Khảo sát và đánh giá nguy cơ ô nhiễm các hợp chất flo hữu cơ (PFCs) trong nước và trầm tích tại một số làng nghề dệt nhuộm, tái chế giấy, nhựa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Phùng Thị Vĩ KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT FLO HỮU CƠ PFCs TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH TẠI MỘT SỐ LÀNG NGH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Phùng Thị Vĩ

KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT FLO HỮU CƠ (PFCs) TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH TẠI MỘT SỐ LÀNG NGHỀ DỆT NHUỘM, TÁI CHẾ GIẤY, NHỰA

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS Phạm Hùng Việt

Hà Nội - 2016

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Phạm Hùng Việt là giáo viên hướng dẫn chính đã giao đề bài, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các anh chị em đồng nghiệp trong Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là TS Lê Hữu Tuyến đã chỉ bảo và giúp đỡ tận tình để em hoàn thành luận văn này

Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung và Bộ môn Công nghệ môi trường nói riêng đã giảng dạy và trang bị cho em những kiến thức quý giá trong suốt khóa học

Luận văn này được thực hiện trong khuôn khổ dự án: “Quan trắc và quản lý các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững (POPs) tại khu vực châu Á”, dự án hợp tác giữa

Trung tâm CETASD và Đại học Liên hiệp quốc, Nhật Bản; vì vậy em xin trân trọng cảm ơn nguồn kinh phí của dự án

Em xin được gửi cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn chia sẻ, ủng hộ và động viên em trong suốt thời gian qua

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Hội đồng khoa học đã giúp đỡ em bảo

vệ thành công luận văn này

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG T NG QU N 3

1.1 Tổng quan về ấ ữu ơ (PFCs) 3

1.2 Lịch sử sản xuất và ô nhiễm các h p chất PFCs 6

1.3 Thông tin chung về việc sử dụng các h p chất PFCs 8

1.4 Đ ả ấ PFCs ườ 11

1.5 Nhữ qu đị ướng dẫn về các h p chất PFCs 16

1.6 Sự có mặt củ ấ PFCs số quố ớ 19

1.7 Phát thải ô nhiễm PFCs từ dệt may, tái ch giấy, nhựa t i Việt Nam 21

1.7.1 Ô nhiễm từ ngành dệt may 21

1.7.2 Ô nhiễm từ ngành giấy 22

1.7.3 Ô nhiễm ngành sản xuất nhựa 24

1.8 Giới thiệu thi t bị sắc ký lỏng ghép nối khối phổ LC-MS/MS 25

1.8.1 Định nghĩa 25

1.8.2 Sự lưu giữ 25

1.8.3 Giới thiệu thiết bị sắc ký lỏng ghép nối khối phổ LC-MS/MS 8040, Shimadzu 26

CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHI N C U 27

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 27

2.2 N i dung nghiên cứu 27

2.3 Đố ư ng nghiên cứu 27

2.3.1 Phạm vi nghiên cứu 27

2.3.2 Đối tượng nghiên cứu 28

2.4 P ươ ứu 28

2.4.1 Tham khảo tài liệu 28

2.4.2 Điều tra v hảo t thực tế 28

2.4.3 Phương ph p phân tích v đ nh gi tổng hợp 28

2.4.4 Phương ph p đ nh gi v xử lý số liệu 39

CHƯƠNG ẾT QUẢ NGHI N C U VÀ THẢO U N 40

3.1 K t quả quan trắc hiện trường khu vực các làng nghề 40

3.1.1 Chất lượng môi trường khu vực LNDN Tương Giang 40

3.1.2 Chất lượng môi trường khu vực LNTCN Như Quỳnh 42

3.1.3 Chất lượng môi trường khu vực LNTCG Phong Khê 44

3.2 Giới h đị ư ng và hiệu suất của các mẫu thu hồi 46

3.3 Đ ứ đ ễ ấ PFCs ướ số ề ệt nhu m và tái ch giấ ự 48

3.3.1 Các hợp chất PFC trong nước mặt thuộc LNDN Tương Giang 49

3.3.2 Các hợp chất PFC trong nước mặt thuộc LNTCN Như Quỳnh 50

3.3.3 Các hợp chất PFC trong nước mặt thuộc LNTCG Phong Khê 52

3.4 So sánh mứ đ nhiễm các h p chấ PFCs ước giữa các làng nghề 53

3.5 Thành phần các h p chấ PFCs ước 56

3.5.1 Thành phần các hợp chất PFC trong nước mặt thuộc LNDN

Tương Giang 57

3.5.2 Thành phần các hợp chất PFC trong nước mặt thuộc LNTCN

Như Quỳnh 58

3.5.3 Thành phần các hợp chất PFC trong nước mặt thuộc LNTCG

Phong Khê 59

3.6 Đ ứ đ nhiễ ấ PFCs ầ 60

3.7 Đ sự di chuyển h p chất PFOA và PFOS từ ước vào trầm tích 62 3.8 Đề xuất giải pháp quản lý các h p chất PFCs 63

ẾT U N VÀ IẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các nhóm hợp chất PFCs phổ biến 3

Bảng 1.2 Một số hợp chất PFCs 4

Bảng 1.3 Lịch sử phát hiện và sử dụng của các hợp chất PFCs 6

Bảng 1.4 Ước tính lượng sử dụng PFOS và các chất liên quan trên toàn cầu 9

Bảng 1.5 Tóm tắt các quy định, khuyến cáo sử dụng đối với các hợp chất PFCs 17

Bảng 1.6 Ước tính khối lượng PFOS nhập khẩu vào Việt Nam theo nhóm sản phẩm dệt may và vải bọc 22

Bảng 1.7 Ước tính khối lượng PFOS nhập khẩu vào Việt Nam theo nhóm giấy và bìa giấy 24

Bảng 2.1 Vị trí lấy mẫu LNDN Tương Giang 31

Bảng 2.2 Bản đồ lấy mẫu LNTCN Như Quỳnh 33

Bảng 2.3 Vị trí LNTCG Phong Khê 35

Bảng 3.1 Kết quả quan trắc các thông số hiện trường LNDN Tương Giang 41

Bảng 3.2 Kết quả quan trắc các thông số hiện trường LNTCN Như Quỳnh 43

Bảng 3.3 Kết quả quan trắc các thông số hiện trường LNTCG Phong Khê 45

Bảng 3.4 Kết quả phân tích các mẫu thu hồi 47

Bảng 3.5 Giới hạn định lượng các hợp chất PFCs trong nước và trầm tích 48

Bảng 3.6 Hàm lượng PFCs trung bình (ng/L) trong nước mặt tại các làng nghề và trong nước sông hồ của một vài nước trên thế giới 54

Bảng 3.7 So sánh hàm lượng PFCs trong trầm tích giữa các làng nghề và kết quả các nghiên cứu trên thế giới 61

Bảng 3.8 Hệ số phân bố Kd của PFOA và PFOS trong các mẫu nước mặt và trầm tích thuộc các làng nghề 63

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc đặc trưng của các hợp chất PFCs 5

Hình 1.2 Con đường phát thải và phơi nhiễm PFCs trong môi trường và con người 13

Hình 1.3 Hàm lượng PFOS trong sữa mẹ ở Việt Nam và một số nước 16

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo phần khối phổ của thiết bị LC-MS/MS 8040, Shimadzu 26

Hình 2.1 Bản đồ lấy mẫu LNDN Tương Giang 31

Hình 2.2 Vị trí lấy mẫu LNTCN Như Quỳnh 33

Hình 2.3 Bản đồ lấy mẫu LNTCG Phong Khê 34

Hình 2.4 Quy trình phân tích PFCs trong nước 37

Hình 2.5 Quy trình phân tích PFCs trong trầm tích 39

Hình 3.1 Biểu đồ kết quả phân tích PFCs trong nước mặt LNDN Tương Giang 50

Hình 3.2 Hàm lượng PFCs trong mẫu nước thuộc LNTCN Như Quỳnh 51

Hình 3.3 Hàm lượng PFCs trong mẫu nước thuộc LNTCG Phong Khê 53

Hình 3.4 Biểu đồ so sánh hàm lượng PFCs trong nước mặt giữa các làng nghề 54

Hình 3.5 Thành phần các hợp chất PFCs trong mẫu nước LNDN Tương Giang theo mùa 57

Hình 3.6 Sự phân bố các hợp chất PFCs trong mẫu nước thuộc LNTCN Như Quỳnh theo mùa 59

Hình 3.7 Thành phần các hợp chất PFCs trong mẫu nước LNTCG Phong Khê 60

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

BfR Viện đánh giá rủi ro liên bang tại Đức (Federal Institute for Risk

Assessment in Germany)

COT Ủy ban độc tính tại Anh (Committee on Toxicity)

DWC Ủy ban nước uống Đức (The German Drinking Water Commission) DWI Thanh tra nước uống Anh (Drinking Water Inspectorate U.K)

ECF Quá trình flo hóa bằng phương pháp điện hóa (Eletrochemical

FTOH Flotelome ancol (Fluorotelomer alcohol)

MDH Sở Y tế Minnesota, Hoa Kỳ (Minnesota Department of Health)

NJDEP Cục bảo vệ môi trường New Jersey, Hoa Kỳ (New Jersey Department

of Environmental Protection)

PFAAs Các axit perfloankyl (Perfluoroalkyl acids)

PFASs Các ankyl sunfonat được polyflo hóa (Polyfluorinated alkyl sulfonates) PFBA Axit perflobutanoic (Perfluorobutanoic acid)

PFBS Muối perflobutansunfonat (Perfluorobutanesulfonate)

PFCAs Các axit perflocacboxylic (Perfluorocarboxylic acids)

PFCs Các hóa chất được perflo hóa (Perfluourinated Chemicals)

PFDA Axit perflodecanoic (Perfluorodecanoic acid)

PFDoA Axit perflododecanoic (Perfluorododecanoic acid)

PFDS Muối perflodecansunfonat (Perfluorodecanesulfonate)

PFHpA Axit perfloheptanoic (Perfluoroheptanoic acid)

PFHxA Axit perflohexanoic (Perfluorohexanoic acid)

PFHxDA Axit perflohexadecanoic (Perfluorohexadecanoic acid)

PFHxS Muối perflohexansunfonat (Perfluorohexanesulfonate)

PFNA Axit perflononanoic (Perfluorononanoic acid)

PFOA Axit perflooctanoic (Perfluorooctanoic acid)

PFODA Axit perflooctadecanoic (Perfluorooctadecanoic acid)

PFOS Muối perflooctansunfonat (Perfluorooctanesulfonate)

PFOSF Perflooctansunfonyl florua (Perfluorooctansulfonyl fluoride)

PFPeA Axit perflopentanoic (Perfluoropentanoic acid)

PFSAs Các axit perflosunfonic (Perfluorosulfonic acids)

PFTeDA Axit perflotetradecanoic (Perfluorotetradecanoic acid)

PFTrDA Axit perflotridecanoic (Perfluorotridecanoic acid)

PFUdA Axit pefloundecanoic (Perfluoroundecanoic acid)

PNEC Dự đoán hàm lượng không gây ảnh hưởng (Predicted no-effect

concentration)

POPs Các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững (Persistent Organic Polutants)

pTDI Hàm lượng hấp thu hàng ngày có thể chấp nhận được (Provisional

tolerable daily intake)

PTFE Polytetrafloetylen (Polytetrafluoroethylene)

SNUR Quy tắc sử dụng mới quan trọng (Significan New Use Rules)

c n có các thử nghiệm độc tính của chúng với hệ thống miễn dịch và bệnh ung thư [11,

13, 39] Năm 2009, muối perflooctansunfonat (PFOS) và perflooctansunfonyl florua (PFOSF) đã được thêm vào danh mục các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững (POPs) tại Phụ lục B của Công ước Stockholm vì tính bền vững, tích luỹ sinh học và tồn tại lâu dài trong môi trường cũng như những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khoẻ con người [73]

Cũng như một số nước đang phát triển, Việt Nam có những lo ngại về sự gia tăng ô nhiễm hoá học do sự phát triển công nghiệp nhanh chóng và việc kiểm soát hoá chất thiếu hiệu quả Ngoài ra, sự yếu k m trong việc quản lý chất thải đã tác động rất nghiêm trọng đến môi trường thuỷ sinh khi hầu như toàn bộ nước thải sinh hoạt cũng như nước thải làng nghề được thải trực tiếp vào nguồn nước mà không qua xử lý Nước thải từ nguồn tiếp nhận được sử dụng cho tưới tiêu đã vô tình làm tăng khả năng tích lũy của các hợp chất hữu cơ bền vững trong các hệ sinh thái thuỷ sinh cũng như ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt Một nghiên cứu gần đây cũng cho thấy sự có mặt của PFOS và axit perflooctanoic (PFOA) trong nước ở hàm

Xuất phát từ thực tiễn trên, em tiến hành thực hiện đề tài : ả s đ

u ơ ễ ấ flo hữu ơ (PFCs) ƣớ ầ

số ề ệt nhu m, tái ch giấ ự

5 3M Company (2000), “Sulfonated perfluorochemicals in the environment:

sources, dispersion, fate and effects”, Technical Report AR226-06200

6 3M Company (2002), 104 Week Dietary Chronic Toxicity and Carcinogenicity Study with Perfluorooctane Sulfonic Acid Potassium Salt (PFOS;T-6295) in Rats, Final Report, U.S EPA Administrative Record, AR226-0956.; 3M

Company: St Paul, MN, January 2, 2002

7 Ahrens, L., Felizeter, S., Sturm, R., Xie, Z., & Ebinghaus, R (2009),

“Polyfluorinated compounds in waste water treatment plant effluents and

surface waters along the River Elbe, Germany”, Mar Pollut Bull, Vol.58,

68

10 Alexander, B J (2001), Mortality Study of Workers Employed at the 3M Cottage Grove Facility, U.S Environmental Protection Agency Docket AR-

226-1030-a018; University of Minnesota: St.Paul, MN

11 Andersen, M E., Butenhoff, J L., Chang, S C., Farrar, D G.,Kennedy, G L., Lau, C., et al (2008), “Perfluoroalkyl acids and related chemistries -

toxicokinetics and modes of action”, Toxicol Sci, Vol.102, p.3-14.

12 Andrew B Lingstrom, Mark J Strynar, and E Laurence Libelo (2011),

“Polyfluorinated Compounds: Past, Present, and Future”, Environ Sci Technol, Vol.45, p.7954-7961

13 Apelberg, B J.; Witter, F R.; Herbstman, J B.; Calafat, A M.; Halden, R U.; Needham, L L.; Goldman, L R (2007), “Cord serum concentrations of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoate (PFOA) in relation

to weight and size at birth”, Environ Health Perspect, Vol.115(11), p.1670–

1676

14 Beskoski VP, Takemine S, Nakano T, Slavkovic Beskoski L, Gojgic-Cvijovic

G, Llic M, Miletic S, Vric MM (2012), “Perfluorinated compounds in sediment samples from the wastewater canal of Panceno (Serbia) industrial

area”, Chemosphere, Vol 91(10), p.1408-15

15 Biegel, L B.; Hurtt, M E.; Frame, S R.; O’Connor, J C.; Cook, J C (2001),

“Mechanisms of extrahepatic tumor induction by peroxisome proliferators in

male CD rats”.Toxicol Sci., Vol.60, p.44–55

16 Changhui Liu, Victor W.C.Chang, Karina Y.H.Gin, Viet Tung Nguyen (2014), “Genotoxicity of perfluorinated chemicals (PFCs) to the green mussel

(Perna viridis)”, Science of the Total Environment, Vol.487, p.117-122

17 Chinagarn Kunacheva; Shigeo Fujii; Shuhei Tanaka; Seneviratne, S.T.M.L.D; Nguyen Pham Hong Lien; Munehiro Nozoe; Koji Kimura; Binaya Raj Shivakoti; Hidenori Harada (2012), “Worldwide survey of perfluooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA) in water environment in recent years”, Vol.66(12), p.2764-2771

69

18 Christopher P Higgins, Jennifer A Field, Craig S Criddle, and Richard G Luthy (2005), “Quantitative determination of pefluorochemicals in sediments

and domestic sludge”, Environ Sci Technol, Vol.39(11), p.3946-3956.

19 Cook, J C.; Murray, S M.; Frame, S R.; Hurtt, M E (1992), “Induction of leydig-cell adenomas by ammonium perfluorooctanoate - A possible

endocrine-related mechanism” Toxicol Appl Pharmacol, Vol.113(2), p.209–

217

20 Costa, G.; Sartori, S.; Consonni, D (2009), “Thirty years of medical

surveillance in perfluooctanoic acid production workers”, J Occup.Environ Med, Vol.51(3), p.364–72

21 DEQ (2011), “Perfluorinated Compounds in Michigan – Current state of knowledge and recommendations for future actions”, p.1-52

22 E I du Pont de Nemours and Company (2005), “DuPont Global Strategy,

Comprehensive Source Reduction”, Presentation to EPA, January 31, 2005, U.S EPA Adminstrative Record AR226-1914

23 Fei, C et al (2009), “Maternal levels of perfluorinated chemicals and

subfecundity”, Human Reproduction Update, Vol.24, p.1200-1205.

24 Fei, C.; McLaughlin, J K.; Tarone, R E.; Olsen, J (2007), “Perfluorinated chemicals and fetal growth: A study within the danish national birth cohort”,

Environ Health Perspect, Vol.115(11), p.1677–1682

25 Furdui, V I., Stock, N L., Ellis, D A., Butt, C.M., Whittle, D.M., Crozier, P W., et al (2007), “Spatial distribution of perfluoroalkyl contaminants in lake

trout from the great lakes”, Environmental Science & Technology, Vol.41,

p.1554–1559

26 Giesy, J P., & Kannan, K (2001), “Global distribution of perfluorooctane

sulfonate in wildlife”, Environ Sci Technol, Vol.35, p.1339-1342.

27 Gilliland, F D a M J S (1993), “Mortality among employees of a

perfluorooctanoic acid production plant”, J Occup Med, Vol.35, 950–4