Đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ độc hại trong nước sông Hồng đoạn chảy qua lãnh thổ Việt Nam

Header Page of 120 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Sỹ Bách ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG NƯỚC SÔNG HỒNG ĐOẠN CHẢY QUA LÃNH THỔ VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 Header Page of 120 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Sỹ Bách ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG NƯỚC SÔNG HỒNG ĐOẠN CHẢY QUA LÃNH THỔ VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUANG TRUNG Hà Nội - 2014 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 Header Page of 120 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined 1.1 Khái quát lƣu vực Sông Hồng đoạn chảy qua lãnh thổ Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.2 Đặc tính nhiễm nƣớc sơng Hồng Error! Bookmark not defined 1.2.1 Ô nhiễm suy thoái nguồn nước số vùng trọng điểm lưu vực Error! Bookmark not defined 1.2.2 Ơ nhiễm nguồn nước vùng nơng thơn Error! Bookmark not defined 1.3 Những nghiên cứu trước ô nhiễm nước sông HồngError! Bookmark not defined 1.4 Tình trạng nhiễm PAH giới Việt NamError! Bookmark not defined 1.4.1 Tình trạng nhiễm PAH giới Error! Bookmark not defined 1.4.2 Tình trạng nhiễm PAH Việt Nam Error! Bookmark not defined 1.5 Ứng dụng phần mềm AIQS-DB tích hợp thiết bị GC/MS Error! Bookmark not defined 1.5.1 Giới thiệu phần mềm AIQS-DB tích hợp thiết bị GC/MS Error! Bookmark not defined 1.5.2 Ứng dụng phần mềm AIQS-DB tích hợp thiết bị GC/MS Error! Bookmark not defined 1.5.3 Quy trình phân tích phần mềm AIQS-DB Error! Bookmark not defined luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 i Header Page of 120 1.6 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc Error! Bookmark not defined 1.7 Tính ƣu việt phần mềm Error! Bookmark not defined 1.8 Giới hạn phát phƣơng pháp AIQS-DB phƣơng pháp truyền thống Error! Bookmark not defined 1.8.1 Thử nghiệm mẫu dung dịch chuẩn sử dụng phần mềm AIQS-DB Error! Bookmark not defined 1.8.2 Phân tích dung dịch chuẩn clo phương pháp truyền thống Error! Bookmark not defined Chƣơng ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu Error! Bookmark not defined 2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực tế Error! Bookmark not defined 2.2.3 Phương pháp thực nghiệm Error! Bookmark not defined 2.3 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Kết phân tích Error! Bookmark not defined 3.1.1 Các kết phân tích thu Error! Bookmark not defined 3.1.2 Kiểm soát chất lượng Error! Bookmark not defined 3.2 Đánh giá có mặt nhóm chất khác nhauError! Bookmark not defined 3.2.1 Các hợp chất Hydrocarbons đa vòng thơm (PAHs) Error! Bookmark not defined 3.2.2 Các hợp chất Sterol Error! Bookmark not defined 3.3 Đánh giá phân bố chất Error! Bookmark not defined 3.3.1 Các chất thuộc nhóm PAHs Error! Bookmark not defined 3.3.2 Các chất thuộc nhóm Sterol Error! Bookmark not defined luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 ii Header Page of 120 3.4 Thảo luận nguồn ô nhiễm đặc trƣng chúngError! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined Kết luận Error! Bookmark not defined Kiến nghị Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS Nguyễn Quang Trung, trưởng phòng Độc chất môi trường, Viện Công nghệ Môi trường - Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam tận tình hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn cán phòng phân tích Độc chất mơi trường, Viện Công nghệ Môi trường - Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, giúp đỡ tơi q trình thực địa lấy mẫu nước sông Hồng, tạo điều kiện cho tơi sử dụng thiết bị, hóa chất cần thiết trình xử lý mẫu luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 iii Header Page of 120 Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy, cô môn Công nghệ môi trường, khoa môi trường, trường Đại học khoa học tự nhiên- Đại học quốc gia Hà Nội, lãnh đạo Viện Công nghệ môi trường-Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu trường Viện Một lần xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2014 Học viên Bùi Sỹ Bách DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AIQS-DB PAH Automated Identification and Quantification System using a Database (hệ thống phát định lƣợng tự động với sở liệu) Polycyclic aromatic hydrocacbon (hydrocarbon thơm đa nhân) PCR Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp) USEPA United State Environmental Protection Agency (Cục bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ) luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 iv Header Page of 120 NOEL No observed effect level (Liều lƣợng cao độc chất mà nồng độ khơng quan sát thấy ảnh hƣởng nhiễm độc đến thể sinh vật thực nghiệm ppm Đơn vị phần triệu (mg/l) μm Micromet μl Microlit KCN Khu công nghiệp KCX Khu chế xuất DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Điểm khác biệt cách thức khảo sát môi trƣờng từ trƣớc tới với cách thức điều tra nghiên cứu Error! Bookmark not defined Bảng1.2 Danh sách chất hữu đƣợc phân tích AIQS-DB tích hợp thiết bị GC/MS ShimadzuError! phần mềm Bookmark not defined Bảng 2.1 Tổng hợp vị trí lấy mẫu Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Nồng độ chất hữu độc hại mẫu nƣớc vị trí nghiên cứu Error! Bookmark not defined luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 v Header Page of 120 Bảng 3.2 Độ thu hồi, RSD, hệ số phân bố octane- nƣớc chuẩn đồng hành Error! Bookmark not defined Bảng 3.3 Tính chất vật lý số loại PAH Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Lƣu vực Sơng Hồng Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Hệ thống sở liệu AIQS Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Quy triǹ h phân tić h bằ ng phầ n mề m AIQS -DB Error! Bookmark not defined Hình 2.2a Tổng hợp vị trí lẫy mẫu dọc theo sông Hồng Error! Bookmark not defined luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 vi Header Page of 120 Hình 2.2b Tổng hợp vị trí lẫy mẫu dọc theo sơng Hồng Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Quy trình chiết pha rắn [2] Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Sơ đồ phân tích mẫu [2]…………………………………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Mối tƣơng quan độ thu hồi LogPow Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Cấu trúc hóa học số loại PAHs [10] Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Nồng độ nhóm PAHs điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Cơng thức hóa học Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Nồng độ nhóm Sterols điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Nồng độ Naphthalene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Nồng độ 2-Methylnaphthalene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Nồng độ 1-Methylnaphthalene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Nồng độ Acenaphthylene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Nồng độ Acenaphthene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Nồng độ Fluorene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page of 120 vii Header Page 10 of 120 Hình 3.12 Nồng độ Phenanthrene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Nồng độ 3-Methylphenanthrene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Nồng độ 2-Methylphenanthrene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Nồng độ 9-Methylphenanthrene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Nồng độ Fluoranthene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Nồng độ Pyrene điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.18 Nồng độ Coprostanol điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.19 Nồng độ Cholesterol điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.20 Nồng độ Cholestanol điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.21 Nồng độ Ergosterol điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.22 Nồng độ Campesterol điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.23 Nồng độ Stigmasterol điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.24 Nồng độ beta-Sitosterol điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page 10 of 120 viii Header Page 11 of 120 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page 11 of 120 ix Header Page 12 of 120 MỞ ĐẦU Hiện vấn đề ô nhiễm chất hữu độc hại sông lớn nhận đƣợc nhiều quan tâm từ cấp ban ngành nhƣ nhân dân địa phƣơng Những năm gần đây, nƣớc sông Hồng qua thành phố Lào Cai đột ngột chuyển màu đục ngầu nhiều thời điểm, có nhiều bọt trơi kín mặt sơng, ngày hơm trƣớc dòng nƣớc xanh, mực nƣớc sông Hồng biến đổi thất thƣờng vào mùa khô, sông thƣờng chảy trái với quy luật tự nhiên bốc mùi hôi thối Lƣu vực sông Trung Quốc tiếp nhận nhiều nƣớc thải chất thải từ nhà máy, xí nghiệp, vùng canh tác nông nghiệp từ khu dân cƣ thải Cứ năm hàng trăm loại thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, chất kháng sinh đƣợc chế tạo ứng dụng rộng rãi Sơng Hồng sơng lớn chảy qua chín tỉnh thành phố với khu công nghiệp lớn, nhỏ nguyên nhân dẫn đến nƣớc sông Hồng ô nhiễm Hơn hàng chục triệu dân đƣợc hƣởng lợi ích trực tiếp từ sơng Hồng, nhiễm nƣớc sông gây ảnh hƣởng lớn đến hoạt động sản xuất nhƣ sinh hoạt ngƣời dân, việc phân tích nghiên cứu chất hữu độc hại nƣớc sông Hồng công việc quan trọng đặt nhà quản lý mơi trƣờng nói riêng xã hội nói chung để từ tìm biện pháp kịp thời bảo vệ nguồn nƣớc sông Hồng sức khỏe cộng đồng Trong năm gần Việt Nam, việc phân tích thành phần hợp chất hữu độc hại trở nên dễ dàng với lƣu lƣợng lấy mẫu nhỏ, kết thu đƣợc nhanh chóng, độ xác cao, độ nhạy cao, trang thiết bị không phức tạp nhờ kỹ thuật sắc ký khí Gas Chromatography (GC) sắc ký lỏng (HPLC) Trong sắc ký khí GC trở thành phƣơng pháp sắc ký quan trọng để tách, xác định cấu trúc, nghiên cứu thông số độc chất môi trƣờng nhƣ thuốc trừ sâu, diệt cỏ, hợp PCBs, hydrocacbon đa vòng thơm PAHs, dƣ lƣợng kháng sinh Trong thiết bị sắc ký khí khối phổ GC-MS phận nhận diện, định dạng đƣợc chất hữu nằm thƣ viện khối phổ chất đƣợc xác 10 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page 12 of 120 Header Page 13 of 120 định trƣớc đóng vai trò quan trọng Nền sở liệu AIQS máy tính hệ chứa lƣợng lớn thông tin đƣờng cong hiệu chuẩn quang phổ khối lƣợng để xác định đƣợc 942 hợp chất hữu khác Nhằm đƣa tranh tổng quát ô nhiễm hợp chất hữu độc hại lƣu vực sông Hồng đồng thời giới thiệu tính ƣu việt sở liệu đại AIQS-DB phân tích chất hữu bền tiến hành nghiên cứu đề tài “Đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu độc hại nước sông Hồng đoạn chảy qua lãnh thổ Việt Nam’’ 11 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page 13 of 120 Header Page 14 of 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng (2009), “Môi trƣờng khu công nghiệp Việt Nam”, Báo cáo môi trường quốc gia 2009, chƣơng I, tr 1-20 Nguyễn Viết Hùng (2010), Cơ sở lý thuyết ứng dụng sắc ký khí, NXB đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội tr 2-67 Tiếng Anh Ahn Y, Sanseverino J, Sayler GS (1999), “Analyses of polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading bacteria isolated from contaminated soil”, Biodegradation10: 149-157 Agency for and Disease Registry (1996), "Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)" Carl E Cerniglia (1992), “Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons”, Biodegradation 3: 351-368 Duong Thi Hanh (2011), Pollution status of micro-pollutans in Viet Namese rivers tr3, 29-35, 41-53 Duong Thi Hanh, Kiwao Kadokami, shuangye Pan, Naoki Matsuura, Nguyen Quang Trung, (2014) Screening and analysis of 940 organic micro-pollutants in river sediments in Vietnam using an automated identification and quantification database system for GC–MS: Chemos phere European Commission, Scientific Committee on Food December 4, 2002, "Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – Occurrence in foods, dietary exposure and health effects" Fetzer, J C (2000), "The Chemistry and Analysis of the Large Polycyclic Aromatic Hydrocarbons", Polycyclic Wiley) 27 (2): 143 12 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page 14 of 120 Aromatic Compounds (New York: Header Page 15 of 120 10 Hamann C., Hegemann J., Ahildebrandt A (1999), “Detection of polycyclic aromatic hydrocarbon degradation genes in different soil bacteria by polymerase chain reaction and DNA hydridization”, FEMS Microbiology Letters, 173, pp 255-263 11 Hiroshi A., Stephanie B., David K., Rob P (1998), “Polycyclic aromatic hydrocarbons: properties and environmental fate”, Environmental Organic Chemistry, 2, pp 845 12 Kiwao Kadokami, Xuehua Li, Shuangye Pan, Naoko Ueda, Kenichiro Hamada, Daisuke Jinya, Tomomi Iwamura, 2013 Screening analysis of hundreds of sediment pollutants and evaluation of their effects on benthic organisms in Dokai Bay, Japan:Journal of V4 trang 721-728 13 Kiwao Kadokami, Kyoko Tanada, Katsuyuki Taneda, Katsuhiro Nakagawa, 2005 Novel gas chromatography–mass spectrometry database for automatic identification and quantification of micropollutants: Journal of Chromatography A, 1089 trang 219–226 14 Lane C Sander, Stephen A Wis (1997), “Polycyclic Aromatic Hydrocarbons structure index”, National Institute of Standards and Technology (NIST) Special Publication 922 15 Larsson, B K.; Sahlberg, GP; Eriksson, AT; Busk, LA (1983), "Polycyclic aromatic hydrocarbons in grilled food", J Agric Food Chem 31 (4): 867– 873 doi:10.1021/jf00118a049.PMID 6352775 16 Srogy K (2007), “Monitoring of environmental exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons: a review”, Environmental Chemistry Letters, 5, pp 169-195 17 Weissenfels W.D., Beyer M., Klein J (1991), “Degradation of phenanthrene, fluorene and fluoranthene by our bacteria cultures”, Applied and Environmental Microbiology, 32, pp 479-484 13 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page 15 of 120 Header Page 16 of 120 18 WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, Denmark (2000), “Polycyclic aromatic hydrocarbon”, Air Quality Guidelines, Chapter 5.9, pp 1-24 19 Wilson SC, Jones KC (1993), “Bioremediation of soils contami-nated with polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs)” a review, Environ Pollut88: 229-249 20 Wei-Mei Li, Xue-Hua Li, Xi-Yun Cai, Jing-Wen Chen, Xian-Liang Qiao, Kadokami Kiwao, Jinya Daisuke and Iwamura Toyomi, Application of automated identification and quantification system with a database (AIQS-DB) to screen organic pollutants in surface waters from Yellow River and Yangtze River; School of Environmental Science and Technology, Dalian University of Technology: Dalian 116024, China Tài liệu Internet 21 Hóa học đời sống, Sterol, http://www.hoahocngaynay.com/vi/hoa-hoc-vadoi-song/hoa-hoc-va-suc-khoe/1329-28062011.html 22 Kho vật tƣ phòng Lab, Loại đa lớp GMF 150, http://khovattuphonglab.vn/dungcu-loc/giay-loc/loai-da-lop-gmf-150.aspx, 4/7/2011 14 luan van thac si-tai lieu - luan an -kinh te -Footer Page 16 of 120  ... HỌC TỰ NHIÊN Bùi Sỹ Bách ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI TRONG NƯỚC SÔNG HỒNG ĐOẠN CHẢY QUA LÃNH THỔ VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN... hữu độc hại lƣu vực sông Hồng đồng thời giới thiệu tính ƣu việt sở liệu đại AIQS-DB phân tích chất hữu bền tiến hành nghiên cứu đề tài Đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu độc hại nước sông Hồng đoạn. .. MỞ ĐẦU Hiện vấn đề ô nhiễm chất hữu độc hại sông lớn nhận đƣợc nhiều quan tâm từ cấp ban ngành nhƣ nhân dân địa phƣơng Những năm gần đây, nƣớc sông Hồng qua thành phố Lào Cai đột ngột chuyển màu