Những hiểu biết chung về VOCs. Thực trạng nghiên cứu về vấn đề ở trên thế giới và Việt Nam

VOC - Volatile Organic Compounds. VOC tạm dịch là hàm lượng hỗn hợp các chất hữu cơ độc hại bay lên trong không khí làm ô nhiễm môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KHOA MÔI TRƯỜNG

-*** -

TIỂU LUẬN

Đề tài: ‘Những hiểu biết chung về VOCs Thực trạng nghiên cứu

về vấn đề ở trên thế giới và Việt Nam.’

Hà Nội, tháng 5 năm 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KHOA MÔI TRƯỜNG

-*** -

TIỂU LUẬN

Đề tài: ‘Những hiểu biết chung về VOCs Thực trạng nghiên cứu

về vấn đề ở trên thế giới và Việt Nam.’

GV: Trần Thị Thanh Thủy

Sinh viên thực hiện: Mai Duy Khánh

Lớp: Địa sinh thái k53

Hà Nội, tháng 5 năm 2011

Các nội dung chính

- Những hiểu biết chung về VOCs

- Thực trạng nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam

I Những hiểu biết chung về VOCs

I.1 VOCs là gì?

VOC - Volatile Organic Compounds VOC tạm dịch là hàm lượng hỗn hợp các chấthữu cơ độc hại bay lên trong không khí làm ô nhiễm môi trường VOC thực chất làcác hóa chất có gốc Carbon, bay hơi rất nhanh Khi đã lẫn vào không khí, nhiều loạiVOC có khả năng liên kết lại với nhau hoặc nối kết với các phần tử khác trong khôngkhí tạo ra các hợp chất mới Một số hỗn hợp có nguồn gốc thiên nhiên, một số kháckhông độc hại lắm Ví dụ: Một quả cam vừa được cắt cũng có thể thải ra không khícác VOC

Tuy nhiên, cụm từ VOC thường dùng để nói đến hỗn hợp các chất hữu cơ độc hại baytrong không khí xuất phát từ các sản phẩm do con người chế tạo, chẳng hạn như cácdung môi toluen, xylene và dung môi xăng thơm lacquer (lacquer thinner) Trong quátrình liên kết để tạo thành lớp sơn, VOC thải ra từ sơn là tổng các hợp chất hữu cơ bayhơi thoát ra từ quá trình sơn, ngoại trừ nước VOC được đo bằng đơn vị Gram/Lít

I.2 Nguồn gốc

I.2.1 Nguồn gốc tự nhiên

Đa số các VOCs phát sinh từ thực vật Ước tính hàng năm có 1150 Tg C (Tg = 10 12

gam) sinh ra từ thực vật.[1] Các thành phần chính là isoprene, isoprene là một thành

phần hydrocarbon dễ bay hơn được thực vật thải ra với số lượng lớn Một dấu hiệucủa chất là mùi phát ra mạnh mẽ từ nhiều loài thực vật Các chất thải từ thực vật bịảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như nhiệt độ, nó quyết định tỷ lệ bay hơi, tăngtrưởng, còn ánh sáng mặt trời quyết định tỷ lệ sinh tổng hợp Phát xạ xảy ra hầu nhưchỉ từ lá, từ các lỗ khí trên lá Một nhóm chất chính của VOCs là tecpen Tecpen lànhóm hydrocarbon không no thường có công thức là (C5H8)n Tecpen và các dẫn xuấtchứa oxi của chúng thường có trong quả, lá, hoa và rễ của thực vật.

I.2.2 Nguồn gốc nhân tạo

Nhiều vật liệu xây dựng như sơn, keo dán, ván tường, và gạch trần phát raformaldehyde, làm cho con người bị kích thích và không thoải mái Formaldehydelượng khí thải từ gỗ là trong khoảng 0,02-0,04 ppm Độ ẩm tương đối cao và nhiệt độcao cho phép phát thải ra nhiều formaldehyde từ nguyên liệu gỗ Formaldehyde làmột khí cay không màu, phát thải chủ yếu là từ các sản phẩm ván ép làm từ hạt nhựaurê kết dính trong các vật liệu xây dựng, từ các thiết bị đốt như đồ gia dụng chạy bằnggas, lò sưởi, những vật dụng trang trí nội thất như bông cách nhiệt, vải, thảm, và vậtliệu trải sàn nhà; sản phẩm giấy và mỹ phẩm Formaldehyde nồng độ thấp trongkhông khí có thể gây kích ứng mắt, mũi và họng, có khả năng gây chảy nước mắt, hắthơi và ho Ở nồng độ cao, nó có thể gây cảm giác buồn nôn và khó thở Cơ quan quốc

tế về Nghiên cứu Ung thư (IARC) phân loại formaldehyde thuộc nhóm chất có thểgây ung thư

Ngoài ra còn có nhiều nguồn VOCs trong các tòa nhà văn phòng, trong đó bao gồmđồ nội thất mới, phủ tường, và thiết bị văn phòng như máy photocopy Công nghiệpsản xuất chất sơn phủ bề mặt, do dùng nhiều dung môi chứa các chất hữu cơ dễ bayhơi đã gây nên ô nhiễm môi trường Năm 1995 châu Âu đã sản xuất và tiêu thụkhoảng 3,5 triệu tấn, tương ứng có 0,1 triệu tấn VOC thải ra Còn trên thế giới hiệnnay lượng sơn tiêu thụ vào khoảng 23 triệu tấn Ở các loại sơn hữu cơ thông thường,

hàm lượng chất rắn chiếm 13%, phần còn lại chủ yếu là VOC tương đương 600 - 840g/l.[2] Cơ thể mỗi chúng ta có một mùi đặc trưng, giống như mỗi ngón tay có một dấuvân riêng, và nó không thay đổi ngay cả khi chúng ta chuyển sang chế độ ăn khác.Giới khoa học biết rằng động vật có vú, như chuột, sóc, hươu và cả con người, có mùi

cơ thể đặc trưng được quy định trong gene Mùi cơ thể giúp chúng nhận ra một cá thểtrong đám đông, thậm chí trong việc tìm bạn tình Mùi cơ thể được quyết định mộtphần bởi các gene đóng vai trò quan trọng đối với hệ miễn dịch và được tìm thấytrong phần lớn động vật có xương sống Thông tin về mùi được truyền khắp cơ thểthông qua các dịch lỏng như nước tiểu và mồ hôi Những dịch lỏng này chứa nhiềuhợp chất hữu cơ dễ bay hơi có khả năng giải phóng mùi Những người từng tập thểthao trong một căn phòng nhỏ và kín có thể cảm nhận được sự tồn tại của các hợpchất hữu cơ dễ bay hơi

VOCs được sinh ra từ các hoạt động sinh hoạt hàng ngày trong gia đình, có trong cácsản phẩm tẩy rửa hay chất làm lạnh Chúng còn có trong công nghệ làm sạch khô củacác nghành công nghiệp Các nghành công nghiệp sử dụng các nguồn nhiên liệu hóathạch tạo ra VOCs trực tiếp từ các sản phẩm như xăng,dầu…hoặc gián tiếp từ các sảnphẩm phụ như khí thải ô tô Con người sản xuất phát thải khoảng 10% mức phát thảicủa tự nhiên,nên việc hạn chế là vô cùng khó khăn

II Thực trạng nghiên cứu vấn đề trên thế giới và Việt Nam

II.1 Trên thế giới

Vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là sự suy giảm chất lượng không khí hiện đang

là mối quan tâm hàng đầu trên thế giới, nhất là tại các quốc gia có nền công nghiệpphát triển Một lượng lớn các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác nhau VOCs được thảivào khí quyển hàng ngày Trong những năm gần đây, ngưỡng cho phép của hàmlượng VOCs trong khí thải đã được giảm xuống rất nhiều nhờ những nỗ lực tích cựccủa thế giới trong việc bảo vệ môi trường Chính phủ các nước đang ngày càng thắt

chặt các quy định liên quan đến hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong các nguồn khíthải ra môi trường

Hoa Kỳ

VOCs là hợp pháp theo quy định tại các luật khác nhau và mã số theo đó họ ban hànhcác quy định Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) quy định VOC trong khôngkhí, nước và đất Các Đạo luật nước uống an toàn thực hiện bao gồm một danh sáchcó nhãn VOCs phải có ghi các chất hữu cơ và được ổn định Ngoài nước uống, VOCsđược quy định tại nước cần xử lý (xử lý nước thải và xử lý nước mưa), chất thải nguyhại, Sở Lao động Hoa kỳ ban về nghề nghiệp của mình và an toàn quản lý sức khỏe(OSHA) quy định VOC tiếp xúc ở nơi làm việc Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi cóchất độc hại sẽ được quy định bởi các Cục An toàn Vật liệu độc hại

Hoa Kỳ hiện nay, lượng VOC có trong sơn được quy định ở cấp liên bang là 250gram/lít, và sẽ là 100 gram/lít sau ngày 01-01-2011 Qua nhiều thập niên, từ năm1975-2009, lượng VOC trong sơn đã giảm dần từ 750 xuống 560 – 450 – 300 – 100 –

50 và mới đây, vào năm 2008-2009 rất nhiều hãng sơn đã thành công trong việc sảnxuất ra những dòng sơn không có VOC

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) là một mối quan tâm chính của Cơ quan Bảo

vệ Môi trường (EPA) và không khí được cảnh báo về sự nguy hiểm trên toàn nước

Mỹ Là một yếu tố tạo nên ozone, một chất gây ô nhiễm không khí thông thường màđã được chứng minh là gây nguy hiểm y tế công cộng Các hợp chất hữu cơ dễ bayhơi sẽ phản ứng với sự có mặt của ánh sáng mặt trời với các oxit nitơ (NOx) để tạothành ôzôn Ozone này có năng lượng thấp kết hợp với các hạt mịn của bụi và các vậtliệu khác và góp phần hình thành sương khói Trong sương mù đó có chứa ozon (O3),alđehyt, peoxyt axetyl nitrat và một lượng nhỏ các chất oxy hóa Phản ứng quang hóahọc dưới tác dụng của nitơ oxit phân hủy dung môi hữu cơ tạo ra những tác nhân oxyhóa:

VOC + ánh sáng + NO2 + O2 —> O3 + NO + CO2 + H2

Ngoài ra trong phản ứng trên ta còn thấy sản phẩm sinh ra còn có cả CO2 loại khí gâyhiện tượng hiệu ứng nhà kính

Trong khi ozone trong không khí phía trên là có lợi, ozone ở mặt đất là hoàn toànngược lại Tầng ôzôn của khí quyển giúp bảo vệ chúng ta khỏi nguy hiểm của tia cựctím mặt trời,tuy nhiên khi chúng ở gần ta thì theo các nghiên cứu EPA nó hoạt độngnhư một chất kích thích phổi, gây ra vấn đề sức khỏe cho tất cả sự sống, bao gồm cả

động vật và thực vật Những nghiên cứu này cho thấy hít thở không khí với nồng độ

ozone trên các tiêu chuẩn chất lượng không khí sẽ gây trầm trọng thêm các triệuchứng của những người bị bệnh phổi và dường như tăng tỷ lệ các mắc bệnh suyễn.Ngoài ra còn có bằng chứng cho thấy kéo dài tiếp xúc với ôzôn gây hại lâu dài đến

mô phổi và cản trở hoạt động của hệ thống miễn dịch

California là tiểu bang đầu tiên ban hành luật hạn chế các nội dung VOC trong sơn vàchất phủ New York, New Jersey, Texas and Arizona đã tham gia California với phápluật khu vực của riêng họ, và dự kiến sẽ sớm có các tiểu bang khác cùng tham gia.Theo truyền thống, các quy tắc môi trường của California đã đặt ưu tiên cho các quy

định liên bang, cũng như những người của các quốc gia khác EPA hiện đang thamgia trong một quá trình đàm phán điều tiết để phát triển một quy định VOC quốc gia

mà sẽ có hiệu quả trong tất cả các nước

California Board (CARB) và một số tiểu bang phía đông bắc là thành viên của Ủy banGiao thông vận tải Ozone (OTC) hiện nay quy định về VOC cấp nhiều sản phẩm tiêudùng,với mục tiêu cải thiện chất lượng không khí Sản phẩm tiêu dùng được địnhnghĩa rất rộng rãi trong các quy định này và bao gồm cả thương mại và tổ chức nhiềusản phẩm bao gồm sản phẩm chăm sóc xe, ngoài các sản phẩm gia dụng hiện nay.California đã được điều chỉnh VOC nội dung người tiêu dùng trong một số sản phẩmtrong nhiều năm Ngược lại VOC quy định tại các bang miền đông bắc có hiệu lực

vào năm 2005 Các quy tắc áp dụng cho các VOC là 350 gam / lít

EPA Hoa Kỳ ban hành luật mới liên quan đến những giới hạn về các hợp chất hữu cơdễ bay hơi (VOC) cho các kiến trúc và bảo dưỡng công nghiệp (AIM) ngành côngnghiệp Các luật này đã được ghi vào Sổ đăng ký Liên bang vào tháng 11,1998 vàhiệu lực vào ngày 13 Tháng 9, 1999

California Giới hạn VOC mới 12/31/08 (12/31/09 cho sản phẩm đăng ký EPA)

Danh mục sản phẩm Giới hạn VOCs(% trọng lượng VOCs)Chất kết dính: Xây dựng, Panel và Tầng

Che

7

Anti-Static sản phẩm: Thuốc 80

Phòng tắm và làm sạch Tile: Non-Thuốc 1

Cân các loại phanh 20

Bộ chế hòa khí hoặc nhiên liệu khí Máy

phun Intake

20

Thuốc khử trùng: Thuốc 70

Thuốc khử trùng: Non-Thuốc 1

Bảo trì sản phẩm nội thất: Non-Sol khí,

trừ dán / rắn

3

Mục đích chung Cleaners: Aerosol 8

Mục đích chung Degreasers: Aerosol 20

Tinh bột giặt là / Định kích thước / Vải

Finish sản phẩm

4.5

Máy giặt: Non-Sol khí bao gồm máy bơm

xịt và các chất lỏng

Nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằng: Một số hóa chất được tìmthấy trong những dòng sơn không tốt đã gây tác hại xấu đến thai nhi Con người dễ bịdị ứng, đau đầu, chóng mặt, nhức mắt, khó thở khi vừa tiếp xúc với các loại sơn đó.Theo báo cáo của của Hiệp hội các bệnh về phổi ởMỹ (American Lung Association),VOC có thể gây khó chịu mắt và da, các vấn đề liên quan đến phổi và đường hô hấp,gây nhức đầu, chóng mặt, các cơ bị yếu đi hoặc gan và thận bị hư tổn Do vậy, mốiquan tâm về an sinh, sức khỏe ngày càng tăng cao của xã hội đã tác động đến ngànhxây dựng, tạo nên một xu hướng mới mang ý nghĩa vươn tới một “ngôi nhà xanh –green building”

Ảnh hưởng của sự tiếp xúc với các dung môi hữu cơ trong không khí trên sức khỏe và các phương thức tự bảo vệ:

- Không khí trong nhà:

Môi trường trong nhà có khoảng 100 hợp chất hữu cơ bay hơi từ nhiều nguồn khácnhau như vật liệu xây dựng, đồ đạc, mỹ phẩm, chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu Quần áogiặt khô có thể còn chứa dư lượng dung môi Nhiều hợp chất hữu cơ bay hơi có thểgây nghiện và dẫn đến làm suy nhược hệ thần kinh TƯ gây kích ứng cho mắt, mũi vàhọng, gây nhức đầu, choáng váng, rối loạn thị giác và nhiều tổn hại khác Nhiều hợpchất hữu cơ bay hơi đo được trong nhà có khả năng gây ung thư cho người và độngvật

Cuộc nghiên cứu Total Exposure Assessment Methodology (TEAM) năm 1985 của

Cơ quan Bảo vệ Môi Sinh Hoa Kỳ (US Environmental Protection Agency=EPA) đãthay đổi cách đánh giá về phẩm chất của không khí mà chúng ta hít thở trong nhà.Bản nghiên cứu này cho thấy sự tiếp xúc quan trọng nhất của mỗi cá nhân với nhữngchất hữu cơ dễ bay hơi không phải do ở không khí bên ngoài trời như chúng ta thườngnghĩ mà chính là do không khí trong nhà ! EPA đã theo dõi sự hiện diện của 20 loạiVOCs (thường là những dung môi hữu cơ) trong không khí bên trong nhà, ngoài trời,không khí hít thở và không khí bao quanh từng cá nhân nơi 780 người Không khí baoquanh từng cá nhân được ghi nhận bằng cách đặt những hệ thống thu hút mẫu trênquần áo của người đó: không khí này cho thấy có sự tiếp xúc rất cao với 11 loạiVOCs, nồng độ hóa hất trong không khí này cao hơn rất nhiều so với không khí ngoàitrời Các hợp chất hữu cơ bay hơi thường gặp trong mẫu hơi thở: Chloroform, 1,1,1-Trichloroethane,Benzene,tetrachloride,Carbon,Trichloroethylene,Tetrachloroethylene,Styrene, m,p-Dichlorobenzene, Ethylbenzene, o-Xylene, m,p-Xylene

Những hợp chất thường gặp nhất là: paradichlorobenzene (chất tẩy mùi), styrene(nhựa plastic, bọt cao-su=foam rubber, chất độn bảo vệ nhiệt độ =insulation),tetrachloro ethylene (dùng trong tẩy-giặt khô =dry cleaning), vinylidene chloride(nhựa plastic), xylene (sơn), benzene và ethlbenzene trong xăng-dầu Các nồng độ nàycao hơn trong khí hít thở của những người hút thuốc (so với người không hút), điềunày phù hợp với các nghiên cứu cho rằng hút thuốc gây sự tồn đọng các hóa chất hít

vào trong tế bào phổi Các ghi nhận khác cho thấy nồng độ benzene, xylene vàtetracholoethylene trong mẫu thử cá nhân, tăng cao hơn, mỗi khi người này ghé trạmxăng hay đến tiệm giặt dry clean Công nhân làm việc tại tiệm giặt, dĩ nhiên có nồngđộ hóa chất hít thở cá nhân, cao hơn là khách hàng, tuy nhiên những công nhân nàycũng còn mang tetrachloroethylene (hay perchloroethylene) về nhà theo quần áo, tóc

và hơi thở trong phổi! Nồng độ tetrachloro ethylene trong nhà của những công nhânlàm nghề dry-clean ở mức cao đáng kể, đưa đến tình trạng có thể bị nhiễm độc củanhững người cùng sống chung trong nhà!

Các nghiên cứu trước đó, khi đối chiếu với nghiên cứu TEAM, đều cho thấy nhữngkết quả tương đối ổn-định nơi 800 nhà được đo không khí Tất cả đều cho thấy nồngđộ các hóa chất trong số 40 loại VOCs nghiên cứu đều ở mức độ cao hơn bên trongnhà so với không khí bên ngoài, có khi gấp 10 lần Nguồn gốc của các hóa chất độchại này có thể là từ vật liệu xây cất, bàn ghế trong nhà, quần áo dry-clean, thuốc lá,xăng dầu, chất tẩy rửa Ngoài ra các kết quả còn ghi nhận những người đã từng bịnhiễm độc khi tiếp xúc với các hóa chất trước đó, nếu sau này tiếp xúc lại thì phảnứng sẽ gia tăng hơn nhiều! Các chất biến dưỡng từ dichlorobenzene được tìm thấytrong nước tiểu của 96 % trẻ em tại Arkansas và trong 98% mẫu thử nơi 1000 nguời

(chọn một cách may rủi) trong toàn Hoa Kỳ (Arch Environ Health No 50-1995) [4]

- Nồng độ cao của các hóa chất độc hại kể trên trong không khí bên trong nhà

có thể do ở hai yếu tố:

+ Thứ nhất: Do ở hậu quả của cuộc 'khủng hoảng xăng-dầu' trong những năm 70, kỹthuật xây cất nhà cửa tại Hoa Kỳ thay đổi, tập trung vào việc tìm cách làm nhà thậtkín, để tiết kiệm năng lượng Nhà được xây cất với mục đích giảm thiểu tối đa sự traođổi không khí giữa trong nhà và bên ngoài, để bớt dùng năng lượng cần thiết để giữnhiệt độ không thay đổi Hău quả là những nhà mới xây giữ lại nhiều hóa chất VOCshơn những nhà cũ, vốn thông thoáng hơn!