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

ĐÁNH GIÁ BAN ĐẦU VỀ CÁC HỢP CHẤT HYDRO CACBON THƠM ĐA VỊNG (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? 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 long been recognized aromatic hydrocarbons as hazardous Some PAHs are known study, the street dust environment to be carcinogenic samples (PAHs) chemicals to man in air were have In this 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 Gidi thiéu chung Hà Nội nằm phía bắc Việt Nam, có tổng diện tích 927,9km? với dân số khoảng gần 3,ỗ triệu người Theo thống kê, 62% dân số có nhu cầu giao thơng thường xuyên Hiện giao thông đô thị chưa đáp ứng nhu cầu lại người dân Hà Nội có khoảng 75 1,7 triệu xe máy 99 nghìn tơ loại (Téng két nam 2001), chưa kể số lượng lớn phương tiện giao thông giới từ tỉnh lân cận tham gia vào giao thông thành phố Đặc điểm bật đường phố Hà Nội đường phố nhỏ, nhiều giao cắt, đường vành đai mở rộng, cầu vượt Hiện tượng ùn tắc giao thông không xảy vào cao điểm ngã ba, ngã tư thành phố mà lúc bên đường có cố Chính vậy, nút giao thơng mật độ phát thải khói động phương tiện giới lớn Người ta tìm thấy nhiều hợp chất gây nhiễm mơi trường khơng khí có khí thải động sử dụng nhiên liệu xăng, dầu Một nhóm chất cảnh báo hợp chất thơm đa vịng (PAHs) khói thải động nguồn phát thải hợp chất vào mơi trường khơng khí [9] Bằng chứng dich té hoc chi rang mật độ nhiễm khơng khí cao khu thị có liên quan tới nguy tăng cao bệnh ung thư phối [2] Điều tiếp xúc với chất gây ung thư hydrocacbon thơm đa vịng sản phẩm khác khí thải xe giới Chính việc phân tích đánh giá lượng vết hợp chất hydrocacbon đa vịng khơng khí điểm nút giao thông Hà Nội cần thiết Hầu PAHs chưa có báo cáo nghiên cứu đánh giá hàm lượng khơng khí Việt Nam, đặc biệt điểm nút giao thông Đây nghiên cứu đánh giá ban đầu hợp chất có khơng khí nút giao thơng quan trọng Hà Nội 16 cấu tử PAHs theo danh sách EPA công bố theo dõi Cùng với mẫu khí lấy Hà Nội, mẫu được lấy rừng Cúc Phương cánh Hà Nội 100 km làm mẫu so sánh Thực nghiệm 2.1 Hố chất Các hố chất (Na;SO, khan) dung mơi (methanol, dichloromethane, n-hexane and acetone) dùng để phân tích PAHs từ mẫu bụi loại tinh khiết Merck, Chất chuẩn gốc PAHs gồm 16 cấu tử don, dang tỉnh thể mua hãng Dr Ehrenstorfer GMBH Co., Germa ny hồ tan dung mơi acetone nồng độ gốc 76 0,5 — mg/ml Nội chuẩn IS (Chrysene - d,,) va Surrogate (Benzo[a]pyrene - d,.) chuẩn bị nồng dé 0,1 mg/ml Giấy lọc Whatman loại GF/F thuéc 16 lon hon 0,7 um (Ø 47 mm) dé giữ lại bụi có kích 2.2 Vị trí lấy mẫu Hình Một số điểm lấy mẫu Hà nội Mẫu khơng khí lấy 43 điểm nút giao thông quan trọng khu vực nội thành Hà Nội Đó khu vực có mật độ xe cộ tham gia giao thơng cao (bản đồ lấy mẫu - hình 1) Để kiểm tra nhiễm bẩn tồn quy trình lấy mẫu phân tích, mẫu lấy khu vực rừng Cúc Phương làm mẫu so sánh (nơi khơng có tham gia phương tiện giao thông hoạt động khác người) Các mẫu khí lấy vào mùa mưa từ tháng đến tháng năm 2002 77 2.3 Lay mau lọc Whatman Các mẫu lấy đúp, mẫu khí lọc qua giấy loai GEF/F (đã hoạt ULVAC, DA-308 Nhật tốc độ dòng 24 l/phút Hai gia cach mat dat 1,5 - m, hóa Bản máy bom 200°C giờ), nhờ máy bơm với công suất 35W, hút khơng khí với bơm đặt song song hút liên tục 12 (từ gid đến sâu trước 19 giờ) Mẫu sau lấy bảo quan tủ lạnh đem phân tích be Giấy lọc Bộ điều khiển tốc độ dòng Máy bơm Đồng hồ đo tốc độ dịng khí Hình Sơ đồ thiết bị lấy mẫu khơng khí 2.4 Xử lý mẫu Để lựa chọn quy trình xử lý mẫu có hiệu kinh tế cao, tiết kiệm thời gian tiêu tốn hố chất, dung mơi, chúng tơi chọn phương pháp chiết siêu âm Chiết siêu âm dùng sóng siêu âm (bước sóng 20Hz) làm thay đổi lực liên kết cấu tử PAH với hạt bụi hấp thụ giấy lọc Với lượng dung mơi thích hợp, cấu tử PAH tách khỏi hạt bụi vào pha dung mơi Quy trình xử lý mẫu phương pháp chiết siêu âm sau: Giấy lọc có chứa bụi cắt nhỏ cho vào ống nhiệm 10 m] có nút đậy, thêm Surrogate Benzo(a)Pyrene-d;;, chiết siêu âm 10ml hỗn hợp dung môi dichloromethane(DCM) n-hexane (1/1 :v/v) 15 phut Lap lại trình chiết lần Dịch chiết sau gộp lại, cô 1m] cho qua cột silicagel LC-S¡ (öð00mg/3m]) hãng Merck Các cấu tử PAHs rửa giải khỏi cột với dung môi 78 nhexane hỗn hợp dung môi DCM/n-hexane qua phân đoạn Dịch rửa giải cô đặc Chrysend;;, định mức Bơm 1ml lên GC/MS dịng khí nitơ, xác 1ml thêm nội chuẩn IS dung mơi n-hexane Giấy lọc có chứa bụi ““— SR: Benzo(a)Pyrene-d.; Chiết siêu âm hỗn hợp DCM/n-hexane: 1/1 \ Cô dịch chiết ml | Cột LC-Si (500mg/3ml) Rửa giải PĐ: - PÐ1: 1ml n-hexane - PÐ2: 5ml 35% DCM/n-hexane - PÐ3: 5ml 35% DCM/n-hexane \ Cô N;, định mức tới 1ml 'đ— |S: Chrysen-d,, n-hexane L GC/MS Hình Quy trình xử lý mẫu 9.5 Điều kiện phân tích cho thiét bi GC/MS Mẫu PAHs phân tích hang Shimadzu, Nhat Ban, dùng (0,32mm x 30m) với chiều dày lớp Scientific, My Khi mang He véi téc thiết bị GC17/MS -QP-ð000 cột tach 14 cOt mao quan DB5 phim 0,25 pm cua hang J &W d6 1,5ml/phut Nhiệt injector: 79 300°C, nhiét dé interface: 300°C Chuong trinh nhiét độ lò: nhiệt độ đầu cột 50°C, tăng lên 100C với tốc độ 25°C /1phút, sau tăng giữ 15 phút với tốc độ 8°C /1phút Định tính PAH lên 300°C chế độ đo chọn sử dụng lọc 1on (SIM), nguồn lượng 70eV, từ 1,7 detector 1,5kV Giới hạn phát 16 PAHs khoảng — 6,7 ppb Bảng1 Thời gian lưu mảnh ion cấu tử PAH, giới hạn phát thiết bị hiệu suất thu hồi Tên chất STT TT lưu (phút) M/Z Giới Nạn phát hạn Hiệu suất thu hồi (%) (ng/ml) 22,2 240 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 |Phananthsene 14,1 178 2,1 79 14,2 178 2,8 69 |Chrysene-d,, (IS) 2_ Anthracene 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 định tính định lượng thiết bị GC/MS, nồng độ PAHs khơng khí tính theo cơng thức: 80 C ttre Vimau khi) Trong đó: HK ===Sse x Vidich cơ) h V„áu yụy : thể tích khí hút (mÊ) Cây : nồng độ tích tốn dịch chiết (ng/m]) Vạ¿p.¿ : thể tích mẫu trước bơm lên GC (m]) h Cy; : hiệu suất thu hồi (%) :nồng độ cấu tử khơng khí (ng/m°) Kết thảo luận Kết phân tích mẫu khơng khí 43 nút giao thơng quan trọng Hà Nội cho thấy điểm nút giao thông nồng độ PAH cao hon 100 ng/m? Dac biệt, riêng điểm nút giao thơng có hàm lượng khơng khí cao Ngã Tư Sở có tổng nồng độ PAH khoảng 182,8 ng/m, Ngã Tư Vọng khoảng 176,8ng/mơ Điều hợp lí, hai điểm nút giao thông đánh giá điểm nút giao thông quan trọng Hà Nội nối với tỉnh phía nam, tập trung lượng lớn loại xe giới khác tắc nghẽn giao thông xảy hàng ngày hai điểm nút giao thơng Điểm nút Nguyễn Chí Thanh - Dé La Thanh (PAHs : 111,8 ng/m?) ngã tư mở rộng, nối sang đường Liễu Giai nên mật độ xe cô lại cao Vì nguồn khí thải sinh q trình đốt cháy nhiên liệu động nguyên nhân làm cho nồng độ PAH khơng khí nút giao thơng cao so với điểm nút giao thông khác Tại khu vực mật độ xe giới tham gia thông hơn, nồng độ PAH vào khoảng 40-70 ng/m° 29 điểm nút giao thơng có nồng độ PAH < 20 ng/m? chủ yếu phố nhỏ, có phương tiện tham gia giao thông vài khu vực khảo sát khác, mật độ giao thông lớn khu vực Cầu Giấy, ngã ba Pháp Vân, cầu Hà Đông, đường vành đai nam Thăng Long - Cổ Nhuế, Hoàng Quốc Việt - Bưởi nồng độ PAH lại khơng cao, khu vực khơng gian thơng thống điểm nút giao thơng khác, nên làm cho q trình khuyếch tán PAH dễ dàng 81 Wk = hs° Sammding sites Hình Hàm lượng tổng PAHs khơng khí (ng/m”) Sự khác biệt rõ nét so sánh nồng độ điểm nút giao thông Hà Nội bị ô nhiễm hợp chất PAH so với khu vực rừng Cúc Phương nơi có mơi trường khơng khí sạch, khơng bị nhiễm hoạt động người Không phát thấy cấu tử PAH Bảng Thành phần cấu tử PAHs điểm nút giao thông Hà Nội + STT | Hợp chất Giá trị trung Khoảng giá trị Phần trăm bình (ng/m°) (ng/m)) (%) Napthalene 4,09