 Tây Sơn Trường

mm Chinh _|

J2 Cau Giay” 78.80 | Ngã tư đường 3/2.

I3 | Cau Giay' 90.10 “Láng Bưởi, Ngọc

mi | — ¬ Khánh 7

I4 |Ng-T- 99.70 Ngã tư đường

| Vong” | | Le Duan, Trường

|I5 |Ng-T- | 93.00 “Chính, Giai Phong,

| ¡ Vong' | m1" cĐại La

16 |Ng-TVong'" 91,30 | |

-17 ¡Cua Nam" 82,10 L 'Ngã tư đường NgT |

I8 Cua Nam! 95.60 Hoc, Lẻ Duan, Tran

19 | Cua Nam ` 93.50 Phú Hàng Bông

2.2.3.1 Vài nét gidi thiêu vé thành pho Viết Tri:

Việt Trì là thành pho công nghiệp lớn nhất ở miền bác Việt Nam năm trên tinh

Vinh Phú và năm bên bờ sông Thao ở vĩ độ 21°19" Bac và kinh độ 105°2' Tây

Thành pho Việt Trì được xây dựng vào những năm 60 và dân cư thành phố Việt

Trì vào khoang 80.000 người Nhiệt độ trung bình là 23.4°C lượng mưa trung

binh hàng nam là 1644mm Tại Việt Trì có các nhà máy công nghiệp như là nhà

máy hoá chat Viet Trì nhà may che bien thức ăn Việt Tri, Công ty phan bón va

đạc biệt là nhà máy giầy Bãi Bang, nhà máy supe phot phát Lâm Thao Trong

quá trình san xuất, các nhà may này đã thai ra ngoài khong khí một lượng lớn

các hop chat hữu cơ de bay hơi gây anh hưởng khong nhỏ đến sức khoẻ nguol

dan ở các vùng xung quanh [15]