Xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) trong trà, cà phê tại việt nam và đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Quỳnh XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HYDROCARBONS THƠM ĐA VÒNG (PAHs) TRONG TRÀ, CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐẾN SỨC KHOẺ CON NGƯỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Quỳnh XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HYDROCARBONS THƠM ĐA VÒNG (PAHs) TRONG TRÀ, CÀ PHÊ TẠI VIỆT NAM VÀ ĐÁNH GIÁ RỦI RO ĐẾN SỨC KHOẺ CON NGƯỜI Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Phạm Hùng Việt TS Nguyễn Minh Phương Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Phạm Hùng Việt giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Minh Phương giảng viên đồng hướng dẫn giao đề tài, quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn anh chị đồng nghiệp Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt Ths Nguyễn Thúy Ngọc bảo giúp đỡ tận tình để em hồn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung Bộ mơn Cơng nghệ mơi trường nói riêng giảng dạy trang bị cho em kiến thức quý giá suốt khóa học Luận văn thực khuôn khổ nhiệm vụ thường xuyên theo chức năm 2018: “Nghiên cứu có mặt hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ (PAHs) mẫu cà phê mẫu chè thương phẩm”, PTN trọng điểm Cơng nghệ phân tích phục vụ kiểm định mơi trường an tồn thực phẩm, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè chia sẻ, ủng hộ động viên em suốt thời gian qua Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô Hội đồng khoa học tạo điều kiện để em bảo vệ luận văn Nguyễn Thị Quỳnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) .3 1.1.1 Giới thiệu nhóm hợp chất hydrocarbons thơm đa vòng (PAHs) 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm hợp chất PAHs 1.1.3 Ứng dụng hợp chất PAHs 1.1.4 Khả tích lũy độc tính hợp chất PAHs 1.2 Quy trình sản xuất phân loại loại trà, cà phê 12 1.2.1 Các loại trà công đoạn sản xuất trà phổ biến 12 1.2.2 Các công đoạn sản xuất cà phê phổ biến 15 1.3 Một số nghiên cứu mức độ ô nhiễm PAHs trà cà phê 17 1.4 Phương pháp xác định PAHs trà cà phê 18 1.4.1 Nguyên tắc phương pháp sắc ký 18 1.4.2 Phương pháp xử lý mẫu .21 1.5 Đánh giá rủi ro sức khỏe (Health Risk Assessment – HRA) 23 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.2 Nội dung nghiên cứu 29 2.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 29 2.3.1 Đối tượng nghiên cứu 29 2.3.2 Phạm vi nghiên cứu 30 2.4 Phương pháp nghiên cứu 30 2.4.1 Tham khảo tài liệu 30 2.4.2 Điều tra khảo sát thực tế 30 2.5 Phương pháp xử lý mẫu trà, cà phê 30 2.5.1 Hóa chất thiết bị 30 2.5.2 Xử lý mẫu 32 2.6 Phân tích sắc ký khí khổi phổ GC/MS 35 2.6.1 Điều kiện chạy máy GC .35 2.6.2 Điều kiện chạy máy MS .35 2.6.3 Các thống số đánh giá độ tin cậy phương pháp 37 2.6.4 Đường chuẩn 38 2.6.5 Tính tốn PAHs trà cà phê 38 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Kết khảo sát khu vực nghiên cứu .41 3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất PAHs trà Việt Nam 48 3.2.1 Hàm lượng hợp chất PAHs trà Việt Nam 48 3.2.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs mẫu trà Việt Nam 49 3.2.3 Tỷ lệ phần trăm hợp chất PAHs trà Việt Nam 54 3.3 Đánh giá mức độ ô nhiễm hợp chất PAHs cà phê Việt Nam .55 3.3.1 Hàm lượng hợp chất PAHs cà phê Việt Nam 55 3.3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs mẫu cà phê Việt Nam .57 3.3.3 Tỷ lệ phần trăm hợp chất PAHs cà phê rang Việt Nam 61 3.4 Đánh giá hàm lượng PAHs trà, cà phê nước pha cà phê hòa tan63 3.4.1 Đánh giá hàm lượng PAHs trà nước pha 63 3.4.2 Đánh giá hàm lượng PAHs cà phê nước pha Việt Nam 66 3.5 Đánh giá rủi ro sức khỏe sử dụng trà cà phê 70 3.5.1 Nhận diện mối nguy hại .70 3.5.2 Đánh giá liều – phản ứng 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77  KẾT LUẬN 77  KIẾN NGHỊ .78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 87 PHỤ LỤC DANH SÁCH MẪU TRÀ VÀ MẪU CÀ PHÊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH MẪU TRÀ VÀ CÀ PHÊ PHỤ LỤC SẮC ĐỒ CHUẨN CỦA MỘT SỐ MẪU TRÀ VÀ CÀ PHÊ TRONG NGHIÊN CỨU PHỤ LỤC CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN NGHIÊN CỨU DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Danh sách 16 PAHs cần quan tâm môi trường (theo US EPA) Bảng 1.2 Nguồn gốc phát sinh PAHs theo tỷ lệ Bảng 1.3 Mức hàm lượng tối đa PAHs thực phẩm 11 Bảng 2.1 Thời gian lưu mảnh phổ đặc trưng cấu tử PAHs .35 Bảng 3.1 Số lượng loại mẫu thực nghiên cứu 42 Bảng 3.2 Tên, ký hiệu, thương hiệu xuất xứ mẫu trà 43 Bảng 3.3 Tên, ký hiệu, thương hiệu xuất xứ mẫu cà phê 46 Bảng 3.4 Tổng độ độc tương đương PAHs mẫu trà (µg/kg) 51 Bảng 3.5 Hàm lượng trung bình nhóm PAH4 trà Vệt Nam số quốc gia khác ( g/kg) 52 Bảng 3.6 Tổng độ độc tương đương PAHs mẫu cà phê Việt Nam (µg/kg) 58 Bảng 3.7 Hàm lượng trung bình nhóm PAH4 cà phê Vệt Nam số quốc gia khác (µg/kg) 60 Bảng 3.8 Hàm lượng 15 cấu tử PAHs mẫu nước trà pha mẫu khơ (µg/kg) 63 Bảng 3.9 Phần PAHs thơi mẫu nước trà pha (%) 64 Bảng 3.10 Hàm lượng 15 cấu tử PAHs mẫu nước cà phê pha mẫu khô (g/kg) 67 Bảng 3.11 Phần PAHs mẫu nước cà phê pha (%) 69 Bảng 3.12 Giá trị HQ loại mẫu 72 Bảng 3.13 Giá trị yếu tố rủi ro 73 Bảng 3.14 Giá trị ILCR loại mẫu .74 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Con đường phát thải tích lũy PAHs mơi trường Hình 1.2 “Vùng vịnh” PAHs Hình 1.3 Cơ chế gây ung thư Benzo[a]pyren [43] .10 Hình 1.4 Quy trình sản xuất loại trà 13 Hình 1.5 Quy trình sản xuất loại cà phê 16 Hình 1.6 Thiết bị GC-MS 2010, Shimadzu 19 Hình 1.7 Sơ đồ hệ thiết bị GC-MS 20 Hình 1.8 Cơ chế tách chất cột GPC .22 Hình 2.1 Sắc đồ dung dịch chuẩn nồng độ 200 ppb 37 Hình 3.1 Một số mẫu trà phân tích nghiên cứu 43 Hình 3.2 Một số hãng cà phê bày bán siêu thị Việt Nam .46 Hình 3.3 Tổng hàm lượng 15 PAHs nghiên cứu trà (µg/kg) 49 Hình 3.4 Hàm lượng nhóm PAH4 trà Việt Nam (µg/kg) 50 Hình 3.5 Tỷ lệ phần trăm PAHs có 3, 4, 5, vòng thơm mẫu trà .54 Hình 3.6 Tỷ số số PAHs mẫu trà 55 Hình 3.7 Tổng hàm lượng 15 PAHs nghiên cứu cà phê 57 Hình 3.8 Hàm lượng nhóm PAH4 cà phê Việt Nam (µg/kg) 58 Hình 3.9 Tỷ lệ phần trăm PAHs có 3, 4, 5, vòng thơm mẫu cà phê .61 Hình 3.10 Tỷ số số PAHs mẫu cà phê 62 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT STT 10 11 12 Tên viết tắt Acn Acy Ant BaA BaP BbF BghiP BkF Chr DahA DCM EDI Tên tiếng việt Acenaphthen Acenaphthylen Anthracen Benzo[a]anthracen Benzo[a]pyren Benzo[b]fluoranthen Benzo[ghi]perylen Benzo[k]fluoranthen Chrysen Dibenzo[a,h]anthracen Diclometan Liều tiếp nhận hàng ngày Tên tiếng anh Acenaphthene Acenaphthylene Anthracene Benzo[a]anthracene Benzo[a]pyrene Benzo[b]fluoranthene Benzo[ghi]perylene Benzo[k]fluoranthene Chrysene Dibenzo[a,h]anthracene Dichloromethane Estimated Daily Intakes 13 14 15 16 17 Fla Flu GC GPC HQ Fluoranthen Fluoren Sắc ký khí Cột thẩm thấu qua gel Thương số rủi ro Fluoranthene Fluorene Gas Chromatography Gel Permeation Chromatography Hazard Quotient 18 19 IP ILCR Indeno[1,2,3-cd]pyren Rủi ro ung thư suốt đời Indeno[1,2,3-cd]pyrene Incremental Lifetime Cancer 20 21 22 23 24 IS LOD LOQ MS OSF Chất nội chuẩn Giới hạn phát Giới hạn định lượng Khối phổ Hệ số độ dốc Risk Internal Standard Limit of Detection Limit of Quantitation Mass Spectrometry Oral Slope Factor 25 PAHs Các hợp chất thơm đa vòng Polycyclic Aromatic 26 27 28 Pyr Phe RfD ngưng tụ Pyren Phenanthren Liều tham chiếu Hydrocarbons Pyrene Phenanthrene Reference dose 29 RSD Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation 30 31 32 SD TEF TEQ Độ lệch chuẩn Chỉ số độc hại Độ độc hại tương đương Standard Deviation Toxic Equipment Factor Toxic Equivalent 33 US EPA Cơ quan Bảo vệ Môi trường United States Environmental Hoa Kỳ Protection Agency Sắc đồ mẫu cà phê VC 10 Sắc đồ mẫu cà phê VC 11 108 Sắc đồ mẫu cà phê VC 12 Sắc đồ mẫu cà phê VC 13 109 Sắc đồ mẫu cà phê VC 14 Sắc đồ mẫu cà phê VC 15 110 Sắc đồ mẫu cà phê VC 16 Sắc đồ mẫu cà phê VC 17 111 Sắc đồ mẫu cà phê GC 01 Sắc đồ mẫu cà phê GC 02 112 Sắc đồ mẫu cà phê GC 03 Sắc đồ mẫu cà phê GC 04 113 Sắc đồ mẫu cà phê GC 05 Sắc đồ mẫu cà phê JC 01 114 Sắc đồ mẫu cà phê JC 02 Sắc đồ mẫu cà phê IVC 01 115 Sắc đồ mẫu cà phê IVC 02 Sắc đồ mẫu cà phê IVC 03 116 Sắc đồ mẫu cà phê IVC 04 Sắc đồ mẫu cà phê IVC 05 117 Sắc đồ mẫu cà phê ITC 01 118 PHỤ LỤC Hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) số sản phẩm cà phê rang, cà phê hòa tan Việt Nam: Hàm lượng đánh giá rủi ro đến sức khỏe người Nguyễn Thị Quỳnh1, Nguyễn Thúy Ngọc1, 2, Trương Thị Kim1, 2, Nguyễn Văn Thành1, 2, Phan Thị Lan Anh2, Dương Hồng Anh1, 2, Phạm Hùng Việt1, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Phòng thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ phân tích phục vụ kiểm định chất lượng mơi trường an tồn thực phẩm (KLATEFOS), Đại học Quốc gia Hà Nội Ngày nhận 26/9/2019; ngày chuyển phản biện 30/9/2019; ngày nhận phản biện 13/11/2019; ngày chấp nhận đăng 21/11/2019 Tóm tắt: Cà phê loại đồ uống phổ biến giới Rang công đoạn quan trọng trình sản xuất cà phê, rang tạo nên mùi vị hương thơm đặc trưng cà phê Bên cạnh đó, q trình rang số hợp chất khơng mong muốn tạo thành, hợp chất hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) Trong nghiên cứu này, 15 hợp chất PAHs phân tích số sản phẩm cà phê rang, cà phê hòa tan Việt Nam số nước làm đối chứng Tổng hàm lượng PAHs phân tích cà phê rang Việt Nam dao động khoảng 3,20-143 µg/kg trongcà phê hòa tan 1,30-14, /kg Trong đó, benzo[a]pyren (BaP) phát thấy cà phê rang với hàm lượng cao 1,2 µg/kg khơng phát mẫu cà phê hòa tan So sánh với quy định Uỷ ban châu Âu hàm lượng tối đa cho phép BaP nhóm PAH4 chế phẩm từ thực vật, tất mẫu cà phê phân tích có hàm lượng PAHs độc hại mức thấp giới hạn cho phép Dựa Tác giả liên hệ: ngthngoc@yahoo.com  119 hàm lượng PAHs mẫu cà phê, nhóm nghiên cứu đưa đánh giá rủi ro sức khỏe sử dụng cà phê Theo đó, mẫu cà phê Việt Nam có HQ