hiện trạng ,phương pháp phân tích PAHs trong không khí

PAHs có khả năng lan truyền đi rất xa trong môi trường. Nhiều sản phẩm phản ứng của chúng trong không khí có độc tính cao hơn bản thân PAHs. Con người có thể bị nhiễm PAHs thông qua thức ăn, nước uống, khí thở, hoặc trực tiếp tiếp xúc với các vật liệu có chứa PAHs

Nhận xét của GVHD

Nhận xét của GV phản biện

Lời cảm ơn

Ngành môi trường là một ngành học vô cùng thú vị giúp chúng em hiểu thêm đượcnhiều điều về môi trường sống quanh ta.Dưới sự chỉ dẫn của thầy Nguyễn Ngọc Vinh chúng em đã hoàn thành đồ án “ Nguồn gốc , tính chất,hiện trạng ô nhiễm và phương pháp phân tích PAHs trong môi trường không khí’’

Với lòng biết ơn sâu sắc ,nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn :

• Cảm ơn Viện KHCN & QLMT đã cho chúng em có cơ hội được học tập ,rèn luyện

và nghiên cứu các vấn đề về môi trường ,cảm ơn quý thầy cô đã dồn sức mình vào công cuộc truyền đạt những tri thức quý báu cho tất cả chúng em

• Cảm ơn gia đình,bạn bè luôn bên cạnh ủng hộ và giúp đỡ chúng em

• Cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Vinh , người đã luôn đồng hành và hỗ trợ chúng em nhiệt tình trong suốt quá trình làm đồ án đến tận ngày hôm nay ,cảm ơn thầy đã không quản mệt nhọc chỉ bảo cho chúng em trong các buổi thảo luận ,nhờ có thầy

mà đồ án cơ sở ngành của chúng em được hoàn thiện hơn nữa

Vì là lần đầu tiên thực hiện đồ án cơ sở ngành nên chúng em còn hơi bỡ ngỡ,lượngkiến thức còn hạn chế nên tránh được một số sai sót ,chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô

Chúng em chúc quý thầy cô luôn may mắn và thành công trong sự nghiệp giảng dạy cũng như trong cuộc sống

MỤC LỤCMỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC VIẾT TẮT

PHẦN MỞ ĐẦU……… 1

1.Lí do chọn đề tài……… …… 1

2.Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu……… 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 2

4.Nội dung nghiên cứu……… ……… 2

5.Ý nghĩa của nghiên cứu……… ……… 2

PHẦN NỘI DUNG……… ……… 3

Chương 1.Tổng quan về PAHs……… … 3

1.1.Tính chất của PAHs……… ………… 3

1.1.1.Lý tính……… 3

1.1.2.Hoạt tính hóa học……… ……… 6

1.2.Nguồn gốc phát sinh PAHs trong môi trường……… 7

1.2.1.Nguồn tự nhiên……… 7

1.2.2.Nguồn nhân tạo……… …… 8

1.2.3.Phát tán PAHs trong môi trường……… 9

1.3 Tác động của PAHs đến con người và hệ sinh thái………10

1.3.1 Độc tính đối với con người……… ……….10

1.3.2 Đối với hệ sinh thái……… ….12

1.3.2.1.Sinh vật nước……… 12

1.3.2.2 Sinh vật trên cạn………13

Chương 2.Phương pháp phân tích PAHs trong môi trường không khí………15

2.1.Giới thiệu chung các phương pháp phân tích PAHs……….15

2.1.1.Sắc ký lớp mỏng (TLC)………15

2.1.2 Sắc ký khí (GC)……….15

2.1.3.Sắc ký lỏng cao áp (HPLC)……… 16

2.2.Kỹ thuật sắc kí lỏng cao áp (HPLC) ……….17

2.2.1 Nguyên lý chung……….17

2.2.2 Ưu và nhược điểm của phương pháp……… 17

2.2.3 Các bước phân tích PAHs……… 17

2.2.3.1 Chuẩn bị mẫu ……… ………… 19

2.2.3.2 Chất màng lọc và lớp hấp phụ rắn……… … ……… 20

2.2.3.3 Chiết phần ngưng……….20

2.2.3.4 Cô đặc phần chiết……… 20

2.2.3.5 Chuẩn bị cột……… 21

2.2.3.6 Sắc ký cột……… 21

2.2.3.7 Làm sạch mẫu……… 22

2.2.3.8 Phân tích mẫu……… 22

2.2.3.9 Tính toán………

Chương 3: Hiện trạng ô nhiễm PAHs trong môi trường không khí……… 28

3.1.Nguyên nhân gây ra ô nhiễm PAHs trong không khí……… 28

3.2.Hiện trạng ô nhiễm của PAHs trong không khí………29

3.3.Các biện pháp khắc phục ô nhiễm PAHs trong môi trường không khí………….32

KẾT LUẬN………

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

PHỤ LỤC………

DANH MỤC HÌNH

STT TÊN MỤC TRANG

1 BẢNG 1.1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA PAHs

2 BẢNG 1.2 CHU KỲ BÁN HỦY CỦA PAHs PHÂN QUANG

TRONG ĐIỀU KIỆN KHÔNG KHÍ MÔ PHỎNG

3 BẢNG 1.3 KHẢ NĂNG GÂY UNG THƯ,GÂY ĐỘT BIẾN CỦA

DANH MỤC VIẾT TẮT

PAHs : các hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng( Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)TEF: hệ số độc tố tương đương (Toxic Equivalent Factor )

HPLC: phương pháp sắc ký lỏng cao áp (High Pressure Liquid Chromatography)

GC/MS: Sắc ký khí ghép khối phổ (Gas Chromatography/Mass Spectometry )

GC : Sắc ký khí (Gas Chromatography)

MS : khối phổ (Mass Spectometry)

SIM:chế độ ion chọn lọc (Selected Ion Monitoring )

TLC: Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography)

FID : đầu dò ion hóa ngọn lửa (Flame Ionization Detector)

ECD: Đầu dò cộng kết điện tử (Electron Capture Detector)

PTN : Phòng thí nghiệm

PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lí do chọn đề tài

Hydrocarbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAHs) là mộtnhóm hợp chất ô nhiễm nguy hiểm do chúng có độc tính cao và có mặt nhiều trongmôi trường không khí PAHs có thể được phát thải vào môi trường khí từ những quátrình tự nhiên như núi lửa, cháy rừng Tuy nhiên các nguồn chủ yếu của PAHs trongmôi trường là do hoạt động của con người gây ra [1] Chúng là sản phẩm của quátrình cháy không hoàn toàn hoặc nhiệt phân các hợp chất hữu cơ như dầu mỏ, than đá,

gỗ, chất thải rắn… và một số quá trình công nghiệp như sản xuất nhôm, thép, quátrình đúc

PAHs là nhóm hợp chất hữu cơ độc hại đối với sức khỏe con người Rất nhiềuPAHs là những chất gây ung thư và gây đột biến gen [2] Con người có thể bị nhiễmPAHs qua thức ăn, nước uống, khí thở hoặc trực tiếp tiếp xúc với vật liệu có chứaPAHs Thêm vào đó, nhiều sản phẩm phản ứng của PAHs trong không khí có thể cóđộc tính cao hơn PAHs Như vậy, vấn đề xử lý PAHs trong khí thải cũng như kiểmsoát các nguồn thải phát sinh ra PAHs rất cần được quan tâm

Tuy nhiên các phương pháp xử lý PAHs trong khí thải còn rất hạn chế, biện phápchủ yếu vẫn là kiểm soát tại nguồn để giảm phát thải Nhằm nâng cao nhận thức vàhiểu biết về các hợp chất ô nhiễm hữu cơ nói chung và PAHs nói riêng cũng như rènluyện bước đầu các kỹ năng cần thiết cho việc học tập và nghiên cứu nhóm chúng em

đã chọn đề tài “ Nguồn gốc, tính chất, hiện trạng ô nhiễm và phương pháp phân tích PAHs trong môi trường không khí” để làm báo cáo đồ án cơ sở ngành.

2.Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

- Mục đích :

Đề tài này được thực hiện với mong muốn :

1.Hiểu rõ về nguồn gốc, tính chất và tác hại của PAHs đối với con người và môi

2 Hiện trạng ô nhiễm PAHs trong không khí hiện nay

3.Tìm hiểu các phương pháp phân tích PAHs trong không khí và đánh giá phươngpháp phân tích phổ biến nhất trong các PTN tại Việt Nam

3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng : PAHs trong không khí

-Phạm vi nghiên cứu : trong môi trường không khí

4.Nội dung nghiên cứu

Tìm hiểu tính chất lí hóa và hoạt tính hóa học của PAHs.

Sự ảnh hưởng PAHs đến sức khỏe con người ,hệ sinh thái.

Nghiên cứu phương pháp phân tích PAHs trong không khí bằng HPLC.

5 Ý nghĩa của nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu , chúng em được hiểu biết rõ và sâu hơn về nguồn gốc , tínhchất của các hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng Nhìn nhận được hiện trạng ô nhiễmPAHs hiện nay trong môi trường không khí Tổng hợp, so sánh và đánh giá các phươngpháp dùng để phân tích hàm lượng PAHs có trong không khí và nêu được các phươngpháp ứng dụng phổ biến nhất hiện nay

Có hàng trăm PAHs riêng rẽ có thể được phát thải vào môi trường không khí.Các PAHs này thường tồn tại trong không khí ở dạng hỗn hợp phức tạp Người ta đãnghiên cứu và đã xác định được hơn 100 PAHs có trên bụi trong không khí và khoảng

200 PAHs có trong khói thuốc lá [1] Trong số các PAHs có 18 PAHs được quan tâmnhiều nhất vì chúng có độ độc cao hơn các PAHs khác và chúng có mặt nhiều trongkhông khí Cấu trúc của một số PAHs thường gặp được trình bày ở hình 1.1 ( theo cơquan bảo vệ môi trường Mỹ -EPA)

Hình1.1.Cấu trúc của một số PAHs tiêu [1]

PAHs đều tồn tại ở dạng rắn ở nhiệt độ phòng và có mùi Chúng có áp suất hơp thấp và

có xu hướng giảm dần theo chiều tăng của khối lượng phân tử Đặc tính này ảnh hưởngtới sự hấp phụ của PAHs trên pha bụi trong không khí Áp suất hơi tăng lên một cách rõrệt theo nhiệt độ không khí và điều này cũng ảnh hưởng tới hệ số phân bố PAHs giữapha bụi và pha khí Ngoài ra PAHs còn có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao.Ngoại trừ naphtalen, các PAHs rất ít tan trong nước và độ hòa tan giảm theo chiều tăngkhối lượng phân tử Tuy nhiên chúng tan tốt trong các dung môi hữu cơ và ưa chất béo

Hệ số cân bằng octan- nước tương đối cao (Kow ) Thông thường PAHs hấp thụ yếu tiahồng ngoại có bước sóng nằm trong khoảng 7-14μm [2] Một số tính chất vật lí của cácPAHs được cho trong bảng 1.1

Tên gọi CTPT Phân tử

lượng

nóng chảy(oC)

Nhiệt độ sôi (oC)

Độ hòa tantrong nước

(23oC)Benzo[b]fluoranthene C20H12 252 Không màu 168,3 481 1,2Benzo[k]fluoranthene C20H12 252 Vàng nhạt 215,7 480 0,76

Dibenzo(a,h)anthracen C22H14 278 Không màu 266,6 524 0,5

(27oC)Benzo[g,h,i]perylene C22H12 276 Vàng nhạt 278,3 545 0,26

Hình 1.2 Phản ứng cộng của Anthrancene [25]

Phản ứng oxy hóa bởi oxy không khí với xúc tác bởi ánh mặt trời xảy ra chậm

Sự oxy hóa bằng ánh sáng là một phản ứng quan trọng trong quá trình phân hủyPAHs Những phản ứng này gây ra bởi oxygen đơn hoạt nguyên tử (O), gốc OH,ozon và những chất tương tự trong môi trường Hai tác nhân chính trong môi trườngkhông khí đô thị là gốc hydroxyl (OH) và ozon , ngược lại oxygen đơn nguyên tử trởnên chiếm ưu thế hơn trong tiến trình hóa học phân hủy PAHs trong môi trường nước[23] Những phản ứng này sinh ra hợp chất oxy hóa phát tán ra khí quyển và hấp thụtrên các hạt bụi Nhiều hợp chất quinon bao gồm cả BaP -1,6; -3,6; -6; 12 dione đãtìm thấy trong bụi không khí đô thị và được xem là sản phẩm của quá trình quang

Tối + ozon (0,2ppm)

Nhiều PAHs biến đổi trong nước do ảnh hưởng của ánh sáng, nhưng oxygen đơnnguyên tử cũng đóng vai trò quan trọng trong những phản ứng này Sản phẩm của phảnứng ozon hóa trong dung dịch nước cũng có thể được đặc biệt quan tâm do việc sử dụngozon làm sạch nước thải Thời gian tiếp xúc ngắn cũng đủ loại bỏ một phần đáng kểPAHs hiện diện trong dung dịch [27] Do sự tham dự của phản ứng quang hóa, cần thiếtphải bảo quản mẫu khỏi ánh sáng, các phản ứng hình thành dẫn xuất với NOx tạo thànhNitro – PAHs sẽ gây nguy hiểm hơn nhiều.

1.2.Nguồn gốc phát sinh PAHs trong môi trường

PAHs có thể được phát thải vào không khí từ 2 nguồn: nguồn tự nhiên và nguồn dohoạtđộng của conngười

1.2.1.Nguồn tự nhiên

PAH có thể được phát thải từ các quá trình tự nhiên như núi lửa phun, quá trình hìnhthành đá, tạo trầm tích, cháy rừng…[2] Trong nhiều khu vực, cháy rừng và núi lửaphun là hai nguồn tự nhiên chính phát thải PAHs vào môi trường Tại Canada, mỗinăm cháy rừng phát thải khoảng 200 tấn PAHs và núi lửa phun phát thải khoảng 1,2 –1,4 tấn benzo[a]pyrene[1]

Hàm lượng trung bình của PAHs trong dầu thô là 2,8% [26] Những vụ tràn dầu vàhoạt động khai thác chế biến dầu mỏ là nguồn chủ yếu phát sinh PAHs trong môitrường nước

Quá trình đốt cháy các chất hữu cơ tạo ra PAHs và phát tán vào môi trường qua bụithải hoặc cặn dư.PAHs còn có thể được hình thành tự nhiên bằng nhiều hình thức:nhiệt phân các chất hữu cơ ở nhiệt độ cao, sự trầm tích các chất hữu cơ ở nhiệt độ vừa

và thấp để hình thành nhiên liệu,và từ quá trình tổng hợp sinh học trực tiếp từ vi khuẩn

và thực vật

PAHs có thể được tổng hợp từ sinh vật.Nhiều hợp chất dạng này tương tự như PAHs

vì chúng có chứa những nhóm thế oxygene, nitrogene, hoặc lưu huỳnh

Theo tính toán, tổng lượng PAHs sinh ra do phiêu sinh thực vật biển lên đến 2.700tấn/năm [26].

1.2.2 Nguồn do hoạt động của con người

Đây là nguồn chủ yếu phát thải PAHs vào không khí Nguồn thải này có thể gồm cácdạng chính sau:

- Quá trình sản xuất và sử dụngPAHs

Phát thải PAHs từ quá trình này là không đáng kể Chỉ một số ít PAH được sản xuất

vì mục đích thương mại bao gồm: naphtalen, axenaphten, floren, antraxen,phenantren, floranthen, và pyren Các PAHs này được dùng để sản xuất thuốc nhuộm,chất mầu, sản xuất các chất hoạt động bề mặt, chất phân tán, chất thuộc da, thốc trừsâu, một số dung môi, nhựa, chất dẻo…Trong đó, sản phẩm công nghiệp quan trọngnhất là naphtalen Nó được sử dụng trực tiếp làm chất chống gián Các sản phẩmPAHs trên có thể được tách ra từ quá trình chế biến than, chủ yếu là nhựa than đá.Naphtalen có thể được phân tách từ sự nhiệt phân cặn dầu, olefin…[1]

- Quá trình sản xuất và sử dụng các sản phẩm của than đá và dầu mỏ

Quá trình chuyển đổi than đá (quá trình hóa lỏng và khí hóa), tinh chế dầu, tẩmcreozot, nhựa than đá, nhựa rải đường từ các nhiên liệu hóa thạch có thể phát sinh ramột lượng đáng kể PAHs

- Quá trình cháy không hoàn toàn

Bao gồm các nguồn đun nấu, sưởi ấm trong hộ gia đình sử dụng nhiên liệu than đá,than tổ ong, gỗ, mùn cưa, than hoa; các nguồn công nghiệp, nguồn giao thông…Trong

đó các quá trình công nghiệp bao gồm: sản xuất điện đốt than, dầu; lò đốt rác thải;sản xuất nhôm (quá trình sản xuất cực anot than từ cốc hóa dầu mỏ và dầu hắc ín); sảnxuất thép và sắt; đúc…Nguồn giao thông sử dụng nhiên liệu xăng và dầu diesel đónggóp một phần quan trọng vào sự phát thải PAHs vào không khí

Lượng PAHs được phát thải vào không khí từ các dạng nguồn này dao động rất lớn, và phụ thuộc vào một số yếu tố như loại nhiên liệu, điều kiện đốt, và các biện pháp kiểm soátđược ứng dụng.

Tại Bắc Kinh (Trung Quốc), khói thải giao thông, đặc biệt là khói phát sinh từ

xe sử dụng động cơ diesel, và khói từ bếp lò đốt than trong hộ gia đình là những

nguồn đóng góp chính vào nồng độ PAHs ở đây [5] Còn ở Mexico kết quả thu được cho thấy khói thải từ giao thông và từ lò đốt gỗ, đốt rác là các nguồn quan trọng phát sinh PAHs [21] Kết quả nghiên cứu về hệ số phát thải PAHs của một số chất đốt

thường được sử dụng tại Việt Nam được trình bày trong Bảng 1.2 Từ bảng này cho thấy hệ số phát thải PAHs của mùn cưa > gỗ > than tổ ong > than đá > than hoa [3]

1.2.3.Phát tán PAHs trong môi trường

Hầu hết PAHs hiện diện trong môi trường được hình thành từ các quá trình đốtcháy các chất hữu cơ không hoàn toàn ở nhiệt độ cao Hoạt động sinh hoạt và côngnghiệp liên quan đến quá trình hình thành PAHs PAHs thường không tồn tại riêng lẻtrong không khí được mà hấp thu trên các hạt bụi lơ lửng có kích thước trung bình

lớn hơn 10 m [28].70-90% PAHs kết hợp với bụi ở kích thước hô hấp (<5 m).Trong môi trường nước, PAHs phát tán qua các con đường chính sau: tổng hợp sinhhọc, tràn hoặc rò rỉ nhiên liệu, xả nước thải sinh hoạt và công nghiệp,trong đó , tràndầu là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến của ô nhiễm PAHs trong môi trường nước Khóithải từ các hoạt động sinh hoạt và công nghiệp thường có chứa PAHs Vì tính chấtkhông ưa nước và độ hòa tan trong nước thấp, PAHs hấp thụ trên bụi và trên bề mặtchất rắn Điều này giải thích tại sao lượng PAHs phát tán vào môi trường phụ thuộcvào khoảng cách nguồn và gần như theo hàm logarit [28] Hầu hết PAHs đi vào môitrường nước được khoanh vùng ở sông, cửa sông hoặc vùng biển duyên hải Vì khảnăng PAHs trong nước bị quang hóa thấp hơn trong không khí nên khả năng tồn tạinhiều hơn Khi vào môi trường nước, PAHs nhanh chóng bị hấp phu trên các hạt vật

chất và tích lũy trong bùn đáy PAHs khá ổn định và tồn lại lâu một khi đã kết hợpvới bùn lắng – môi trường yếm khí, nghèo oxy, do đó nồng độ PAHs thường caotrong bùn lắng.

Quá trình bay hơi nước mặt, quá trình quang hóa, oxy hóa hóa học, sự trao đổichất của vi khuẩn,…có thể góp phần loại bỏ PAHs ra khỏi môi trường nước

1.3 Tác động của PAHs đến con người và hệ sinh thái

1.3.1 Độc tính đối với con người

PAHs có khả năng lan truyền đi rất xa trong môi trường Nhiều sản phẩm phản ứng của chúng trong không khí có độc tính cao hơn bản thân PAHs Con người có thể bị nhiễm PAHs thông qua thức ăn, nước uống, khí thở, hoặc trực tiếp tiếp xúc với các vật liệu có chứa PAHs Trong không khí, gần 90% PAHs nằm trên bụi PM10 nên chúng dễ đivào và lắng đọng ở trong phổi [7] Tác động của PAHs đến sức khỏe của con người phụ thuộc chủ yếuvào số lượng hoặc nồng độ PAHs tiếp xúc, cũng như độc tính tương đối củacác PAHs [18]

Các PAHs thường gây hại khi tiếp xúc với liều lượng nhỏ trong một thời giandài [20] Rất nhiều PAHs là những chất gây ung thư và gây đột biến gen Ngoài ra PAHscòn có thể gây tổn thương cho da, dịch cơ thể, sức đề kháng…Khả năng ung thư của mộtPAHs có thể được biểu thị qua hệ số độc tương đương của nó (Toxic Equivalent Factor -TEF) Trong đó hệ số độc tương đương biểu thị khả năng gây ung thư tương đối củamột PAHs so với benzo[a]pyrene Những PAHs trong phân tử có 2 đến 3 vòng benzenthì khả năng gây ung thư và đột biến gen thường rất yếu Chỉ những PAHs có 4 đến 5vòng thơm trở lên mới bắt đầu xuất hiện khả năng gây ung thư và đột biến gen mạnh.Tuy nhiên hoạt tính ung thư thường chỉ tập trung vào các PAHs có 4, 5, 6 vòng thơm.CácPAHs có cấu trúc phân tử góc cạnh có hoạt tính ung thư nguy hiểm hơn cấu trúcthẳng hoặc cấu trúc dày đặc [7] Khả năng gây ung thư, đột biến gen của các PAHsđược tóm tắt qua bảng 1.3

Bảng 1.3 Khả năng gây ung thư, gây đột biến của các PAHs [1]

PAH

Khả năng gây đột biếngen

Khả năng gây ung thư

Hệ số độc tươngđương

+ Hấp thụ và tích tụ bới các thuỷ sinh

Các thuỷ sinh có khả năng tích tụ PAHs từ môi trường xung quanh, thức ăn và bùnlắng PAHs phóng thích từ các mô của những sinh vật bị ô nhiễm có thể ở dạng thủ độnghoặc chủ động

Các vi tảo nhanh chóng tích tụ các PAHs ở nồng độ cao, nhiều nhất hấp thu qua bềmặt tế bào Tuy nhiên quá trình phóng tích PAHs trở lại môi trường nước là đáng kể.Động vật thân mềm tích tụ PAHs từ môi trường nước nhiều hơn và giữ lại các động vậtbiển khác do khả năng chuyển hoá PAHs thiếu hoặc thấp Hầu hết cá thể chuyển hoá vàbài tiết PAHs thậm chí còn nhiều hơn loại giáp xác,loài được xem là khả năng hấp thu và

Ở cá hơn một nữa PAHs vào hệ thống tiêu hoá bị giữ lại Hầu hết lượng đưa vàođược tích tụ trong gan Các chất chuyển hoá qua máu đến cơ quan khác rồi tích tụ trong

mỡ và các mô

Các nhân tố sinh học nội sinh như kích thước, mức dinh dưỡng, thành phần cơ thể,tuổi và giới cùng các yếu tố vật lí ngoại sinh như độ mặn và nhiệt độ có thể ảnh hưởngđến khả năng thu nhận và thải hồi PAHs của các thuỷ sinh Rất nhiều PAHs đi vào nước

và lắng dưới trong dạng bùn đáy Các sinh vật đáy tích tụ PAHs lại ít được quan tâm mặc

dù đó sẽ là con đường PAHs tách ra khỏi bùn vào chuỗi thức ăn Sự tích luỹ sinh học củacác sinh vật biển có thể cũng gây hại đến sức khoẻ của những loài ăn sinh vật đáy, baogồm cả con người

+ Độc tính

Thông thường, đặc tính của các hydrocarbon có liên quan đến các tính chất như độhoà tan nước,chỉ số octan/nước Độc tính cấp của các hydrocarbon thơm đối với thuỷ sinhgia tang theo trọng lượng phân tử, mặc dù mối liên hệ đó không hoàn toàn tuyệt đối.PAHs là chất độc cấp đối với sinh vật biển ở nồng độ 0,2-10ppm theo trọng lượng cơ thể.Nồng độ cao hơn, hầu hết PAHs là chất độc cấp đối với thực vật nước

PAHs vừa kích thích vừa kiềm chế sự phất triển và phân chia tế bào của vi khuẩn và thựcvật nước

PAHs gây ung thư cho các động vật nước:

Với các loại chất hoá học khác, một số PAHs được xem là tác nhân gây ung thưhoặc đột biến tương tự ung thư đối với sinh vật nước Nhiều báo cáo cho thấy phạm viảnh hưởng của những thương tổn giống ung thư tăng trong những động vật biến đổi trongvùng lân cận của khu vực tràn dầu Một vài loài động vật, trong đó có cá, có khả năngsinh ra chất chuyển hoá PAHs Tốc độ trao đổi của động vật máu lạnh chậm hơn của độngvât có vú Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về khả năng gây ung thư có thể tiếnhành với cá bằng các phương tiện tiêm, cấy hoặc sơn benzo(a)pyrene,

benzo(a)anthracene, và chrysene dưới da Nhưng những thí nghiệm này không kết luậnđối với việc tiếp xúc với môi trường thật.

Khi tiếp xúc với benzo(a)pyrene trong nước 2-8 ngày,người ta nhận thấy sự ảnh hưởnglên nhiễm sắc thể của các sinh vật nước ngọt và sinh vật biển Trong hầu hết các trườnghợp, nồng độ tiếp xúc tắng vượt quá giới hạn độ hoà tan trong nước Tuy nhiên, nồng độthấp nhất có ảnh hưởng (0,1μg/l, làm nhiễm sắc thể của cá khác thường) chỉ ngay dướingưỡng hoà tan [20]

sự phất triển của cây và gây bất lợi cho sự hấp thu của cây trồng Hầu hết các thí nghiệmnày đều tiến hành trên benzo(a)pyrene [4]

+ Tác động đến thực vật:

Kích thích sự phát triển: người ta quan sát sự kích thích sinh trưởng của các thực vật khácnhau trong điều kiện tiếp xúc với benzo(a)pyrene (10-25μg/l) Ở nồng tương tự, cácPAHs khác cũng có thể gây ra ở nồng độ 100mg/l,hơn xa giới hạn hoà tan trong nước.Kích thước sự tăng trưởng đối với lúa mì, bắp và đậu khi tiếp xúc với benzo(a)pyrenetrong đất ở nồng độ cao hơn 50μg/kg [22]

Sự phất triển của cây lúa mì trong dung dịch dinh dưỡng bị ức chế mạnh bởibenzo(a)pyrene ở nồng độ 2500μg/l trong vòng 48 giờ, có sự ức chế sinh trưởng nhẹ.Những nồng độ này cũng vượt ngưỡng hoà tan Sự phát triển của bắp, lúa mì, đậu bị ứcchế khi cây trồng tiếp xúc với nồng độ benzo(a)pyrene cao hơn 50μg/kg[22,4].

Động vật:

Có rất ít thông tin về ảnh hưởng của PAHs đối với động vật trên cạn Một vài dữ liệu vềđộc tính quá hạn chế để có thể sử dụng đánh giá ảnh hưởng của nồng độ PAHs trongkhông khí và trong đất

+ Độc tính nghiên cứu trong phòng thí nghiệm:

Kết quả thí nghiệm đối với giun đất Eisenia foetida cho giá trị LC50 đối với naphthalene là4670μg/cm2 giấy lọc và đối với fluoranthene là 2160μg/cm2 giấy lọc.[21]

+ Độc tính nghiên cứu ngoài đồng

Một nghiên cứu ngắn hạn (8 ngày) đối với naphthalene với các nồng độ 10, 35, 100 và200g/m2 được rải trên rác và trên 3 loại đất khoáng Nồng độ naphthalene ≥ 35g/m2 , mặt

độ gium trên các mặt phẳng nghiên cứu đều giảm Với nghiên cứu dài hạn (1 năm đã khảosát ảnh hưởng của naphthalene lên cây trồng, động vật chân đốt, cây lách) Tinh thểnaphthalene với nồng độ 100 và 250g/m2 được rải lên mặt đất trong khoảng thời gian 7-

10 ngày vào mùa hè và hang tháng vào mùa đông, lúc sự bay hơi hoá chất thấp Tổng mật

độ động vật chân đốt trên mô hình giảm khoảng 90%,con ve nhạy hơn so với các động vậtkhác được nghiên cứu, ví dụ bọ[4,20]

Chương 2 : Phương pháp phân tích PAHS trong môi trường không

PAHs có thể được xác định bằng khổ UV hoặc phổ huỳnh quang ở từng vị trí riêng biệt được tách hoặc theo sản phẩm tào màu của chúng Giới hạn phát hiện với benzo(a)pyrene

là 1 ng với độ lệch chuẩn 10% [4]

2.1.2 Sắc ký khí ( GC )

Kỹ thuật sắc khí cũng thường sử dụng để xác định PAHs Cột nhồi ban đầu được thaythế bằng cột mao quản ( thuỷ tinh-silica đồng nhất, bề mặt phủ lớp liên kết hoá học đặcbiệt – các nhóm chức – có độ phân cực khác nhau tạo thành pha tĩnh, dài 10-50m, thậmchí lên đến 100m ) với khả năng phân giải cao cho các PAHs liên quan Các pha tĩnhkhông phân cực chủ yếu được ứng dụng là: methylpolysiloxane, 5%phenylmethylpolysiloxanes, 1% viny ,l5% phenyl , 94% methylpolysiloxane và nhiềuchất khác được sử dụng để tách một vài PAHs không tan trong pha không phân cực

Vì khả năng ổn định của các pha tĩnh hạn chế, dẫn đến sự thất thoát và đường nén cao ở nhiệt độ làm việc hơn 320oC nên kỹ thuật GC có nhiều hạn chế

Mặc dù đã có những pha tĩnh chịu nhiệt độ cao, thực tế phân tĩnh PAHs cho thấy, GC chỉ xác định PAHs có trọng lượng phân tử <350 Hiện tại, để xác định PAHs có trọng lượng phân tử cao hơn, kỹ thuật HPLC thích hợp hơn

Để xác định PAHs đã được tách sau khi qua cột, detector ion hoá ngọn lửa (FID) thường được sử dụng Detector này cho độ nhạy cao và giới hạn phát hiện là 100pg với

phenanthrene, 500pg benzo(a)pyrene và khoảng 1 ng benzo(g,h,i) perylene Độ nhạy của FID cao hơn 300 lần so với ECD vì đầu dò ái điện tử (ECD) không thích hợp cho các hợpchất này.[4,28]

Gần đây, sắc ký khí ghép nối hồng ngoại chuyển đổi Fourier đã trở nên phổ biến trong việc xác định PAHs Với phương tiện này có thể phân biệt PAHs mẹ và các dẫn xuất của chúng Giới hạn phát hiện khoảng 1ng và còn thấp hơn nữa với benzo(e)pyrene và

chrysene[4]

Khối phổ là thiết bị lý tưởng nhất khi ghép nối với sắc ký mao quản có độ phân giải cao

vì nó cung cấp thông tin bổ sung về cấu trúc phân tử

2.1.3 Sắc ký lỏng cao áp (HPLC)

Sắc ký lỏng cao áp ( còn gọi sắc ký lỏng hiệu năng cao ) và sắc ký khí là hai phương pháp phân tích PAHs được sử dụng nhiều Cả hai kỹ thuật này đều có không bị phân huỷ

do phải đưa lên nhiệt độ cao Ngay cả những PAHs có nhiệt độ cao cũng được xác định

vì sự bay hơi của mẫu không là yếu tố hạn chế trong HPLC Độ phân giải thấp của HPLC nguyên thuỷ so với GC đối với từng PAH được khác phục bằng cách thay đổi pha động

và đường kính cột mao quản nhỏ hơn- giống như chương trình nhiệt trong GC Trong HPLC pha thường, nhiều loại pha tĩnh có các liên kết hoá học phân cực

(nitrilo- amino- , nitro-) được sử dụng , trong khi đó C18 đơn hay đa hợp được chủ yếu sử dụng trong HPLC pha đảo

Bắt đầu từ những năm đầu thập niên 1970, sắc ký lỏng hiệu năng cao đã được sử dụng để tách PAHs Vào năm 1971, Schimit và các cộng sự lần đầu tiên tiến hành tách PAHs bằng cách sử dụng pha tĩnh C18 Từ đó, sắc ký pha đảo trên C18 trở nên thông dụng cho việc tách PAHs Thêm vào đó, sắc ký pha đảo trở nên phổ biến của đối việc xác định PAHs do độ nhạy cao và khả năng tách tốt các đồng phân PAHs Ngay cả khi sử dụng sắc

ký khí cột mở với độ phân giải cao, các đồng phân PAHs Ngay cả khi sử dụng sắc ký khícột mở với độ phân giải cao, các đồng phân PAHs Ngay cả khi sử dụng sắc ký khí cột

mở với độ phân giải cao, các đồng phân PAHs cũng khó có thể tách ra trong pha tĩnh methylpolysiloxane, benzo(j) fluranthene, và benzo(k) fluoranthene;

dibenzo(a,c)anthracene và dibenzo(a,h)anthracene [28]

Phổ UV và phổ huỳnh quang được chọn để định tính PAHs trên sắc ký lỏng (LC) Bởi vì việc tách chọn lọc và phát hiện tuyệt vời của sắc ký lỏng pha ngược (RP-LC), kỹ thuật này đã được Cơ quan Bảo vệ Môi trường của Mỹ (EPA) chọn làm phương pháp để xác