Đánh giá mức độ ô nhiễm HCl và HNO3 trong môi trường không khí khu vực làm việc và nguy cơ rủi ro sức khỏe

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Sỹ Hoàng ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM HCl VÀ HNO3 TRONG MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC LÀM VIỆC VÀ NGUY CƠ RỦI RO SỨC KHỎE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Sỹ Hoàng ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM HCl VÀ HNO3 TRONG MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC LÀM VIỆC VÀ NGUY CƠ RỦI RO SỨC KHỎE Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐỖ TRẦN HẢI PGS.TS ĐỖ QUANG HUY Hà Nội, 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi dƣới hƣớng dẫn khoa học TS Đỗ Trần Hải PGS.TS Đỗ Quang Huy Các số liệu nghiên cứu hồn tồn trung thực Tơi xin chịu trách nhiệm trƣớc kết nghiên cứu luận văn Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Bùi Sỹ Hoàng LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc TS Đỗ Trần Hải, Viện trƣởng Viện Khoa học An Toàn Vệ sinh Lao động PGS.TS Đỗ Quang Huy, giảng viên Khoa Môi trƣờng, Trƣờng đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội giao đề tài tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em suốt q trình thực luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Thái Hà Vinh, Trƣởng phịng Giám sát Phân tích Mơi trƣờng, cán trạm Quan trắc Phân tích Mơi trƣờng Lao động tạo điều kiện thuận lợi để tơi có thời gian thực hồn thành tốt luận văn Em xin cảm ơn thầy, cô giáo khoa Môi trƣờng, trƣờng đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội dành tâm huyết truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian học tập trƣờng Xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên tơi hồn thành tốt khóa học trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội, tháng 10 năm 2017 Học viên cao học Bùi Sỹ Hoàng MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Quá trình sản xuất công nghiệp phát sinh HCl, HNO3 1.1.1 Quá trình mạ điện 1.1.2 Q trình anốt hóa 1.1.3 Q trình mạ kẽm nhúng nóng 1.1.4 Quá trình sơn tĩnh điện 1.2 Tính chất hóa lý HCl HNO3 .8 1.3 Quy định hành HCl HNO3 mơi trƣờng khơng khí .9 1.4 Độc học ảnh hƣởng HCl HNO3 mơi trƣờng khơng khí đến sức khỏe ngƣời 12 1.4.1.Độc động học 12 1.4.2 Cơ chế gây độc 13 1.4.3 Ảnh hƣởng HCl HNO3 ngƣời 14 1.5 Các phƣơng pháp lấy mẫu xác định HCl HNO3 15 1.6 Phƣơng pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu cao 18 1.6.1 Cấu tạo hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao 18 1.6.2 Pha tĩnh sắc ký trao đổi ion cặp ion 19 1.6.3 Pha động sắc ký trao đổi ion cặp ion 20 1.6.4 Detectơ dẫn điện 21 1.6.5 Phân tích định tính định lƣợng HPLC 21 1.7 Phƣơng pháp đánh giá rủi ro sức khỏe ngƣời 22 1.7.1 Các tuyến phơi nhiễm chất độc ngƣời 24 1.7.1.1 Đánh giá liều lƣợng tuyến phơi nhiễm tiếp nhận qua đƣờng hô hấp 24 1.7.1.2 Đánh giá liều lƣợng tuyến phơi nhiễm tiếp nhận qua đƣờng tiêu hóa 24 1.7.1.3 Đánh giá liều lƣợng tuyến phơi nhiễm tiếp nhận qua da 25 1.7.2 Đánh giá độc tính 26 1.7.3 Đặc tính rủi ro sức khỏe 27 1.7.3.1 Rủi ro sức khỏe chất gây ung thƣ 1.7.3.2 Rủi ro sức khỏe chất không gây ung thƣ CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tổng hợp tài liệu 2.2.2 Phƣơng pháp lấy mẫu trƣờng 2.2.3 Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu cao 2.2.3.1 Pha tĩnh sắc ký lỏng trao đổi ion 2.2.3.2 Pha động sắc ký lỏng trao đổi ion 2.2.3.3 Detectơ dẫn điện 2.2.2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất - 2.3 Nghiên cứu lựa chọn điều kiện thực nghiệm để xác định Cl NO3 2.3.1 Các bƣớc lấy mẫu 2.3.1.1 Lắp đặt thiết bị 2.3.1.2 Thực lấy mẫu khơng khí nơi làm việc - 2.3.2 Xác định Cl NO3 - 2.3.2.1 Xử lý mẫu phân tích Cl NO3 - 2.3.2.2 Định tính định lƣợng Cl NO3 - 2.3.2.3 Xác định giới hạn định tính định lƣợng ion Cl NO3 - 2.3.2.4 Áp dụng phƣơng pháp xây dựng để xác định Cl NO3 thực tế 2.4 Nghiên cứu đánh giá rủi ro sức khỏe ngƣời lao động HCl HNO3 2.4.1 Xác định giá trị giới hạn tiếp xúc HCl HNO3 2.4.2 Đánh giá rủi ro sức khỏe ngƣời lao động HCl HNO3 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 3.1 Đánh giá phƣơng pháp lấy mẫu, xử lý mẫu phân tích Cl NO3 - 3.1.1 Đánh giá điều kiện phân tích Cl NO3 - 3.2 Đánh giá giới hạn định tính giới hạn định lƣợng Cl NO3 3.4 Đánh giá độ thu hồi phƣơng pháp xác định Cl NO3 3.5 Kết phân tích mẫu khơng khí thực tế nơi làm việc 3.5 Đánh giá rủi ro sức khỏe HCl HNO3 khơng khí c - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Khuyến nghị PHỤ LỤC Phụ lục Lấy mẫu không khí mơi trƣờng làm việc tiếp xúc cá nhân Phụ lục Hóa chất, dụng cụ để tách HCl HNO3 khỏi ống lấy mẫu thiết bị phân tích HPLC Phụ lục 3: Sơ đồ vị trí lấy mẫu thực tế Phụ lục 4: Sắc độ phân tích chất chuẩn mẫu thực tế DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính lý hóa axít vơ .9 Bảng 1.2 Giới hạn tiếp xúc HCl môi trƣờng lao động 10 Bảng 1.3 Giới hạn tiếp xúc HNO3 môi trƣờng lao động 11 Bảng 1.4 Những ảnh hƣởng việc tiếp xúc nghề nghiệp với axít vô 15 Bảng 2.1 Tốc độ lấy mẫu lƣợng mẫu cần lấy 35 Bảng 3.1 Mối liên hệ nồng độ số đếm diện tích píc, phƣơng trình định lƣợng - Cl - Bảng 3.2 Độ chệch điểm nồng độ chuẩn đƣờng ngoại chuẩn ion Cl Bảng 3.3 Mối liên hệ nồng độ số đếm diện tích píc, phƣơng trình định lƣợng - NO3 Bảng 3.4 Độ chệch điểm nồng độ đƣờng ngoại chuẩn ion NO - Bảng 3.5 Nồng độ HCl HNO3 lần phân tích Cl NO3 Bảng 3.6 Độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên tính độ khơng đảm bảo đo phân tích - - Cl NO3 HPLC - Bảng 3.7 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng Cl NO3 - Bảng 3.8 Độ thu hồi phƣơng pháp xác định Cl NO3 Bảng 3.9 Xác định axít HCl nhà máy mạ kẽm nhúng nóng Bảng 3.10 Xác định axít HCl nhà máy mạ kẽm nhúng nóng -mẫu tiêp xúc cá nhân Bảng 3.11 Kết xác định axít HCl HNO3 nhà máy mạ anot Hình 3.6 Nồng độ HCl HNO3 khơng khí nhà máy mạ anot Bảng 3.12 Kết xác định axít HCl HNO3 số nhà máy sử dụng HCl HNO3 trình sản xuất 57 Bảng 3.13 Các giá trị sử dụn Bảng 3.14 Kết tính CDI Bảng 3.15 Kết tính CDI HQ nhà máy mạ kẽm nhúng nóng- mẫu tiếp 65 xúc cá nhân Bảng 3.16 Kết tính CDI, HQ HI nhà máy mạ anot Bảng 3.17 Kết tính CDI, HQ HI nhà máy sử dụng HCl HNO 66 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Quy trình mạ điện với dịng đầu vào phát sinh chất thải Hình 1.2 Quy trình anốt hóa với dịng đầu vào phát thải Hình 1.3 Quy trình mạ kẽm với dịng đầu vào phát thải Hình 1.4 Quy trình sơn tĩnh điện với dòng đầu vào phát thải Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao Hình 1.6 Tiến trình đánh giá rủi ro sức khỏe Hình 2.1 : Lắp đặt hệ thống lấy mẫu tiếp xúc cá nhân khu vực làm việc Hình 2.2: Hiệu chuẩn bơm lấy mẫu - Hình 2.3 Thiết bị HPLC phân tích Cl NO3 - Hình 3.1 Sắc đồ phân tích Cl NO3 Hình 3.2 Đƣờng chuẩn ion Cl- Hình 3.3 Đƣờng chuẩn ion NO3 Hình 3.4 Nồng độ HCl khơng khí nhà máy kẽm nhúng nóng Hình 3.5: Nồng độ HCl khơng khí nhà máy kẽm nhúng nóng-mẫu tiếp xúc cá nhân Hình 3.6 Nồng độ HCl HNO3 khơng khí nhà máy mạ anot ABSs Phần trăm AOAC Hiệp hội ASTM Hiệp hội BW Trọng lƣ CAS dịch vụ t CD Nồng độ CDI Lƣợng h độc mãn CF Hệ số ch CS Nồng độ CT Nồng độ CV Hệ số biế CW Nồng độ E Mức độ p ED Thời gian EF Tần số ph ET Thời gian FIR Tốc độ ti GLC Nồng độ H Hiệu suấ HI Chỉ số rủ HPLC-IC Sắc ký h HQ Thƣơng IR Tốc độ h ISO Tổ chức IUPAC Hiệp hội LOAEL Mức ảnh LOAEL Mức ảnh LOD Giới hạn LOQ Giới hạn MR Hệ số hiệ NIOSH Viện ngh NOAEL OSHA Mức ảnh 70 [13] [14] Grose EC., Gardner DE., Miller FJ (1980), Response of ciliated epithelium to ozone and sulfuric acid Environ Res., 22, pp 377-385 Health Canada (2007), Federal Contaminated Site Risk Assessment in Canada Part II: Health Canada Toxicological Reference Values (TRVs.) Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident [15] Insurance DGUV (2015), GESTIS international limit values ISO 21438-2:2009 (2009), Workplace atmospheres- Determination of [16] inorganic acids by ion chromatography, Part 2: Volatile acids, except hydrofluoric acid (hydrochloric acid, hydrobromic acid and nitric acid) Kilgour JD., Foster J., Soames A., Farrar DG., Hext PM (2002), Responses in [17] the respiratory tract of rats following exposure to sulphuric acid aerosols for or 28 days, J Appl Toxicol., 22, pp 387-395 [18] Kimmel TA., Chen LC., Bosland MC., Nadziejko C (1997), Influence of acid aerosol droplet size on structural changes in the rat lung caused by acute exposure to sulfuric acid and ozone, Toxicol Appl Pharmacol.,144, pp 348355 [19] Larson TV (1989), The influence of chemical and physical forms of ambient air acids on airway doses, Environ Health Perspection, 79, pp 7-13 Lippmann M., Yeates DB., Albert RE (1980), Deposition, retention and [20] clearance of inhaled particles, Br J Ind Med., 37, pp 337-362 Marianne Van Der, Hagen Jill Jarnberg (2009), Sulphuric, hydrochloric, nitric [21] and phosphoric acids, The Nordic Expert Group fod Criteria Documentation of Health Risks from Chemicals [22] [23] Occupational Safety and Health Administration (1985), OSHA method ID165SG: Acid mist in workplace Atmospheres Reist PC (2000), Basic aerosol science, Patty’s industrial Hygiene, th ed., vol 1, New York: John Wiley and Sons, pp 355-410 Schiff LJ., Bryne MM., Fenters JD., Graham JA., Gardner DE (1979), [24] Cytotoxic effects of sulfuric acid mist, carbon particulates, and their mixtures on hamster tracheal epithelium, Environ Res.,19, pp 339-354 Schlesinger RB., Chen LC (1994), Comparative biological potency of acidic [25] sulfate aerosols: implications for the interpretation of laboratory and field studies, Environ Res., 65, pp 69-85 71 [26] [27] [28] [29] [30] Technical Guidance Note (2011), Monitoring ambient air M8, Environment Agency, version Ten Bruggen, Cate HJ (1968), Dental erosion in dustrial., Br J Ind Med., 25, pp 249-266 The National Institute for Occupational Safety and Health (1994), NIOSH Method 7903-1994: acids-inorganic The National Institute for Occupational Safety and Health (1999), Nitric acid, NIOSH pocket guide to chemical hazards The National Institute for Occupational Safety and Health (1999), NIOSH pocket guide to chemical hazards: Hydrogen Chloride The National Institute for Occupational Safety and Health (2014), NIOSH [31] Method 7907-2014: Volatile acids by ion Chromatography (Hydrogen Chloride, Hydrogen Bromide, nitric Acid) US Environmental Protection Agency, USEPA (1987), The Risk Assessment [32] Guidelines of 1986, Office of Health and Environmental Assessment, Washington, DC EPA/600/8-87/045 US Environmental Protection Agency, USEPA (1989), Risk Assessment [33] Guidance for Superfund, Human Health Evaluation Manual, Part A, Washington DC Utell MJ., Frampton MW (1992), Sulfur dioxide and sulfuric acid aerosols, [34] Environmental and occupational medicine, 2nd ed Boston, MA: Little, Brown and Company, pp 519-527 [35] Wiegand A., Attin T (2007), Occupational dental erosion from exposure to acids: a review, Occup Med (London), 57, pp 169-176 Witschi HP., Last JA (2001), Toxic responses of the respiratory system, [36] Casarett and Doull’s Toxicology: The basic science of poisons, New York: McGraw-Hill, 2001:515534 Wolff RK., Muggenburg BA., Silbaugh SA (1981), Effect of 0.3 and 0.9 [37] micron sulfuric acid aerosols on tracheal mucous clearance in beagle dogs, Am Rev Respir Dis., 123, pp 291-294 72 PHỤ LỤC Phụ lục Lấy mẫu khơng khí mơi trường làm việc tiếp xúc cá nhân Phụ lục Hóa chất, dụng cụ để tách HCl HNO3 khỏi ống lấy mẫu thiết bị phân tích HPLC Phụ lục 3: Sơ đồ vị trí lấy mẫu thực tế Phụ lục 4: Sắc độ phân tích chất chuẩn mẫu thực tế ... KHOA HỌC TỰ NHIÊN Bùi Sỹ Hoàng ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM HCl VÀ HNO3 TRONG MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ KHU VỰC LÀM VIỆC VÀ NGUY CƠ RỦI RO SỨC KHỎE Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN... cứu ? ?Đánh giá mức độ ô nhiễm HCl HNO3 mơi trƣờng khơng khí làm việc nguy rủi ro sức khỏe? ?? Mục tiêu nghiên cứu: - Xây dựng phƣơng pháp xác định HCl HNO3 không khí đánh giá nguy rủi ro sức khỏe. .. tƣợng nghiên cứu: việc Phƣơng pháp phân tích HCl HNO3 khơng khí khu vực làm - Hơi HCl HNO3 khơng khí mơi trƣờng làm việc - Rủi ro sức khỏe HCl HNO3 môi trƣờng làm việc ngƣời lao động + Phạm vi nghiên