Nghiên cứu đặc trưng nguồn phát thải các chất BTEX trong không khí trong nhà tại khu vực hà nội và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Xuân Trƣờng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG NGUỒN PHÁT THẢI CÁC CHẤT HỌ BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ TẠI KHU VỰC HÀ NỘI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƢỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Xuân Trƣờng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG NGUỒN PHÁT THẢI CÁC CHẤT HỌ BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ TẠI KHU VỰC HÀ NỘI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƢỜI Chun ngành: Hóa mơi trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trần Đình Trinh TS Nguyễn Thị Thu Hiền Hà Nội – Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trần Đình Trinh TS Nguyễn Thị Thu Hiền giao đề tài, trực tiếp hướng dẫn, đóng góp ý kiến tạo điều kiện tốt sở vật chất suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô phịng thí nghiệm Hóa Mơi trường, khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, giảng dạy, truyền đạt kiến thức, giúp tơi hồn thành chương trình học tập tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới thành viên nhóm nghiên cứu Viện Khoa học & Cơng nghệ môi trường – Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tơi xin bày tổ lịng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn bè người ln động viện, khích lệ tơi q trình hoàn thiện luận văn Hà Nội, tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Xuân Trƣờng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ơ nhiễm khơng khí 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí 1.2 Ơ nhiễm khơng khí nhà 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Các chất ô nhiễm BTEX nhà 1.3 Ảnh hưởng BTEX đến sức khỏe người 10 1.3.1 Benzen 11 1.3.2 Toluen 12 1.3.3 Etyl benzen 12 1.3.4 Xylen 13 1.4 Các nghiên cứu giới nước ô nhiễm BTEX khơng khí 13 1.4.1 Tổng quan hai phương pháp lấy mẫu giới 13 1.4.2 Các nghiên cứu giới nhiễm BTEX khơng khí nhà trời 15 1.4.3 Các nghiên cứu Việt Nam nhiễm BTEX khơng khí nhà 19 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 23 2.1 Mục đích nghiên cứu đối tượng nghiên cứu 23 2.1.1 Mục đích nghiên cứu 23 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 23 2.3 Thiết bị, dụng cụ lấy mẫu 24 2.4 Phương pháp chiến dịch lấy mẫu trường học 25 2.4.1 Phương pháp lấy mẫu 25 2.4.2 Các bước lấy mẫu vận chuyển 26 2.5 Phân tích BTEX 27 2.5.1 Phương pháp phân tích sắc ký khí khối phổ (GC – MS) 27 2.5.2 Hóa chất, dụng cụ phân tích 29 2.5.3 Chuẩn bị dung môi CS2 31 2.5.4 Quy trình phân tích BTEX GC-MS 34 2.3.6 Xác định nguồn phát thải 38 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 Nồng độ chất ô nhiễm BTEX không khí trường mầm non Hà Nội theo mùa 45 3.1.1 Nồng độ chất ô nhiễm BTEX trường mầm non Hà Nội vào mùa đông 45 3.1.2 Nồng độ chất ô nhiễm BTEX trường mầm non Hà Nội vào mùa hè 49 3.1.3 So sánh kết thu hai mùa: mùa đông mùa hè 51 3.1.3 So sánh với kết giới 52 3.2 Nhận diện nguồn phát thải 57 3.2.1 Tỷ lệ I/O (indoor/outdoor) hợp chất BTEX 57 3.2.2 Tỷ lệ hợp chất BTEX mối tương quan 60 3.3 Đánh giá rủi ro sức khỏe 64 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 73 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các nguồn chất gây nhiễm khơng khí chủ yếu Bảng 1.2: Tính chất vật lý BTEX Bảng 1.3: Nguồn phát sinh hợp chất BTEX Bảng 1.4: Bảng so sánh phương pháp lấy mẫu 14 Bảng 1.5: Tổng hợp số nghiên cứu BTEX giới 17 Bảng 1.6: Nồng độ chất BTEX ban tuần cuối tuần từ tháng 12/2007 đếm tháng 1/2008 20 Bảng 1.7: So sánh nồng độ BTEX Thành phố Hồ Chính Minh với số thành phố khác giới 21 Bảng 1.8: Bảng so sánh giá trị nồng độ BTEX khơng khí nhà khu chung cư thành phố Hà Nội với thành phố khác giới 21 Bảng 2.3: Nồng độ chất chuẩn BTEX 30 Bảng 2.4: So sánh kết diện tích pic sắc ký đồ .33 Bảng 2.5: Nồng độ chất chuẩn BTEX 37 Bảng 2.6: Phương trình đường ngoại chuẩn hợp chất BTEX 37 Bảng 2.7: Giá trị hệ số rủi ro ung thư nồng độ tham chiếu hợp chất BTEX 44 Bảng 3.1: Nồng độ tối đa cho phép hợp chất BTX khơng khí ngồi trời năm .45 Bảng 3.2: Nồng độ hợp chất BTEX khơng khí nhà trường mầm non Hà Nội thu thập vào mùa đông 46 Bảng 3.3: Nồng độ hợp chất BTEX khơng khí nhà trường mầm non Hà Nội thu thập vào mùa đông sau loại bỏ trường S8 .48 Bảng 3.4: Nồng độ hợp chất BTEX khơng khí nhà trường mầm non Hà Nội thu thập vào mùa hè .49 Bảng 3.5: So sánh giá trị trung bình trung vị hợp chất BTEX theo mùa khác 51 Bảng 3.6: So sánh nồng độ trung bình hợp chất BTEX khơng khí ngồi trời nhà nghiên cứu giới 53 Bảng 3.7: Tỷ lệ I/O chất BTEX có mặt trẻ em lớp học 58 Bảng 3.8: Tỷ lệ hợp chất BTEX theo mùa 60 Bảng 3.9: Hệ số tương quan Spearman hợp chất BTEX theo mùa 62 Bảng 3.10: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư nguy gây ung thư hợp chất BTEX khơng khí nhà vào mùa đông (trong dấu ngoặc đơn mùa hè) 64 Bảng 11: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư nguy gây ung thư hợp chất BTEX khơng khí ngồi trời vào mùa đơng (trong dấu ngoặc đơn mùa hè) 64 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các hợp chất thơm BTEX Hình 1.2: Sơ đồ vận chuyển BTEX thể người .10 Hình 1.3: Tỷ lệ chất BTEX hỗn hợp 16 Hình 2.2: Dụng cụ lấy mẫu chủ động .14 Hình 2.1: Vị trí phân bố điểm lấy mẫu (chấm đỏ) 23 Hình 2.3: Máy hút khí Sibata Ʃ 30MP ghép nối ống than hoạt tính SKC 24 Hình 2.4: Dụng cụ lấy khơng khí nhà ngồi trời lắp hồn chỉnh .25 Hình 2.5: Mẫu BTEX sau thu thập 27 Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống sắc ký khí 29 Hình 2.7: Máy GC ghép nối với detector MS 31 Hình 2.8: Bộ dụng cụ đun hồi lưu CS2 32 Hình 2.9: Bộ dụng cụ chưng cất CS2 32 Hình 2.10: So sánh sắc ký đồ dung môi CS2 trước (1) sau loại bỏ benzen (2) 33 Hình 2.11: Giải hấp mẫu thực chứa BTEX dung mơi CS2 35 Hình 2.12: Chương trình nhiệt độ GC-MS .35 Hình 2.13: Đường ngoại chuẩn benzen 38 Hình 2.14: Quy trình đánh giá rủi ro theo US-EPA 40 Hình 3.1: Tỷ lệ I/O hợp chất BTEX vào mùa đông, khoảng thời gian học tập trẻ em .59 Hình 3.2: Tỷ lệ I/O hợp chất BTEX vào mùa hè, khoảng thời gian học tập trẻ em 59 DANH MỤC VIẾT TẮT BTEX: Benzene, Toluene, Etylbenzene, Xylene BTX: Benzene, Toluene, Xylene FID: Flame Ionization Detector (Đầu dị ion hóa điện tử) GC: Hệ thống sắc ký khí (Gas Chromatography) IAQ: Chất lượng khơng khí nhà (Indoor Air Quality) IARC: Cơ quan Nghiên cứu ung thư quốc tế (International Agency for Research on Cancer) MS: Đầu dò khối phổ (Mass Spectrometry) NIOSH: Viện quốc gia an toàn sức khỏe nghề nghiệp (National Institue for Occupational Safety and Health) OECD: Tổ chức Hợp tác Phát triển Kinh tế (Organization for Economic Co-operation and Development) PAHs: Các hidrocacbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) PID: Đầu dị quang hóa (Photoionization Detector) TEX: Toluen, Etylbenzen, Xylen US-EPA: Cơ quan Bảo vệ Môi Trường Hoa Kỳ (United State Environmental Protection Agency) VOCs: Các hợp chất hữu dễ bay (Volatile organic compounds) WHO: Tổ chức y tế giới (World Health Organization) MỞ ĐẦU Ngày nay, vấn đề nhiễm khơng khí, đặc biệt nhiễm khơng khí nhà khơng cịn vấn đề riêng quốc gia hay khu vực mà trở thành vấn đề tồn cầu Những loại khí nhiễm gây hại cho sức khỏe người bụi, CO2, NO2, CO, SO2 loại hợp chất hữu dễ bay gây 1,6 triệu ca tử vong năm Trong đó, hầu hết ca nhiễm độc cấp tính trẻ em tuổi [37] Ở nước phát triển, tỷ lệ tử vong đến từ nguyên nhân ô nhiễm khơng khí nhà khoảng 3,7% khiến nhiễm khơng khí nhà trở thành ngun nhân gây tử vong nguy hiểm sau suy dinh dưỡng, quan hệ tình dục khơng an tồn, thiếu nước khơng có hệ thống vệ sinh đầy đủ, [37] Con người dành khoảng 90% cho hoạt động nhà như: làm việc, học tập, nghỉ ngơi, vui chơi, giải trí, thể thao … Do đó, chất lượng khơng khí nhà trở thành yếu tố quan trọng sức khỏe phát triển bền vững cá nhân cộng đồng nói chung [37] Bên cạnh đó, hệ hơ hấp trẻ em chưa phát triển cách đầy đủ nên em nhóm đối tượng nhạy cảm với chất nhiễm khơng khí so với người trưởng thành, phần lớn thời gian hoạt động học tập, vui chơi trẻ diễn trường học [36] Hiện nay, chất lượng khơng khí trường học ngày thu hút quan tâm nhà nghiên cứu, số trường hợp, kết khơng khí nhà nhiễm khơng khí ngồi trời[7] Trong loại khí gây nhiễm, BTEX (benzen, toluen, etyl benzen, xylen) họ hợp chất hữu điển hình thuộc nhóm hợp chất hữu dễ bay (VOCs), có khả gây rủi ro đến sức khỏe người Các hợp chất gây ảnh hưởng sức khỏe khác như: kích thích mắt, mũi họng, đau đầu, buồn nôn, tổn thương gan, thận hệ thần kinh trung ương Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) phân loại bezen chất gây ung thư cho người người (nhóm 1) etyl benzen có khả gây ung thư cho người (nhóm 2B) [37] ... GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Xuân Trƣờng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG NGUỒN PHÁT THẢI CÁC CHẤT HỌ BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ TẠI KHU VỰC HÀ NỘI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG... nhiễm BTEX khơng khí, bảo vệ sức khỏe người dân Với mục đích đó, đề lựa chọn là: ? ?Nghiên cứu đặc trƣng nguồn phát thải chất BTEX khơng khí nhà khu vực Hà Nội đánh giá ảnh hƣởng chúng tới sức khỏe. .. nhà trời chưa nghiên cứu rộng rãi Hà Nội Nguy sức khỏe người dân tiếp xúc với BTEX chưa quan tâm đầy đủ Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm nhiễm khơng khí nhà Hà Nội cần thiết, để nhà khoa học đề