Nghiên Cứu Sự Phân Bố Của Pcbs Trong Bụi Pm2.5 Trong Môi Trường Không Khí Ở Khu Vực Đô Thị Hà Nội.pdf

Tôi vô cùng biết ơn Phòng Phân tích Chất lượng môi trường, Viện Công nghệ môi trường và Trung tâm tư vấn và chuyển giao công nghệ đã hỗ trợ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình lấy mẫu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Thị Thảo

TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở KHU VỰC

ĐÔ THỊ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lê Thị Thảo

TRONG MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ Ở KHU VỰC

ĐÔ THỊ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 852032001

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG MAI

HÀ NỘI - 2022

Lời cảm ơn

Qua luận văn này, tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn đến các thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và rèn luyện trong những năm học vừa qua

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và lòng biết ơn tới TS Nguyễn Thị Phương Mai, giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tôi vô cùng biết ơn Phòng Phân tích Chất lượng môi trường, Viện Công nghệ môi trường và Trung tâm tư vấn và chuyển giao công nghệ đã hỗ trợ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình lấy mẫu và phân tích mẫu PCBs trong bụi PM2.5 để tôi có thể hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn đề tài Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia Nafosted, mã số đề tài 105.08-2020.18 đã hỗ trợ kinh phí để tôi thực hiện luận văn này

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã ủng hộ và động viên tôi thực hiện được khóa luận tốt nghiệp của mình

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 16

2.3.7 Phương pháp đánh giá rủi ro của PCBs trong bụi PM2.5 đến sức khỏe con

3.1.1 Khảo sát thể tích dung môi rửa giải tối ưu trên cột làm sạch 31

3.1.3 Đánh giá độ thu hồi trong quá trình chiết và làm sạch 32 3.2 Hàm lượng PCBs trong bụi PM2.5 tại khu vực nghiên cứu 34 3.2.1 Hàm lượng PCBs tổng trong bụi PM2.5 tại khu vực nghiên cứu 34 3.2.2 Hàm lượng IN-PCBs trong bụi PM2.5 tại khu vực nghiên cứu 36 3.2.3 Hàm lượng PCBs- tương tự dioxin trong bụi PM2.5 tại khu vực nghiên cứu 38

3.4 Đánh giá ảnh hưởng PCBs trong bụi PM2.5 tới sức khỏe con người 42

Bảng 2 6 Các thông số phơi nhiễm tính rủi ro sức khỏe 30

Bảng 3 1 Giá trị trung bình nồng độ PCBs trong mẫu bụi tại khu vực nghiên cứu

35

Bảng 3.1 Rủi ro sức khỏe do phơi nhiễm PCBs ở khu vực nghiên cứu 42

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hàm lượng bụi PM2.5 trong không khí Việt Nam 6

Hình 1.2 Hàm lượng bụi PM2.5 trong không khí ở Hà Nội 7

Hình 1.3 Cấu tử PCBs 9

Hình 1.4 Các nguồn PCBs, sự tiếp xúc của con người và các tác động có thể đến sức khỏe [30] 14

Hình 2.1 Hình 2.1 Bản đồ lấy mẫu khu vực nghiên cứu ở Hà Nội 18

Hình 3.1 Hiệu suất thu hồi PCBs trên cột làm sạch 31

Hình 3 2 Hiệu suất thu hồi PCBs khi sử dụng hai loại dung môi chiết 32

Hình 3.3 Tỉ lệ % theo nhóm đồng loại PCBs trong bụi PM2.5 36

Hình 3.4 Tỉ lệ % đồng loại PCBs/ 7-PCBs 37

Hình 3.5 Tỉ lệ % các dl-PCBs/12dl-PCBs 38

Hình 3.6 Tỉ lệ % TEQ-PCBs 40

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BBC British Broadcasting Corporation Đài thông tấn xã quốc gia của Vương

quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ireland EPA Environmental Protection Agency Cục Bảo vệ Môi trường

PMF Positive Matrix Factorization Phần tử ma trận dương

TSP Total Suspended Particles Tổng bụi lơ lửng

WHO World Health Organization Tổ chức Y tế Thế giới

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, môi trường đang phải hứng chịu hậu quả nặng nề do quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển mạnh mẽ Ô nhiễm môi trường nói chung

và ô nhiễm không khí nói riêng đang là vấn đề đáng lo ngại ở Việt Nam, đặc biệt

là ở các thành phố lớn

Theo Tổ chức Y tế Thế giới, có 6 chất chính gây ô nhiễm không khí ảnh hưởng đến sức khỏe con người bao gồm: nitơ dioxit (NOx); lưu huỳnh dioxit (SOx); cacbon monoxit (CO); chì (Pb); Ozon tầng bình lưu (O3); vật chất dạng hạt (PM) Trong đó, bụi đang là vấn đề nổi cộm ngày nay Theo báo cáo của Bộ tài nguyên môi trường, 2020 cho thấy, 10/63 tỉnh thành có nồng độ bụi PM2.5 trung bình năm vượt quy chuẩn, trong đó tất cả các tỉnh thành này đều nằm ở miền Bắc Năm 2019, toàn quốc có 13/63 tỉnh thành có nồng độ PM2.5 trung bình năm vượt quy chuẩn QCVN 5:2013/BTNMT (gồm 11 tỉnh thành tại miền Bắc, 2 tỉnh thành tại miền Nam) [1]

Ô nhiễm không khí gây thiệt hại về kinh tế và ảnh hưởng đến sức khỏe con người, PM2.5 xâm nhập sâu vào phổi qua đường hô hấp và gây ra các tác động xấu đến sức khỏe như các bệnh về hệ hô hấp và hệ tuần hoàn, bệnh tim mạch, mất cân bằng oxy hóa và chứng viêm thần kinh [6] Một số chất ô nhiễm hữu cơ (Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), Polychlorinated biphenyls (PCBs), Organochlorinated pesticides (OCPs), ) trong bụi PM2.5 có khả năng gây đột biến

và ung thư, gây độc cấp tính, nhiễm độc thần kinh, thông qua các con đường tiếp xúc với bụi khác nhau như: hít thở, tiếp xúc qua da và ăn uống

PCBs là một trong những chất ô nhiễm hữu cơ trong bụi PM2.5 cần chú ý do ảnh hưởng của nó đến sức khỏe con người Hàng năm, có khoảng 1000 tấn PCBs xâm nhập vào môi trường, chủ yếu do rò rỉ trong quá trình vận chuyển và thải bỏ không đúng quy cách sản xuất PCB, cùng với việc đốt chất thải rắn và nhiên liệu hóa thạch [2] Những lo ngại này tăng lên không chỉ do một lượng lớn PCBs được thải ra môi trường, mà còn do độc tính phát triển của chúng, nguy cơ ung thư và nguy hiểm đối với sức khỏe con người và động vật hoang dã [2] Do PCBs có tính chất ưa béo, kỵ nước và bền nên PCBs rất dễ tập hợp trong mô mỡ thông qua

chuỗi thức ăn [2] Trong thời gian dài tiếp xúc với PCBs, da và gan của con người

dễ bị tổn thương nhất, cũng như đường tiêu hóa, hệ miễn dịch và hệ thần kinh (Mukerjee 1998) Trong số 209 đồng loại PCBs, 12 PCBs giống dioxin và 6 chỉ thị PCB thường được quan tâm do chúng có độc tính cao và nồng độ cao trong môi trường [2] PCBs được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và thương mại, chẳng hạn như trong chất lỏng điện môi cho tụ điện và máy biến áp, chất hóa dẻo cho nhựa, mực in; sơn và chất bôi trơn, chất lỏng thủy lực, chất kết dính, chất bịt kín; chất cán và chất ngâm tẩm, và các chất phụ gia trong xi măng và thạch cao Ở Việt Nam, nghiên cứu đánh giá hiện trạng ô nhiễm và phát thải PCBs trong không khí cho thấy tổng hàm lượng PCBs trong bụi đường từ khu công nghiệp và đô thị cao hơn so với khu vực nông thôn Các PCBs clo hóa thấp (tri và tetra-PCB) đóng góp chủ yếu trong tổng số PCBs ở khu công nghiệp, trong khi đó PCBs clo hóa cao (penta và hexa-PCB) chiếm chủ yếu trong tổng số PCBs ở khu đô thị Hoàng Quốc Anh và cs (2019) Một số nghiên cứu xác định hiện trạng, nguồn phát thải

và rủi ro phơi nhiễm PCBs trong không khí đã được thực hiện, các nghiên cứu này cho thấy việc sử dụng dầu biến thế có chứa PCBs được nhập khẩu trong quá khứ, thiết bị điện cũ, hoạt động công nghiệp, và việc sử dụng các sản phẩm tiêu dùng mới ngày nay là nguồn phát thải PCBs trong bụi đường [7] Tuy nhiên, các nghiên cứu trên mới chỉ tập trung đánh giá mức độ ô nhiễm và nguồn thải PCBs trong bụi đường hoặc không khí, nghiên cứu xác định sự phân bố, hiện trạng của PCBs trong bụi PM2.5 chưa đề cập Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu sự phân bố của PCBs

trong bụi PM 2.5 trong môi trường không khí ở khu vực đô thị Hà Nội” được lựa

chọn và thực hiện

2 Mục tiêu nghiên cứu

• Xác định được nồng độ PCBs trong bụi PM2.5 ở khu đô thị Hà Nội

• Xác định được sự phân bố PCBs trong bụi PM2.5 ở khu đô thị Hà Nội

• Đánh giá được ảnh hưởng của PCBs tới sức khỏe con người

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về hiện trạng môi trường bụi PM2.5

1.1.1 Khái niệm về bụi

Theo Tổ chức Y tế thế giới WHO và Liên minh Châu Âu EU, bụi PM (particulate matter) được định nghĩa là một chất gây ô nhiễm không khí trên diện rộng, bao gồm một hỗn hợp của các hạt ở thể rắn và thể lỏng lơ lửng ở trong không khí

1.1.2 Đặc tính và sự hình thành bụi PM 2.5

Bụi PM là một trong những chất ô nhiễm chính trong môi trường không khí,

được phát thải trực tiếp vào không khí hoặc được hình thành trong khí quyển quá trình ôxy hóa và biến đổi từ các chất khí ô nhiễm thứ cấp (hay còn được gọi là khí tiền thân) Sau khi được hình thành từ các chất ô nhiễm thứ cấp tạo ra các hạt sơ cấp Các chất khí ô nhiễm (chất ô nhiễm thứ cấp) đóng góp, hình thành nên PM (hạt

sơ cấp) thường là SO2 (sulfur dioxide), NOx (các hợp chất oxit nitơ ví dụ như NO và

NO2), NH3 (Amoniac) và VOCs (Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) [8] Các khí tiền thân chính như SO2, NOx, NH3 phản ứng trong khí quyển và tạo thành NH4+(amoni) và các hợp chất khác của SO42+ (sunphat) và NO3- (nitrat) được gọi là sol khí vô cơ thứ cấp (Secondary Inorganic Aerosol - SIA); VOCs bị ôxy hóa để giảm thành phần dễ bay hơi và hình thành lên sol khí hữu cơ thứ cấp (Secondary Organic Aerosol - SOA) rồi sau đó ngưng kết thành vật chất hạt mới trong khí quyển Bụi

PM2.5 được hình thành do phản ứng hóa học, phản ứng hạt nhân, sự ngưng tụ và bay hơi của các chất khí trong điều kiện thuận lợi [9; 10]

Thành phần cấu tạo bụi PM2.5 bao gồm các chất như: sunphat, nitrat, amoni,

H+, nguyên tố cacbon, các hợp chất hữu cơ (PAHs, PCBs), các kim loại như As, Pb, Zn , phụ thuộc vào nguồn gốc phát sinh ra bụi (đốt cháy nhiên liệu, quá trình nhiệt phân )

1.1.3 Nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về bụi

a) Nghiên cứu về bụi PM trên thế giới

Bụi là nguyên nhân chính trong ô nhiễm không khí, đặc biệt là bụi PM2.5 Các tiêu chuẩn bụi PM2.5 trong không khí của WHO, EPA hay một số nước Châu

Âu đều biến thiên theo thời gian, bắt đầu từ năm 1971 và thay đổi theo thời gian Theo đó, hàm lượng bụi PM2.5 trong không khí theo quy chuẩn giảm dần theo thời gian, điều này cho thấy tác hại của bụi PM2.5 đối với sức khỏe con người nghiêm trọng đến mức nào [3]

Theo Báo cáo Chất lượng Không khí Thế giới năm 2021 cho thấy chỉ có 3% thành phố và không một quốc gia nào đáp ứng hướng dẫn chất lượng không khí hàng năm mới nhất của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) (PM2.5 = 5 µg/m3) Báo cáo cho thấy chỉ 222/ 6.475 thành phố toàn cầu đáp ứng hướng dẫn PM2.5 của WHO; 93 thành phố có nồng độ PM2.5 hàng năm vượt 10 lần so với tiêu chuẩn WHO

Trong số 174 thành phố ở Mỹ Latinh và Caribe, chỉ có 12 (7%) đáp ứng tiêu chuẩn PM2.5 của WHO Trong số 65 thành phố của Châu Phi, chỉ một (1,5%) đáp ứng được tiêu chuẩn cập nhật hàng năm về PM2.5 của WHO Trong số 1.887 thành phố ở Châu Á, chỉ có bốn (0,2%) đáp ứng được tiêu chuẩn cập nhật về PM2.5 của WHO Trong số 1.588 thành phố ở Châu Âu, chỉ 55 thành phố (3%) đáp ứng tiêu chuẩn PM2.5 của WHO

Báo cáo bao gồm 2.408 thành phố ở Hoa Kỳ và cho thấy nồng độ

PM2.5 trung bình đã tăng từ 9,6 µg/m3 lên 10,3 µg/m3 vào năm 2021 so với năm

2020 Trong số các thành phố lớn ở Hoa Kỳ, Los Angeles là nơi bị ô nhiễm nặng nhất Tuy nhiên, Thành phố của những thiên thần đã chứng kiến mức ô nhiễm

PM2.5 tổng thể giảm 6% so với năm 2020

Năm quốc gia ô nhiễm bụi PM2.5 nhất vào năm 2021 là: Bangladesh; Chad; Pakistan; Tajikistan; Ấn Độ

Kết quả quan trắc trong giai đoạn 2016 - 2018 cho thấy, ô nhiễm bụi mịn (PM2.5) ở nhiều thành phố lớn của châu Á là khá nghiêm trọng Kết quả quan trắc

PM2.5 tại 15 thành phố đều có giá trị PM2.5 trung bình năm vượt quá giới hạn do WHO đưa ra là 25 μg/m3 Tỉ lệ số ngày có trung bình 24 giờ vượt quá giới hạn của WHO tại nhiều thành phố cũng ở mức cao Tuy nhiên, mức độ ô nhiễm bụi PM2.5tại các thành phố cũng khác nhau, TP Hồ Chí Minh có mức độ ô nhiễm thấp nhất, New Delhi là thành phố có mức độ ô nhiễm bụi PM2.5 lớn nhất, Hà Nội xếp thứ 10

và 11 (tùy theo từng năm) trên tổng số 15 thành phố Theo dõi diễn biến trong giai đoạn 2016 – 2018 cho thấy, một số TP như Bắc Kinh, Thẩm Dương, Thành Đô, Thượng Hải (Trung Quốc), Hà Nội (Việt Nam), nồng độ bụi PM2.5 đã có xu hướng giảm [4]

Bảng 1 1 Xếp hạng mức độ ô nhiễm bụi PM 2.5 tại một số TP châu Á [4]

b) Tình hình nghiên cứu về bụi ở Việt Nam

Trong những năm qua, tình trạng ô nhiễm không khí do bụi PM2.5 tại nhiều tỉnh, thành phố ở Việt Nam đều vượt giới hạn cho phép của quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không khí xung quanh (QCVN 05:2013 - Quy chuẩn Kỹ

thuật Quốc gia về Chất lượng không khí xung quanh) Theo chỉ số hiệu quả môi trường (EPI) năm 2020 của Đại học Yale, phơi nhiễm với ô nhiễm không khí ở Việt Nam xếp hạng 115/180 quốc gia Trên bảng xếp hạng IQir/AirVisual, nồng độ bụi

PM2.5 trung bình năm 2020 của Việt Nam cao thứ 21 trong danh sách 106 quốc gia [1];

Ngày 1/12/2020, một nhóm nhà khoa học đã công bố báo cáo về hiện trạng bụi PM2.5 cho tất cả 63 tỉnh/thành trên cả nước trong giai đoạn 2019-2020, chỉ ra các tỉnh thành có nồng độ bụi trung bình năm vượt quá quy chuẩn quốc gia

Năm 2019, con số này là 13 tỉnh thành, bao gồm 11 tỉnh thành tại miền Bắc,

và 2 tỉnh thành tại miền Nam

Theo đó, năm 2020 Việt Nam có 10/63 tỉnh, thành phố có nồng độ bụi PM2.5vượt quy chuẩn quốc gia là (theo thứ tự giảm dần): Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương, Hà Nội, Thái Bình, Nam Định, Hải Phòng, Hà Nam, Ninh Bình, Vĩnh Phúc Dưới đây là hình ảnh hàm lượng bụi PM2.5 trong không khí ở Việt Nam và Hà Nội

Hình 1.1 Hàm lượng bụi PM 2.5 trong không khí Việt Nam

Hình 1.2 Hàm lượng bụi PM 2.5 trong không khí ở Hà Nội

Ở Hà Nội, một số nghiên cứu về bụi PM2.5 trong không khí được tiến hành Một nghiên cứu của TS Nguyễn Thị Phương Mai vào năm 2015 cho thấy hàm lượng PM2.5 trong không khí là 111,763 µg/m3, cao hơn 2,2 lần so sánh với QCVN 05:2013/BTNMT (50 µg/m3 trong 24 giờ) [11] Sự thay đổi nồng độ PM2.5theo mùa cũng được khảo sát, số liệu chỉ ra vào mùa hè, nồng độ PM2.5 thấp hơn (43.4–49.5 µg/m3) khoảng 2,5 lần so với mùa đông (50.6 – 106 µg/m3) [12]

1.1.4 Ảnh hưởng của bụi đến sức khỏe con người

Đối với bụi PM, kích thước hạt đóng vai trò rất quan trọng, nó xác định thời gian trở lại khí quyển và xác định khả năng đi sâu vào khu vực phổi Kích thước càng nhỏ tỉ lệ với khả năng xâm nhập sâu vào trong phổi hoặc thâm chí vào trong máu gây ra các vấn đề nghiêm trọng tới sức khỏe Theo WHO, bụi PM10 và PM2.5làm tăng khả năng ung thư và gây ra bệnh về đường hô hấp Ô nhiễm bụi làm tăng

số người mắc bệnh hen suyễn, viêm phế quản, bệnh phổi mãn tĩnh, các bệnh tim mạch và suy yếu dung tích phổi ở trẻ em Hàng năm trên thế giới có khoảng 2 triệu

ca chết sớm do bị ô nhiễm không khí đô thị và ô nhiễm không khí trong nhà, trong

đó có hơn 50% là ở các quốc gia đang phát triển [13]

Tổ chức Regional Office for Europe đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc lâu dài với các hạt bụi mịn PM2.5 có nguy cơ gây ảnh hưởng tới sức khỏe mạnh mẽ hơn so với các hạt thô (các hạt bụi PM có đường kính từ 2.5 – 10 µm) Tất cả các nguyên nhân

tử vong sớm được ước tính gia tăng 0,2 – 0,6% khi tăng mỗi 10 µg/m3 của bụi PM10[13] Việc tiếp xúc với bụi PM gây ảnh hưởng đến sự phát triển cũng như giảm chức năng phổi ở trẻ em Các nhà khoa học đã ước tính có khoảng 3% bệnh nhân bị ung thư liên quan đến tim phổi và 5% các ca tử vong do ung thư phổi trên toàn cầu là do tiếp xúc với bụi PM Tại khu vực Châu Âu, tỷ lệ này là 1 - 3% và 2 - 5% tương ứng đối với các vùng khác nhau [13] Tiếp xúc nhiều với bụi PM2.5 có thể làm giảm tuổi thọ trung bình của dân số trong vùng ô nhiễm trung bình khoảng 8,6 tháng Kết quả

từ dự án khoa học về “Nâng cao kiến thức và Truyền thông về ô nhiễm không khí

và sức khỏe” ở châu Âu (Aphekom), cho thấy tuổi thọ trung bình ở những thành phố ô nhiễm nhất có thể tăng khoảng 20 tháng nếu nồng độ PM2.5 giảm xuống dưới mức quy định theo như hướng dẫn của WHO [14]

Hiện nay, không đủ bằng chứng để xác định sự khác biệt về mức độ ảnh hưởng tới sức khỏe của các loại bụi PM có thành phần hóa học khác nhau hay được phát thải ra từ các nguồn khác nhau Tuy nhiên, cần phải lưu ý bụi PM được phát thải từ hoạt động đốt cháy nhiên liệu (cả nguồn di động và cố định) có sự ảnh hưởng tới sức khỏe mạnh mẽ hơn so với bụi PM được phát thải ra từ các nguồn khác [15]

1.2 Tổng quan về PCBs

1.2.1 Khái niệm về PCBs

PCBs là một trong 22 nhóm chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POP) được quy định trong công ước Stockholm, sẽ được dừng sử dụng vào năm 2020 và tiêu hủy an toàn vào năm 2028 tại Việt Nam [2] PCBs là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh Polychlorinated Biphenyls, là một nhóm hợp chất thơm của halogen, được tạo thành khi thay thế từ 1 đến 10 nguyên tử hydro trong phân tử biphenyl bằng các nguyên tử clo PCBs có 10 đồng đẳng và 209 cấu tử, trong đó 130 cấu tử đã được đưa vào sản xuất thương mại [2]

Policlobiphenyl (PCB) là hợp chất hữu cơ tổng hợp thuộc nhóm các chất gây ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs) Vì PCBs có từ 1 đến 10 nguyên tử clo trong phân tử nên PCBs có tất cả 10 đồng đẳng Mỗi đồng đẳng có một số xác định các đồng loại, sự khác nhau giữa vị trí thế của các nguyên tử clo trong vòng biphenyl tạo nên 209 chất đồng loại PCBs

Hình 1.3 Cấu tử PCBs

PCBs là chất điện môi tốt, bền hoá học, bền nhiệt, không bắt cháy, tương đối ít bay hơi, hệ số cách điện cao nên được ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực công nghiệp như: sử dụng làm thành phần của dầu cách điện trong các biến thế, tụ điện, thành phần của hóa chất dẻo, dầu bôi trơn, sơn và mực in [2]

Do ưu điểm là cách điện tốt, không cháy nổ, nên từ những năm 1930, PCBs đã được sử dụng rộng rãi như một loại phụ gia lý tưởng của chất cách điện trong các thiết bị điện như máy biến áp, tụ điện, trong chất lỏng thủy lực cho các thiết bị nâng

hạ và một số ứng dụng dân dụng Đến nay, PCBs không còn được sản xuất nhưng vẫn còn tồn tại trong môi trường do những ứng dụng trước đây và [2]

Nguồn chính của PCBs trong khí quyển là sự bay hơi của các sản phẩm chứa

PCBs trong các bãi chôn lấp xử lý chất thải [16,17] Việc sử dụng rộng rãi PCBs

trong các sản phẩm thương mại, công nghiệp và việc thải bỏ chúng không phù hợp

đã gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Ngày nay, PCBs vẫn có thể được phát tán ra môi trường từ các nguồn sau: (1) các khu chất thải nguy hại được bảo quản kém có chứa PCBs; (2) đổ chất thải PCBs bất hợp pháp hoặc không đúng cách vào các bãi chôn lấp không được thiết kế để xử lý chất thải nguy hại; (3) sự cố tràn và rò

rỉ ngẫu nhiên trong quá trình vận chuyển hóa chất; (4) rò rỉ hoặc cháy từ máy biến

áp điện, tụ điện, hoặc các sản phẩm khác có chứa PCBs; và (5) đốt chất thải và đốt

lộ thiên tại các bãi chôn lấp phát thải PCBs trong quá trình đốt [1]

Theo thống kê, trong giai đoạn từ 1930 đến 1993, 11 nước gồm: Mỹ, Đức, Liên Xô cũ, Anh, Pháp, Nhật, Ý, Tây Ban Nha, Tiệp Khắc, Trung Quốc và Phần Lan đã sản xuất khoảng 1,3 triệu tấn PCBs, trong đó Mỹ là nước sản xuất nhiều nhất (642 nghìn tấn), sau đó là nước Đức (159 nghìn tấn) và Liên Xô cũ (142 nghìn tấn) [2] Ở Mỹ, PCBs được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện, truyền nhiệt và thủy lực Việc sản xuất và phân phối PCBs ở Mỹ đã bị luật cấm từ năm 1979, nhưng những chất gây ô nhiễm này vẫn tồn tại trong các ngôi nhà ở Hoa Kỳ cho đến nay [2]

Bảng 1 2 Thời gian và số lượng các nước sản xuất PCBs

Quốc gia Nhà sản xuất Sản lượng (tấn) Năm

1.2.2 Tình hình nghiên cứu PCBs trong bụi trên thế giới

Hàm lượng PCBs trong không khí đã được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới do tác hại của nó đối với sức khỏe con người Kết quả nghiên cứu ở Mỹ cho thấy hàm lượng PCBs trong không khí trong nhà (44 đến 240 ng/m3) cao hơn ngoài trời (18 ng/m3) [18] Hàm lượng PCBs trong không khí trong các tòa nhà có máy biến áp (457 ± 223 ng/m3) cao hơn 2 lần so với các tòa nhà không có máy biến áp

PCBs (229 ± 106 ng/m3) [18] Kết quả này cũng cho thấy, các tòa nhà được xây dựng từ năm 1960 đến 1975 có hàm lượng PCBs lên đến 7500ng/m3 [19]

Ở Đức, 39% trong 120 ngôi nhà được khảo sát bị nghi nhiễm PCBs với nồng

độ 300ng/m3 [20] Nguyên nhân là do những tòa nhà này đã sử dụng ván dăm có chứa PCBs để ốp trần nhà Tương tự, ở Thụy Điển, trong các tòa chung cư được xây dựng với chất trám khe có chứa PCBs, nồng độ PCBs là 80 ng/m3 [21] Ngược lại, nồng độ PCBs trong ba tòa nhà có ít hoặc không sử dụng vật liệu này là thấp hơn từ

22 – 44 lần, nồng độ PCBs trong không khí bên ngoài tòa nhà này là 0,5–4,6 ng/m3 Kết quả tương tự ở Đan Mạch cũng cho thấy, hàm lượng 15 PCBs trong không khí

và bụi ở các căn hộ cao tầng sử dụng vật liệu trám tường chứa PCBs (2330ng/m3), keo dán chứa PCBs (2330 ng/m3) cao hơn so các căn hộ không sử dung chất này (58 ng/m3) Các giá trị này cũng cao hơn giá trị cho phép của cơ quan Y tế Đan Mạch (300 ng PCB/m3) [22]

Từ đây có thể cho thấy lượng PCBs từ không khí trong nhà chủ yếu được hình thành do các thiết bị có chứa PCBs Bên cạnh đó, PCBs trong bụi và khí cũng được hình thành từ các nguồn sản xuất công nghiệp và các bãi chôn lấp chất thải Các số liệu nghiên cứu cho thấy gần bãi chôn lấp chất thải ở Nam Tư và gần các nhà máy công nghiệp ở Nhật Bản, hàm lượng PCBs trong không khí lên đến 45 và

650 ng/m3 [18] Ở Ấn Độ, một nghiên cứu PCBs trong không khí được tiến hành từ tháng 12 năm 2006 đến tháng 2 năm 2007 tại bảy thành phố lớn ở phía bắc (New Delhi và Agra), phía đông (Kolkata), phía tây (Mumbai và Goa) và phía nam (Chennai và Bangalore) đã cho thấy nồng độ trung bình của PCBs trong khí quyển

là 4460 pg/m3 Mức độ này là ô nhiễm nghiêm trọng so với các nơi khác, nguyên nhân được cho là do rác thải điện tử, tàu thủy, các hoạt động thải bỏ chất thải rắn [23] Ở Châu Phi, nơi tiếp nhận một số lượng lớn rác thải điện tử từ châu Âu trong những thập niên gần đây, đã cho thấy nồng độ PCBs trong mẫu bụi thu thập được

trong các xưởng sửa chữa thiết bị điện tử ở Nigeria là 96.6–3949 ng/g [24] Trong

khi ở Nam Phi, nồng độ PCBs trong bụi thu thập được ở một xưởng sửa chữa thiết

bị điện tử ở Durban có giá trị 235 ng/g [25]

Kết quả phân tích hàm lượng PCBs trong bụi PM2.5 ở Đại Liên, Trung Quốc cho thấy nồng độ Σdl-PCBs vào khoảng 0,04-0,65pg/m3 Kết quả này thấp hơn so với năm 2010 (9,1 pg/m3), Hàng Châu (4,9 pg/m3 - 2014), Datong (11,9 pg/m3 - 2014), Thiên Tân (169 pg/m3 - 2013) Hàm lượng PCBs trong bụi PM2.5 ở Đại Liên thấp hơn so với các thành phố khác là do các hoạt động công nghiệp ít diễn ra ở tỉnh này [26]

1.2.3 Nghiên cứu PCBs ở Việt Nam

Mặc dù, Chính phủ Việt Nam cam kết sẽ dừng sử dụng PCBs vào năm 2020

và tiêu hủy an toàn vào năm 2028 [2], tuy nhiên hiện nay PCBs vẫn còn tồn tại trong môi trường (đất, nước, không khí, sinh vật…) do vẫn có một số thiết bị cũ có chứa PCBs được sử dụng Báo cáo của Bộ TNMT (2006; 2008) cho thấy với gần 5% dầu biến thế, Việt Nam hiện có khoảng 11.800 thiết bị điện có khả năng có chứa PCBs; 7.000 tấn dầu có khả năng có PCBs; nồng độ PCBs cao nhất đã phát hiện là 600.000 ppm trong mẫu dầu Lượng dầu có chứa PCBs tại Việt Nam có thể còn cao hơn rất nhiều so với ước tính ban đầu do “lây nhiễm chéo” trong quá trình sử dụng

và thải bỏ [2]

Ở Việt Nam, nghiên cứu về PCBs trong không khí mới chỉ được thực hiện trong những năm gần đây Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động thu gom và tái chế rác thải điện tử ở Hải Phòng và Hưng Yên cho thấy hàm lượng PCBs trong bụi thu gom từ các hộ gia đình (3,2-320ng/g) thấp hơn nồng độ PCBs trong khí (1000-1800pg/m3) [27]

Kết quả nghiên cứu cho thấy, 7 PCBs (PCB-28, -52, -101, -118, -138, -153,

và -180) ở khu công nghiệp Thái Nguyên (2,1– 22 ng/g) cao hơn khu đô thị Hà Nội (2,4–9,7 ng/g) và nông thôn ở Bắc Giang (0,01– 0,33 ng/g) [5] Kết quả cũng cho thấy nguồn phát thải PCBs trong không khí chủ yếu từ dầu cách điện trong thiết bị điện cũ và dầu bôi trơn trong xe cơ giới, hoặc từ sơn, lớp phủ bề mặt và phụ gia nhựa có trong vật liệu xây dựng có chứa PCBs ở các tòa nhà và cơ sở hạ tầng giao thông [5] Bên cạnh đó, sự phát thải do quá trình xử lý không đúng quy cách các chất thải có chứa PCBs cũng là một nguyên nhân đáng lưu ý

Nghiên cứu của Wang và cs (2016) cũng chỉ ra rằng hàm lượng PCBs trong không khí ở Việt Nam có sự thay đổi theo mùa, nồng độ PCBs trong không khí vào mùa hè (136–736 pg/m3) thấp hơn so với mùa đông (145–1518 pg/m3) Con số này cao hơn nhiều so với lượng trung bình PCBs trong không khí ở một số nước nước châu Á khác như Trung Quốc (20-340 pg/m3), Singapore (5-30 pg/m3), Nhật Bản (7-250 pg/m3), Hàn Quốc (12-80 pg/m3) [28]

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, nồng độ PCBs trong 3 điểm lấy mẫu bụi lần lượt

là 116 ± 21.8  μg/m3, 136 ± 18.7  μg/m3 và 118 ± 17.9 μg/m3 [29]

1.2.4 Ảnh hưởng PCBs đến sức khỏe con người

Trong môi trường, PCBs không dễ dàng bị phân hủy, thay vào đó, chúng trải qua quá trình biến đổi sinh học, hóa học cho phép chúng tiếp tục quay vòng giữa không khí, nước và đất trong một thời gian dài PCBs trong không khí chủ yếu được con người hấp thụ qua đường hô hấp và qua da Ngược lại với các đồng loại có chứa nhiều clo (> 5 nguyên tử clo), các đồng loại PCBs chứa ít clo thể hiện tốc độ đào thải ra khỏi cơ thể nhanh hơn và khả năng tồn tại trong môi trường thấp hơn Hình 2 cho thấy các nguồn PCBs trong không khí, sự phơi nhiễm của con người và các tác động có thể đến sức khỏe Khi cơ thể bị nhiễm độc do tiếp xúc với PCBs sẽ xuất hiện mụn mủ trên mặt và cơ thể, đồng thời có biểu hiện mệt mỏi, mất cảm giác ngon miệng và các bệnh ngoài da khác Ngoài những tổn thương da, các triệu chứng ngộ độc có hệ thống đã xảy ra ở những công nhân làm việc trong điều kiện không khí có PCBs [2]

PCBs có thể tồn tại lâu dài trong mô mỡ và tích lũy trong cơ thể, gây tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe như ung thư, tác động đến hệ nội tiết (rối loạn nội tiết) và sự phát triển của trẻ nhỏ (ảnh hưởng đến hệ thần kinh, chỉ số IQ) Phơi nhiễm PCBs có thể gây ra các bệnh liên quan tới hệ thần kinh như tê liệt, đau đầu, run rẩy chân tay Phơi nhiễm PCBs có thể ảnh hưởng đến quá trình sinh sản của con người, làm giảm khả năng sinh sản của nữ giới và giảm số lượng tinh trùng ở nam giới PCBs có liên quan đến các chứng phát ban và ngứa, đặc biệt là nguy cơ gây ung thư hệ tiêu hoá, gan và da Hàm lượng PCBs trong máu cao có thể liên quan tới bệnh ung thư hệ bạch huyết [2]

Hình 1.4 Các nguồn PCBs, sự tiếp xúc của con người và các tác động có thể

sự cố để 25 lít dầu máy biến áp có PCBs chảy ra một khu thu gom chất thải tái chế làm thức ăn cho gia súc [2]

PCBs trong khí quyển là một yếu tố góp phần đáng kể vào tổng hàm lượng PCBs trong cơ thể con người, bằng chứng là nồng độ PCBs trong máu ở những người sống trong các tòa nhà chứa thiết bị có PCBs cao hơn 40% so với những người không sống trong đó [31] Sau khi tiếp xúc, PCBs có thể tích lũy sinh học và tồn tại trong cơ thể con người đến 12 năm [32] Nhiều đồng loại PCBs có clo thấp hơn cũng gây rối loạn nội tiết [33] và gây ung thư [34] Điều này cho thấy rằng hít thở và hấp thụ qua da là những con đường tiếp xúc chủ yếu của con người với PCBs trong không khí [35]

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.2.1. Đối tượng nghiên cứu

Bụi PM2.5 và hàm lượng các PCBs (PCB 8, PCB 18, PCB 28, PCB 44, PCB

52, PCB 66, PCB 77, PCB 81, PCB 101, PCB 105, PCB 114, PCB 118, PCB 123, PCB 126, PCB 128, PCB 138, PCB 153, PCB 156, PCB 157, PCB 167, PCB 169, PCB 170, PCB 180, PCB 187, PCB 189, PCB 195, PCB 206, PCB 209) trong

mẫu bụi.PM2.5

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các khu vực trong thành phố Hà Nội Cụ thể chọn 2 khu vực đại diện cho 2 Quận ở Hà Nội là: 1 địa điểm ở quận Thanh Xuân, và 1 địa điểm ở huyện Đông Anh

+ Na2SO4 khan nung ở 400 0C trong 4 giờ

+ Silica gel nung ở 180 0C trong 2 giờ

+ Silica gel : H2SO4 đặc 40% (w:w) lắc qua đêm

+ Silica gel : H2SO4 đặc 20% (w:w) lắc qua đêm

+ DCM, hexane, acetone, MeOH

+ (*) Cột chiết pha rắn tự nhồi theo thứ tự sau: Bông TT + 0.5 g Na2SO4khan + 0.5 g Silica gel + 0.5 g silica : H2SO4 40% (w:w) + 0.5 g silica : H2SO4 20% (w:w) + 0.5 g Na2SO4 khan

Micropipet: Eppendorf Reference 0,5-10 µL, 10-100 µL, 100-1000 µL, Germany

Bình định mức 10 (±0,025) ml, Isolab, Đức

Cột thủy tinh 25 cm × 2 cm, có khóa teflon, Schott, Đức

Ống nghiệm chia vạch (Asahi Glass, Nhật Bản): 5ml; vạch chia 0,01ml • Vial: vial thủy tinh 1,5 ml tối màu, nắp vặn có lớp lót teflon, glass insert 200 μl (Agilent Technologies, USA)

Bình nón 250ml; bình cầu 250 ml; phễu chiết 250 ml, 1000 ml; ống đong

100 ml, 500 ml; cốc thủy tinh 100 ml – 1000 ml; phễu thủy tinh; đũa thủy tinh, pipet pasteur Dụng cụ thủy tinh sau khi sử dụng được rung siêu âm với nước xà phòng trong bể siêu âm 30 phút, tráng sạch bằng nước máy, ngâm qua đêm trong dung dịch kali dicromat/axit sunfuric, rửa lại bằng nước máy, tráng nước cất, để khô tự nhiên hoặc sấy ở nhiệt độ 600C, trước khi sử dụng tráng bằng axeton và n-hexan

• Dụng cụ lấy mẫu: giấy thu bụi (quartz fiber filter, QR-100, Φ100mm, Advantec), kẹp inox, giấy nhôm, túi PE Nguồn điện cung cấp: Điện áp cấp cho quá trình hoạt động của hệ thống thiết bị được điều khiển thông qua thiết bị Santak-USA để đảm bảo cấp điện ổn định và sự an toàn cho thiết bị

2.2.2 Thiết bị

Thiết bị lấy mẫu bụi : Sibata High Volume Air Sampler HV-500R, Nhật Bản Các thiết bị phân tích tại phòng thí nghiệm: Bể siêu âm; máy ly tâm, bộ cô N2, bộ cô Rocket, bộ SPE, máy vortex

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

Thu thập số liệu là một việc rất quan trọng trong nghiên cứu khoa học (NCKH) Mục đích của thu thập số liệu (từ các tài liệu nghiên cứu khoa học có

trước, từ quan sát và thực hiện thí nghiệm) là để làm cơ sơ lý luận khoa học hay luận cứ chứng minh giả thuyết hay các vấn đề mà nghiên cứu đã đặt ra

Có 3 phương pháp thu thập số liệu:

Thu thập số liệu từ tài liệu tham khảo

Thu thập số liệu từ những thực nghiệm (các kết quả lâm sàng, cận lâm sàng…)

Thu thập số liệu phi thực nghiệm (lập bảng câu hỏi điều tra, phỏng vấn, thảo luận nhóm…)

Yếu tố quyết định phương pháp thu thập số liệu:

Mục tiêu nghiên cứu, các biến số: quyết định các chỉ số cần thu thập

Đối tượng nghiên cứu

Loại nghiên cứu (định tính, định lượng, phối hợp, mô tả, phân tích…)

Nguồn thông tin thu thập: Sẵn có hay phải điều tra

Trong nghiên cứu này sử dụng hai phương pháp thu thập số liệu là thu thập

từ tài liệu tham khảo và từ những thực nghiệm Tài liệu tham khảo được sử dụng từ các bài luận văn, bài báo trong nước và quốc tế liên quan đến chủ đề tác giả nghiên cứu Những thực nghiệm là các số liệu đo đạc được từ một số trung tâm về hàm lượng bụi PM2.5 trong không khí một số địa điểm quanh Hà Nội

2.3.2 Phương pháp điều tra khảo sát

Sau khi tiến hành phương pháp thu thập số liệu, đề tài thu được một số thông tin nhất định về các đối tượng nghiên cứu của mình Tuy nhiên, cần tiến hành thêm phương pháp điều tra khảo sát để lựa chọn địa điểm nghiên cứu thích hợp Do kinh phí hạn hẹp nên việc nghiên cứu tiến hành trên 2 địa điểm đặc trưng cho vấn đề nghiên cứu Phương pháp điều tra khảo sát giúp tác giả lựa chọn được 2 địa điểm là một địa điểm tại huyện Đông Anh (DA: 21o10'41.1'', 105o51'56.3''), nơi gần với khu công nghiệp lớn nhất Hà Nội và một địa điểm tại quận Thanh Xuân (TX:

20o59’50”N, 105o49’22”E), nơi đại diện cho khu vực dân cư đông đúc Như vậy các

vị trí lấy mẫu này phù hợp với mục tiêu quan trắc, được cho là chịu tác động của nhiều dạng nguồn thải Điểm lấy mẫu Đông Anh, gần chợ trung tâm, trường cấp 3, đường cao tốc Hà Nội- Lào Cai Ngoài ra, khu vực Đông Anh nằm ở ngoại thành

Hà Nội được bao quanh với cánh đồng trồng lúa và hoa màu Điểm lấy mẫu Thanh

Xuân cách đường vành đai 2 Trường Chinh khoảng 100 – 200m, gần chợ, cách khu công nghiệp Sài Đồng khoảng 8km, ngoài ra điểm lấy mẫu này gần các cửa hàng thu mua, sửa chữa thiết bị điện tử

2.3.3 Phương pháp lấy mẫu bụi

Bụi PM2.5 tại 2 điểm được lấy từ tháng 10/2019 đến tháng 3/2020 Bụi PM2.5được lấy trên thiết bị Sibata HV-500R, Nhật Bản với lưu lượng 100 L/phút trong 24h (hình 2.3) Bụi PM2.5 được thu trên giấy lọc quartz có đường kính 110 mm (Advance, QR-100, Nhật Bản) Giấy lọc được nung ở 550oC trong 6h trước khi sử dụng Tổng cộng 16 mẫu bụi PM2.5 được thu thập ở 2 vị trí vào 2 đợt (10-11/2019

và 2-3/2020) Các mẫu bụi được lấy trên nóc của tòa nhà, có chiều cao so với mặt đất khoảng 16 – 20m Các vị trí lấy mẫu đều thông thoáng đảm bảo khoảng cách từ điểm lấy mẫu đến vật cản như tường là 2m và tới cây cối là 15m (hình 2.3 và 2.4) Mẫu bụi được bọc trong giấy bạc và cho vào túi ziplock

Hình 2.1 Bản đồ lấy mẫu khu vực nghiên cứu ở Hà Nội

2.3.4 Phương pháp xác định PCBs trong mẫu bụi

2.3.4.1 Xử lí mẫu bụi

Mẫu bụi chứa PCBs với mức hàm lượng thấp và nền mẫu cũng phức tạp do bụi có khả năng hấp phụ nhiều chất khác trong môi trường Chính vì vậy mà yêu cầu đối với xử lí mẫu bụi cho phân tích PCBs phức tạp rất nhiều

Các dung môi thường được dùng để chiết PCBs trong bụi là n-hexan và các hỗn hợp diclometan : n-hexan và axeton : n-hexan hay axeton : n-heptan, có tỉ lệ

1:1 Phương pháp chiết có thể là chiết soxhlet với thời gian dài (8 giờ, 20 giờ, thậm chí đến 72 giờ), hoặc chiết PSE và chiết vi sóng với thời gian ngắn hơn Phương pháp chiết PSE được sử dụng trong nhiều nghiên cứu vì những ưu điểm nổi bật của nó như thời gian chiết nhanh, hiệu lực chiết cao và khả năng làm sạch mẫu ngay trong quá trình chiết (bằng cách chiết mẫu cùng với các loại chất hấp phụ)

Các điều kiện làm sạch dung dịch mẫu, từ xử lí với axit sunfuric đặc, đến các loại cột chứa chất hấp phụ như silicagel, silicagel biến tính, florisil, alumina, và cuối cùng là cột sắc kí gel (GPC); dung môi rửa giải nhìn chung có độ phân cực thấp (như n-hexan, n-heptan hoặc hỗn hợp n-hexan với một lượng nhỏ diclometan)

Thể tích và loại dung môi của dung dịch mẫu trước phân tích trên hệ thống sắc kí, để tăng độ nhạy của phương pháp thể tích dung dịch mẫu được cô về rất nhỏ (nhỏ hơn hoặc bằng 100 μl) nên dung môi thường được sử dụng là isooctan, nonan hoặc dodecan để hạn chế sự bay hơi

2.3.4.2 Phương pháp phân tích PCBs trên hệ thống sắc kí khí khối phổ

a) Tách các PCBs bằng sắc kí khí:

Các yếu tố cơ bản quyết định phép tách sắc kí các PCBs bao gồm: khí

mang (loại khí mang, tốc độ khí mang), cột tách (thành phần pha tĩnh, độ phân cực pha tĩnh, bề dày lớp phim pha tĩnh, chiều dài cột tách) và chương trình nhiệt độ cho lò cột

Loại khí mang được sử dụng phổ biến nhất để tách các PCBs là khí hiếm heli, độ tinh khiết trên 99,99%; thường được duy trì ở chế độ đẳng dòng với tốc độ dòng qua cột từ 1,0 đến 1,5 ml/phút

Các PCBs được tách trên các loại cột mao quản hở có thành trong phủ pha tĩnh silica biến tính (FS-WCOT); pha tĩnh nhìn chung đều có độ phân cực rất thấp, chủ yếu là loại pha tĩnh có thành phần Poly (5% diphenyl, 95% dimetylsiloxan) (tương ứng với các cột DB-5, DB-5ms, HP-5MS, Rtx-1614) và loại pha tĩnh có

thành phần Poly(14% diphenyl, 86% dimetylsiloxan) (tương ứng với cột XLB, Rxi-XLB) Cột DB-5HT với thành phần pha tĩnh Poly (4% diphenyl, 1% divinyl, 95% dimetylsiloxan) hay cột HT-5 có thành phần pha tĩnh 5% phenyl polycacboran-siloxan cũng được khuyến cáo sử dụng ở nhiệt độ cao

DB-Nhiệt độ cổng bơm mẫu phải đủ cao để đảm bảo hóa hơi được toàn bộ mẫu, thông thường nhiệt độ này khoảng 2800C, có thể đến 3000C hoặc thậm chí là

3400C Đối với các hỗn hợp PCBs gồm càng nhiều đồng loại thì chương trình nhiệt độ cho lò cột được chia thành nhiều giai đoạn phức tạp hơn, tốc độ tăng nhiệt độ của từng giai đoạn phụ thuộc vào thành phần đồng loại của hỗn hợp PCBs cần tách

b) Định tính và định lượng PCBs bằng khối phổ:

Sau khi được tách bằng sắc kí khí, PCBs có thể được xác định bằng các

detector như detector bắt giữ điện tử (ECD) hay detector khối phổ (MSD) Detector ECD nhìn chung có độ nhạy cao đối với các hợp chất halogen hữu cơ,

tuy nhiên đây cũng là hạn chế khi sử dụng detector này để xác định PCBs vì ảnh

hưởng rõ rệt của các nhóm halogen hữu cơ khác, như PCBs Các phương pháp tiêu chuẩn của US EPA hay Ủy ban kĩ thuật điện quốc tế (IEC) cũng như các

nghiên cứu về PCBs đã công bố hầu hết đều sử dụng detector MSD để định tính

và định lượng PCBs bằng phương pháp nội chuẩn Các ưu điểm của detector MSD

nội chuẩn là: độ nhạy cao, độ chọn lọc cao (chế độ quan sát chọn lọc ion – SIM),

độ chính xác cao (do sử dụng chất đồng hành là hợp chất đánh dấu đồng

vị 13C12 của các chất phân tích, các hợp chất này không có trong mẫu phân tích và

có tính chất hoàn toàn tương tự với các chất phân tích nên có tương tác giống với chất phân tích trong toàn bộ quá trình phân tích), hơn nữa vẫn có thể định tính và

định lượng PCBs một cách chính xác ngay cả khi quá trình sắc kí không tách được

các chất ra khỏi nhau hoàn toàn

Mỗi đồng loại PCBs sẽ được định tính và định lượng bằng cách quan sát

chọn lọc một số mảnh m/z đặc trưng và tính toán nồng độ dựa trên tỉ lệ diện tích

pic của chất phân tích so với hợp chất đánh dấu đồng vị tương ứng Thông thường, một mảnh m/z sẽ được lựa chọn để làm mảnh định lượng, một hoặc hai mảnh m/z khác được dùng làm mảnh đối chứng Mảnh m/z nào được lựa chọn để quan sát phụ thuộc vào chế độ ion hóa của khối phổ Hai chế độ ion hóa được ứng dụng

trong phân tích PCBs là ion hóa va đập điện tử (EI) và ion hóa hóa học âm (NCI)

Chương trình thiết bị GC/MS thông thường

+ Khối lượng: 35-500 amu

+ Thời gian quét: # 1 giây / quét

+ Nhiệt độ ban đầu: 60 EC, giữ trong 2 phút

+ Chương trình nhiệt độ: 60-320 EC ở mức 6 EC/phút

+ Nhiệt độ cuối cùng: 320 EC, giữ cho đến 10 phút

+ Nhiệt độ đầu phun: 280 EC

+ Nhiệt độ đường truyền: 280 EC

+ Nhiệt độ nguồn: Theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất

+ Đầu phun (injector): Grob-type, splitless 9:1

+ Thể tích tiêm (injection volume): 1μL

+ Khí mang (carrier gas): 50 cm /giây (Hydro) hoặc 30 cm /giây (Heli)

* Sử dụng các mảnh phổ sau để phân tích định lượng

Xây dựng đường chuẩn nội chuẩn

• Xây dựng 5 đường chuẩn có dải nồng độ như sau: Với PCBs là 2,5ppb, 5ppb, 10ppb, 20ppb, 50ppb chất chuẩn đồng hành PCB-209 có nồng độ 100ppb và chất nội chuẩn có nồng độ 100ppb

Dữ liệu phân tích và tính toán kết quả

Dữ liệu phân tích được tính toán trên phần mềm của thiết bị và được xuất ra dưới dạng báo cáo ở file Excel

➢ Công thức tính kết quả như sau:

✓ Ws: Khối lượng mẫu ban đầu được sử dụng (kg)

2.3.5 Chuẩn bị mẫu phân tích

Thực hiện các thử nghiệm khoa học, nghiên cứu các tỷ lệ, các loại hoá chất tối ưu cho phương pháp xử lý, phân tích mẫu trên các thiết bị hiện đại để phân tích lượng PCBs trong bụi PM2.5

1/2 giấy thu mẫu bụi PM2.5 được cắt thành từng mảnh nhỏ cho vào ống ly tâm có thể tích 50 mL, thêm 25 µL chất chuẩn đồng hành 0,5 mg/L (13C12-PCB-77, -101, -141, -178) và để đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt độ trong phòng thí nghiệm

ít nhất 60 phút Sau đó, các mẫu được chiết siêu âm với 10 mL hỗn hợp n-hex: DCM (1: 3 v/v) trong 5 phút bằng thiết bị siêu âm VCX 130 PB (Sonics, Connecticut, USA), lặp lại quá trình chiết 3 lần, dịch chiết được cô đặc và chuyển sang dung môi n-hexan Dịch chiết trong n-hexane được làm sạch trên cột cartridge chứa chứa 0,5 g Na2SO4, 0,5 g silica gel, 0,5 g silica gel tẩm H2SO4 40%, 0,5 g silica gel tẩm H2SO4 20%, 0,5 g silica gel và 0,5 g Na2SO4 Các PCBs được rửa giải bằng 20mL hỗn hợp dung môi diclometan/hexan (1:1, v/v) Dịch rửa giải được cô đặc, và thêm chất nội chuẩn tetrachloro-m-xylene (25 µL TCMX 1ppm) trước khi phân tích trên hệ thống sắc ký khí ghép nối khối phổ GC/MS/MS (Model TSQ

9000, Thermo Scientific, USA) với cột tách DB-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm, Agilent) ở chế độ ion hóa va đập electron (EI) và quan sát chọn lọc ion (SIM) Các PCBs được định lượng bằng phương pháp nội chuẩn và pha loãng đồng vị Hóa chất và dung môi sử dụng trong nghiên cứu này đều là loại tinh khiết cho phân tích

dư lượng PCBs được cung cấp bởi ThermoFisher Scientific, Mỹ Các chất chuẩn được cung cấp bởi AccuStandard, Mỹ Độ thu hồi của các chất đồng hành nằm trong khoảng 72% đến 95% Giới hạn phát hiện của phương pháp đối với các PCBs

- Điều kiện phân tích

Bảng 2 9 Điều kiện phân tích

Chương trình nhiệt độ 100 0C (giữ 1 phút) tăng lên 230 0C (25 0C/phút, giữ

15 phút), tăng lên 285 0C (6 0C/phút, giữ 2 phút), tăng lên 310 0C (6 0C/phút, giữ 40 phút)