1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Đánh giá ban đầu về các hợp chất Hydro cacbon thơm đa vòng (PAHS) trong không khí tại một số điểm nút giao thông quan trọng ở Hà Nội

15 539 3
Tài liệu được quét OCR, nội dung có thể không chính xác

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 15
Dung lượng 7,39 MB

Nội dung

Trang 1

ĐÁNH GIÁ BAN ĐẦU VỀ CÁC HỢP CHẤT HYDRO CACBON THƠM ĐA VÒNG (PAHS) TRONG KHƠNG KHÍ TẠI MỘT SỐ ĐIỀM NÚT

GIAO THÔNG QUAN TRỌNG Ở HÀ NỘI

Nguyễn Thuy Ngoc’, Phạm Hing Viét!, Nguyén Thi Hanh’, Võ Thanh Lé!, Luong Manh Tuan! va Yasuaki Maeda?

1 Trung Tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường uà Phát triển Bén vitng,

Trường ĐHKHTTN - ĐHQG Hà Nội

? Truong Dai hoc Osaka Prefecture, Nhat Ban

Summary: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have long been recognized as hazardous environment chemicals Some PAHs are known to be carcinogenic to man In this study, the street dust samples in air were collected at 43 important traffic joints in Hanoi from April to July, 2002 and

one blank sample from reserve forest is used as reference

Ultrasonic method is used for sample extraction The samples then were identified by GC/MS All analysis results

show that traffic snarls in Hanoi have been polluted by PAHs So crossroads of 182.8 ng/m? and Vong joint of 176.8

ng/m® are the most polluted areas The ambient air concentrations of BaP at 11.58 and 13.40 ng/m’, respectively, are the highest at there points

1 Gidi thiéu chung

Hà Nội nằm phía bắc của Việt Nam, có tổng diện tích là 927,9km? với dân số khoảng gần 3,ỗ triệu người Theo thống kê, 62%

Trang 2

1,7 triệu xe máy và hơn 99 nghìn ô tô các loại (Téng két nam 2001), chưa kể một số lượng lớn các phương tiện giao thông cơ giới từ các tỉnh lân cận tham gia vào giao thông thành phố Đặc điểm nổi bật của

đường phố Hà Nội là các đường phố nhỏ, nhiều giao cắt, các đường vành đai đang được mở rộng, ít cầu vượt Hiện tượng ùn tắc giao

thông không chỉ xảy ra vào những giờ cao điểm tại các ngã ba, ngã tư

trong thành phố mà bất cứ lúc nào bên đường có sự cố Chính vì vậy, tại các nút giao thông đó mật độ phát thải khói động cơ của các

phương tiện cơ giới là lớn nhất

Người ta đã tìm thấy rất nhiều các hợp chất gây ô nhiễm môi

trường không khí có trong khí thải động cơ sử dụng nhiên liệu xăng,

dầu Một trong những nhóm chất đã được cảnh báo đó là các hợp chất thơm đa vòng (PAHs) và khói thải động cơ chính là nguồn phát thải

chính của các hợp chất đó vào môi trường không khí [9] Bằng chứng

dich té hoc chi ra rang mật độ ô nhiễm không khí cao ở các khu đô thị

có liên quan tới nguy cơ tăng cao của bệnh ung thư phối [2] Điều này

có thể do tiếp xúc với các chất gây ung thư như hydrocacbon thơm đa

vòng và các sản phẩm khác trong khí thải xe cơ giới Chính vì vậy việc phân tích và đánh giá lượng vết của các hợp chất hydrocacbon đa vòng trong không khí tại các điểm nút giao thông Hà Nội là cần thiết

Hầu như chưa có báo cáo nào nghiên cứu đánh giá hàm lượng PAHs trong không khí ở Việt Nam, đặc biệt là tại các điểm nút giao thông Đây là nghiên cứu đánh giá ban đầu về các hợp chất này có

trong không khí tại các nút giao thông quan trọng ở Hà Nội 16 cấu tử PAHs theo danh sách của EPA công bố đã được theo dõi Cùng với các

mẫu khí được lấy tại Hà Nội, một mẫu nền được được lấy tại rừng Cúc Phương cánh Hà Nội hơn 100 km làm mẫu so sánh

2 Thực nghiệm 2.1 Hoá chất

Các hoá chất (Na;SO, khan) dung môi (methanol, dichloromethane, n-hexane and acetone) dùng để phân tích các PAHs từ mẫu bụi là các loại tinh khiết của Merck,

Chất chuẩn gốc PAHs gồm 16 cấu tử don, dang tỉnh thể được mua của hãng Dr Ehrenstorfer GMBH Co., Germany được hoà tan

trong dung môi acetone ở nồng độ gốc 0,5 — 1 mg/ml

Trang 3

Nội chuẩn IS (Chrysene - d,,) va Surrogate (Benzo[a]pyrene - d,.)

được chuẩn bị ở nồng dé 0,1 mg/ml

Giấy lọc Whatman loại GF/F (Ø 47 mm) dé giữ lại bụi có kích thuéc 16 lon hon 0,7 um

2.2 Vị trí lấy mẫu

Hình 1 Một số điểm lấy mẫu tại Hà nội

Mẫu không khí được lấy tại 43 điểm nút giao thông quan trọng trong khu vực nội thành của Hà Nội Đó là những khu vực có mật độ

xe cộ tham gia giao thông rất cao (bản đồ lấy mẫu - hình 1) Để kiểm

tra sự nhiễm bẩn của toàn bộ quy trình lấy mẫu và phân tích, một

mẫu nền được lấy trong khu vực rừng Cúc Phương làm mẫu so sánh

(nơi hầu như không có sự tham gia các phương tiện giao thông và các

hoạt động khác của con người) Các mẫu khí được lấy vào mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2002

Trang 4

2.3 Lay mau

Các mẫu được lấy đúp, mẫu khí được lọc qua giấy lọc Whatman

loai GEF/F (đã được hoạt hóa ở 200°C trong 2 giờ), nhờ máy bơm ULVAC, DA-308 của Nhật Bản với công suất 35W, hút không khí với tốc độ dòng 24 l/phút Hai máy bơm được đặt song song trên một cái gia cach mat dat 1,5 - 2 m, bom hút liên tục trong 12 giờ (từ 7 gid đến

19 giờ) Mẫu sau khi lấy về được bảo quan trong tủ lạnh sâu trước khi đem phân tích 2 3 4 1 Giấy lọc be 2 Bộ điều khiển tốc độ dòng 3 Máy bơm 4 Đồng hồ đo tốc độ dòng khí Hình 2 Sơ đồ thiết bị lấy mẫu không khí 2.4 Xử lý mẫu

Để lựa chọn quy trình xử lý mẫu có hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm thời gian và tiêu tốn ít hố chất, dung mơi, chúng tôi chọn

phương pháp chiết siêu âm Chiết siêu âm là dùng sóng siêu âm (bước sóng 20Hz) làm thay đổi ái lực liên kết giữa các cấu tử PAH với các hạt bụi hấp thụ trên giấy lọc Với một lượng dung môi thích hợp, các cấu tử PAH sẽ được tách ra khỏi các hạt bụi và đi vào pha

dung môi

Quy trình xử lý mẫu bằng phương pháp chiết siêu âm như sau: Giấy lọc có chứa bụi được cắt nhỏ cho vào ống nhiệm 10 m] có nút đậy, thêm Surrogate Benzo(a)Pyrene-d;;, chiết siêu âm bằng 10ml

hỗn hợp dung môi dichloromethane(DCM) và n-hexane (1/1 :v/v) trong

15 phut Lap lại quá trình chiết 2 lần nữa Dịch chiết sau khi được

gộp lại, cô về 1m] và cho qua cột silicagel LC-S¡ (öð00mg/3m]) của hãng Merck Các cấu tử PAHs được rửa giải khỏi cột với các dung môi

Trang 5

nhexane và hỗn hợp dung môi DCM/n-hexane qua 3 phân đoạn Dịch

rửa giải được cô đặc bằng dòng khí nitơ, thêm nội chuẩn IS

Chrysend;;, định mức chính xác về 1ml bằng dung môi n-hexane Bơm 1ml lên GC/MS Giấy lọc có chứa bụi ““— SR: Benzo(a)Pyrene-d.; Chiết siêu âm hỗn hợp DCM/n-hexane: 1/1 \ Cô dịch chiết về 1 ml | Cột LC-Si (500mg/3ml) Rửa giải 3 PĐ: - PÐ1: 1ml n-hexane - PÐ2: 5ml 35% DCM/n-hexane - PÐ3: 5ml 35% DCM/n-hexane \ Cô bằng N;, định mức tới 1ml bằng n-hexane L GC/MS 'đ— |S: Chrysen-d,, Hình 3 Quy trình xử lý mẫu 9.5 Điều kiện phân tích cho thiét bi GC/MS

Mẫu PAHs được phân tích trên thiết bị GC17/MS -QP-ð000 của hang Shimadzu, Nhat Ban, dùng cột tach 14 cOt mao quan DB5 (0,32mm x 30m) với chiều dày lớp phim 0,25 pm cua hang J &W Scientific, My Khi mang He véi téc d6 1,5ml/phut Nhiệt do injector:

Trang 6

300°C, nhiét dé interface: 300°C Chuong trinh nhiét độ của lò: nhiệt

độ đầu cột 50°C, tăng lên 100C với tốc độ 25°C /1phút, sau đó tăng

lên 300°C giữ trong 15 phút với tốc độ 8°C /1phút Định tính các PAH

sử dụng chế độ đo chọn lọc 1on (SIM), nguồn năng lượng 70eV, thế

detector 1,5kV Giới hạn phát hiện của 16 PAHs trong khoảng từ 1,7

— 6,7 ppb

Bảng1 Thời gian lưu mảnh ion của từng cấu tử PAH, giới hạn phát hiện của thiết bị và hiệu suất thu hồi

Giới Nạn Hiệu suất STT Tên chất TT lưu (phút) M/Z phát hạn thu hồi (%) (ng/ml) 1 |Chrysene-d,, (IS) 22,2 240 2_ Naphthalene 5,5 128 2,6 76 3_ lAcenaphthylene 9,3 125 3,4 63 4_ lAcenaphthene 9,8 153 2,1 55 5_ lFluosene 11,3 165 2¬ 81 6 |Phananthsene 14,1 178 2,1 79 7 Anthracene 14,2 178 2,8 69 8 lFluoranthene 17,8 202 1,7 72 9_ |Pyrene 18,4 202 2,5 81 10_ |Benzo(a)anthracene 22,2 228 3,8 78 11 Chrysene 223 228 3,4 70 12_ Benzo(b)fluoranthene 25,4 252 4,3 66 13_ Benzo(k)fluoranthene 25,5 252 5,5 74 14 JPyrene-d12 26,2 264 6,2 82 15_ Benzo(a)pyrene 26,2 252 6,7 74 16_ lIndeno(1,2,3-cd)pyrene 26,2 252 6,7 -° 74 17 |Dibenzo(a,h)anthracene 29,5- 278 6,6 65 18_ Benzo(g,h,|)perylene 30,1 276 5,5 72 2.6 Tinh toan

Sau khi được định tính và định lượng trên thiết bị GC/MS, nồng độ các PAHs trong không khí được tính theo công thức:

Trang 7

C khi ttre HK ===Sse x Vidich cô) Vimau khi) h

Trong đó: V„áu yụy : thể tích khí hút được (mÊ)

Cây : nồng độ tích toán trong dịch chiết (ng/m]) Vạ¿p.¿ : thể tích mẫu trước khi bơm lên GC (m]) h : hiệu suất thu hồi (%)

Cy; :nồng độ cấu tử trong không khí (ng/m°)

3 Kết quả và thảo luận

Kết quả phân tích mẫu không khí tại 43 nút giao thông quan

trọng của Hà Nội cho thấy rằng tại 3 điểm nút giao thông nồng độ các PAH cao hon 100 ng/m? Dac biệt, riêng ở 2 điểm nút giao thông có hàm lượng trong không khí cao nhất là Ngã Tư Sở có tổng nồng độ các PAH là khoảng 182,8 ng/m, và ở Ngã Tư Vọng là khoảng 176,8ng/mô Điều đó cũng rất hợp lí, vì tại hai điểm nút giao thông này được đánh giá là một trong những điểm nút giao thông quan trọng nhất của Hà Nội nối với các tỉnh phía nam, và tập trung một lượng lớn các loại xe cơ giới khác nhau và sự tắc nghẽn giao thông cũng xảy ra hàng ngày tại hai điểm nút giao thông này Điểm nút Nguyễn Chí Thanh - Dé La Thanh (PAHs : 111,8 ng/m?) là ngã tư mới được mở rộng, nối sang

đường mới Liễu Giai nên mật độ xe cô đi lại rất cao Vì vậy nguồn khí thải sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu của các động cơ là

nguyên nhân chính làm cho nồng độ các PAH trong không khí tại các nút giao thông đó cao hơn so với các điểm nút giao thông khác

Tại những khu vực mật độ xe cơ giới tham gia thông ít hơn, nồng độ các PAH vào khoảng 40-70 ng/m° 29 điểm nút giao thông có nồng độ các PAH < 20 ng/m? chủ yếu là những phố nhỏ, có ít phương tiện tham gia giao thông

6 một vài khu vực khảo sát khác, mặc dù mật độ giao thông cũng

rất lớn như khu vực Cầu Giấy, ngã ba Pháp Vân, cầu Hà Đông, đường vành đai nam Thăng Long - Cổ Nhuế, Hoàng Quốc Việt - Bưởi nhưng

nồng độ PAH lại không cao, vì khu vực này không gian thông thoáng hơn các điểm nút giao thông khác, nên làm cho quá trình khuyếch tán

của PAH dễ dàng hơn

Trang 8

Sự khác biệt này càng rõ nét hơn khi so sánh nồng độ tại các

điểm nút giao thông của Hà Nội đều bị ô nhiễm các hợp chất PAH khi so với khu vực rừng Cúc Phương là nơi có môi trường không khí sạch, không bị ô nhiễm bởi các hoạt động của con người Không phát hiện

Wk

Hình 4 Hàm lượng tổng PAHs trong không khí (ng/m”)

Trang 9

Hàm lượng tổng PAHs trung bình tại các điểm nút giao thông của Hà Nội là 26,68 ng/m? (n=43), thay đổi trong khoảng 2,80- 182,80ng/m Trong 16 các cấu tử PAHs được theo dõi, chiếm thành

phần chủ yếu là các chất có từ 5 — 6 vòng Điều này chứng tô các cấu tử có cấu trúc công kềnh và nặng hơn các cấu tử PAH khác nên khả

năng lắng đọng và hấp phụ vào trong các hạt bụi cao hơn Ngoại trừ

Naphthalene chiếm tỉ lệ phần trăm cao nhất, mặc dù phân tử là nhẹ

nhất (trong phân tử có 2 vòng benzen) chứng tỏ đó là một trong những thành phần chính sinh ra trong khí thải của động cơ

ONapthuleae 18.3; B icensphthyiene (1.9) 0 (cenaphthenc i5) BPhenaathrene (3.3) Btnttracenc (49) BHeoranih a lica;o(ajanthee VÀ) — BChrse B0enzatt

BBeavoia) Prrenc (SS: @indensi bại 9) OP bens ofa hjanth 6.93

Hình 5 Tỷ lệ các cấu tử PAHs trong không khí

4 Kết luận

Các PAH trong các mẫu bụi sa lắng đô thị được tách chiết bằng phương pháp chiết siêu âm và được định lượng bằng phương pháp

GC/MS dat hiéu suất thu hồi trung bình là 72%, với độ lệch chuẩn trung bình đạt 5-15%

Kết quả phân tích mẫu thu được tại 43 điểm nút giao thông của Hà Nội cho thấy rằng hầu hết không khí tại các nút giao thông Hà

Nội đều bị ô nhiễm các hợp chất PAH này Đặc biệt tại hai điểm nút

giao thông bị ô nhiễm nặng nhất là Ngã Tư Sở, Ngã Tư Vọng, Nồng độ của Benzo(a)Pyren (BeP) tương ứng tại hai ngã tư đó là 11,58 va

Trang 10

13,40 ng/m?, vuot quá tiêu chuẩn giới hạn cho phép trong không khí

của một số nước trên thế giới là từ 0,1-2ng/m [12]

Những kết quả phân tích này chỉ là những kết quả ban đầu đánh

giá nồng độ các PAH trong không khí tại các điểm nút giao thông ở Hà Nội Cần có những nghiên cứu tiếp theo thời gian tới để có được

những đánh đánh giá về tình trạng ô nhiễm môi trường không khí tại đô thị Hà Nội do các chất gây ung thư như các hợp chất hydro cacbon thơm đa vòng phát thải từ khói của động cơ

Lời cảm ơn

Tập thể nghiên cứu xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành tới

GS Maeda, trường Đại học Osaka Perfecture, Nhật Bản đã giúp đỡ,

truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và cung cấp nhiều trang thiết

bị chuyên dụng cho cho nghiên cứu này Phụ lục

Bảng 3: Kết quả phân tích các PAH trong không khí tại một số

Trang 13

STT Tén chat 37 38 39 40 41 42 43 CP † |Napthalene 1,48 | 0,17 | 49,10} 2,42 | 2,07 0,14 | 39,60 | <0,1 2 |Acenaphthylene 0,19 | 0,16 | 6,04 | 0,32 | 0,42 0,40 2,94 | <0,2 3 |Acenaphthene 1,54 | 0,56 | 2,45 | 1,38 | 0,05 0,51 <0,1 | <0,1 4 |Fluorene 1,74 | 0,21 | 7,41 | 2,76 | 0,07 0,28 3,18 | <0,1 5 _|Phenanthrene 0,89 | 0,28 | 2,09 | 0,13 | 0,16 0,36 7,12 |<0,1 6 |Anthracene 0,85 | 0,50 | 18,65 | 0,90 | 0,16 0,25 8,39 |<0,1 7 |Fluoranthene 1,09 | 0,72 | 1,26 | 0,58 | 0,63 0,85 6,83 |<0,1 8 |Pyrene 1,32 | 0,36 | 4,85 | 0,24 | 0,88 | 026 | 624 |<0,1 9 |Benzo(a)anthre 0,48 | 0,40 | 2,62 | 0,38 | 0,72 1,93 17,42 | <0,2 10 |Chrysene 0,46 | 1,65 | 2,05 | 0,28 | 0,96 0,95 14,72 |<0,2 11 |Benzo(b)Fluoran 1,92 | <0,3 |21,56 | 1,90 | 2,23 0,60 | 25,34 |<0,3 12 |Benzo(k) Fluoran 1,14 | 0,51 | 3,79 | 1,43 | 1,67 0,47 20,18 |<0,3 13 |Benzo(a) Pyrene 0,31 | 2,02 | 13,40] 1,03 | 0,93 0,51 11,58 | <0,3 14 |Indeno(1,2,3-cd)py 0,46 | 1,34 | 5,67 | 1,89 | 2,03 2,99 10,02 | <0,3 15 |Dibenzo(a,h)anth 1,64 | 6,25 | 15,95 | 1,30 | <0,3 1,41 1,80 | <0,3 16 |Benzo(g,h,i)pery 1,22 | <0,3 | 19,92| 1.21 | 4,58 | 1,09 | 7,41 |<0,3 Téng: 16,74 | 15,12 |176,80| 18,14 | 17,56 | 13,00 |182,80| n,d Bảng 4: Các vị trí lấy mẫu khí tại Hà Nội Ký Ký hiệu Địa điểm lấy mẫu hiệu Địa điểm lấy mẫu mẫu mẫu ' Ws Giải Phóng-Nguyễn An Cầu Chui-Gia Lâm Ninh 2 Bến xe Hà Đơng 24 Ơ Chợ Dừa Hai Bà Trưng-Lê Duẩn- 3 Hoàng Hoa Thám-Ngọc Hà 25 _ „ Nguyên Khuyến 4 ; 56 Trương Định-Giải Điện Biên Phủ-Nguyễn Thái Hoc Phóng 5 ; sợ Minh Khai-Nguyễn Nguyễn Chí Thanh-Đê La Thành Khoái B 28 Trần Hưng Đạo-Lê

Cây xăng Trường Chinh-Tôn Thất Tùng Duẩn

7 Phố Huế-Hàm Long 29 Cầu Hà Đông

Phố Huế-Trần Xuân Soạn 30 Liễu Giai-Đội Cấn

9 ; ; 31 peng Diéu-Phan Dinh Tran Khanh Du -Van Kiép Phung

Trang 14

10 Pham Ngoc Thach-Chua Béc-Thai Hà 32 Cho Xanh

11 Khâm Thiên-Lê Duẩn-Nguyễn Thương Hiền 33 Cầu Trung Hòa

12 Hàng Bài-Hai Bà Trưng 34 Giảng Võ-Cát Linh 13 Lạc Trung-Kim Ngưu 35 Lò Đúc-Lê Văn Hưu

Hoàng Quốc Việt-Nam 14 Nguyễn Trãi-Kim Giang 36 Thờng Long

15 Phan Chu Trinh-Trần Hưng đạo 37 Cầu Giấy 16 Hùng Vương-Nguyễn Thái Học 38 Ngã ba Pháp Vân

17 Nam Thăng Long-Cổ Nhuế 39 Nga Tu Vong

, Xuan Thuy-Thang

18 , 40

Trần Khát Trân-Lò Đúc-Kim Ngưu Long

19 Lý Thường Kiêt-Bà Triệu 41 Thái Hà-Tây Sơn

20 Dai Cé Việt-Trần Khát Trân-Phố Huế 3 42 Long Bién

21 | Hoàng Quốc Viét-Budi 43 Ngã Tư Sở 22 Đội Cấn-Ngọc Hà ' 44 Rừng Cúc Phương TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 88

Alasdair H.Neilson PAHs and Related Compounds The handbook of Environment Chemistry 3 J Springer -Verlag, Berlin Heidelberg, New York, 1998

Alasdair H.Neilson PAHs and Related Compuonds The handbook of Environment Chemistry 3 A Springer -Verlag, Berlin Heidelberg, New York, 1998

Alasdair H.Neilson PAHs and Related Compuonds The handbook of Environment Chemistry 3.i Springer -Verlag, Berlin Heidelberg, New

York, 1998

Colin Baird Environment Chemistry W.H Freeman and Company New York 1995

Edited by O Hutzinger Anthropogenic Compounds The Handbook of Environment Chemistry Springer - Verlag,Berlin Heideberg New York 1980 Shimadzu Corporation, Shimadzu GC/MS analysis Clars, Class text, 1995 Yongjan Liu, Lizhong Zhu and Xueyou Shen, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in indoor and Outdoor Air of Hangzhou, China

Trang 15

10

11

12

Junko Oda, Shigeru Nomura, Akio Yasuhara and Takayuki Shibamoto, Mobile

sources of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons in a roadway tunnel

Atmospheric Environment 2001,35, 4819-4827

J Oda, I.Maeda, T.Mori, A.Yasuhara and Y.Saito, The relative proportions of

polycyclic aromatic hydrocarbons and oxygenated derivatives in ccumulated oranic particulates as affected by air pollution sources, Environmental Technology, 1998, 19, 961-976

Paul Fleurat Lessard, Karine Pointet and Marie-France Renou-Gonnord,

Quantitative determination of PAHs in diesel engine exhausts by GCMS

Journal of Chemical Education, 1999, Vol.76 No.7, 962-965

Environmental governance and Analytical techniques: Air pollution and air quality monitoring, The United Nations Univesity, Kyoto, February 1998 Ambient air pollution by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) —- PAH

position paper Annexes, July 17", 2001

Ngày đăng: 12/03/2015, 14:38

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w