Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm BTEX trong không khí tại nút giao thông giảng võ đê la thành

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Thúy Hà NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM Ơ NHIỄM BTEX TRONG KHƠNG KHÍ TẠI NÚT GIAO THÔNG GIẢNG VÕ – ĐÊ LA THÀNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Thúy Hà NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM Ô NHIỄM BTEX TRONG KHƠNG KHÍ TẠI NÚT GIAO THƠNG GIẢNG VÕ – ĐÊ LA THÀNH Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đỗ Quang Huy Hà Nội, 2014 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Đỗ Quang Huy, Giảng viên Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn thạc sỹ Em xin gửi lời cảm ơn đến chân thành đến ThS Thái Hà Vinh, Trưởng phòng Giám sát Phân tích mơi trường, Trạm Quan trắ c Phân tích mơi trường lao động thuộc Viện nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ Lao động dẫn giúp đỡ em suốt trình thực nội dung luận văn Em xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ Lao động,Trạm Quan trắc Phân tích mơi trường lao động tạo điều kiện để em đến thực tập làm luận văn thạc sỹ Viện Cuối em xin cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Môi Trường, Trường 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 trường Xin cảm ơn bạn bè, người thân gia đình động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành tốt khóa học trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Hà Nội, tháng 11/2014 Học viên cao học Nguyễn Thị Thúy Hà MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tính chất hóa lý BTEX 1.2 Nguồn phát sinh BTEX môi trường 1.3 Hình thái chuyển hóa BTEX khơng khí 1.3.1 Benzen 1.3.2 Toluen 1.3.3 Etylbenzen 1.3.4 Xylen 1.4 Tác động BTEX đến môi trường 1.5 Tác động BTEX đến sức khỏe người 1.5.1 Benzen 1.5.2 Toluen 10 1.5.3 Etylbenzen 12 1.5.4 Xylen 13 1.6 Các phương pháp xác định BTEX khơng khí 15 1.7 Quy chuẩn chất lượng mơi trường khơng khí 18 1.8 Tình hình nghiên cứu ô nhiễm BTEX giới Việt Nam 18 1.8.1 Tình hình nghiên cứu BTEX số quốc gia giới 18 1.8.2 Tình hình nghiên cứu BTEX Việt Nam 20 1.9 Tổng quan khu vực nghiên cứu 22 1.9.1 Vị trí địa lý 22 1.9.2 Hiện trạng nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành 24 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .30 2.1 Đối tượng nghiên cứu 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Phương pháp hồi cứu, thu thập tổng hợp tài liệu 30 2.2.2 Phương pháp lấy mẫu trường 30 2.2.3 Phương pháp vận chuyển bảo quản mẫu 34 2.2.4 Phương pháp sắc ký khí xác định BTEX 35 2.2.5 Thực nghiệm 38 2.2.6 Phương pháp vấn 41 2.2.7 Phương pháp tính tốn đánh giá nguy rủi ro BTEX 42 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Xác định nồng độ BTEX vị trí nghiên cứu 46 3.1.1 Nồng độ BTEX khơng khí lấy vị trí H1,H2,H3,H4 .46 3.1.2 Nồng độ BTEX khơng khí lấy vị trí P1,P2 47 3.2 Đặc điểm nhiễm chất BTEX khơng khí khu vực Nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành 48 3.2.1 Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo thời gian 48 3.2.2 Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo không gian 51 3.3 Đánh giá nguy BTEX đến sức khỏe người dựa công thức cách tiếp cận US EPA 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC 61 DANH MỤC BẢNG Bảng Cơng thức số tính chất hóa lý BTEX Bảng Các thiết bị dụng cụ lấy mẫu khí 15 Bảng Các loại pha rắn dùng để hấp phụ BTEX 16 Bảng So sánh phương pháp giải hấp nhiệt giải hấp dung môi 16 Bảng Nồng độ tối đa cho phép BTX khơng khí xung quanh theo QCVN 06/2009/ BTNMT 18 Bảng Nồng độ trung bình (μg/m3) BTEX mùa Bắc Kinh năm khác 19 Bảng Kết quan trắc BTEX số thành phố giới 20 Bảng Nồng độ trung bình BTEX vị trí quan trắc TPHCM 20 Bảng Nồng độ trung bình, thấp nhất, cao BTEX bên đường Hà Nội tháng 113 12 năm 2004 (µg/m ) 21 Bảng 10 Nồng độ trung bình BTEX cao điểm thấp điểm ngày tuần cuối tuần 22 Bảng 11 Lưu lượng qua nút Láng Hạ– Giảng Võ cao điểm theo hướng (từ 7h00-8h00 ngày 8/10/2014 ) 28 Bảng 12 Lưu lượng qua nút Láng Hạ – Giảng Võ cao điểm theo hướng (từ 17h00-18h00 ngày 8/10/2014) 28 Bảng 13 Thông số lấ mẫu điểm H1,H2,H3,H4 nút giao thông Giảng Võ-Đê La Thành lấy ngày 7/10/2014 ngày 11/10/2014 32 Bảng 14 Thông số lấ mẫu điểm P1,P2 nút giao thông Giảng Võ-Đê La Thành lấy ngày 6/10/2014 ngày 12/10/2014 33 Bảng 15 Quy đổi đơn vị BTEX từ ppm sang mg/m 40 Bảng 16 Nồng độ BTEX mẫu chuẩn 40 Bảng 17 Các phương trình định lượng BTEX GC/FID 41 Bảng19 Kết xác định nồng độ BTEX theo vị trí H1, H2, H3, H4 .46 Bảng 20 Kết xác định nồng độ BTEX theo vị trí P1, P2 47 Bảng 21 Nồng độ trung bình BTEX cao điểm thấp điểm vào ngày tuần cuối tuần 49 Bảng 22 Nồng độ trung bình BTEX nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành .52 Bảng 23 Tổng hợp giá trị thông số sử dụng cho đánh giá tính tốn phơi nhiễm 53 Bảng 24 Đánh giá rủi ro BTEX 55 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Cơng thức cấu tạo BTEX Hình Phản ứng tạo gốc tự Toluen với chất ô nhiễm khác khơng khí Hình Sự vận chuyển BTEX thể người Hình Sự chuyển hóa Toluen thể người động vật 12 Hình Sự chuyển hóa Xylen thể người 14 Hình Hệ thống giải hấp nhiệt 17 Hình Nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành 24 Hình Mặt cắt ngang đường dẫn Giảng Võ – Láng Hạ 26 Hình Mặt cắt ngang đường Láng Hạ - Giảng Võ 26 Hình 10 Mặt cắt ngang đường Đê La Thành 26 Hình11 Các dịng xe lưu thơng nút giao thơng Giảng Võ – Láng Hạ 27 Hình 12 Sơ đồ vị trí lấy mẫu 32 Hình 13 Các ống hấp phụ BTEX đưa phịng thí nghiệm 35 Hình 14 Sơ đồ khối thiết bị sắc ký khí detectơ ion hóa lửa 36 Hình 15 Máy sắc ký khí Simadzu GC-2010 37 Hình 16 Đường ngoại chuẩn Etylbenzen 41 Hình 17 Diễn biến nồng độ BTEX theo thời gian 51 Hình 18 Nồng độ trung bình BTEX so sánh QCVN khoảng cách 3m trước hướng gió; 3m, 30m, 60m theo hướng gió 52 Hình 19 Đường ngoại chuẩn benzen 61 Hình 20 Đường ngoại chuẩn toluen 61 Hình 21 Đường ngoại chuẩn Etylbenzen 61 Hình 22 Đường ngoại chuẩn o-xylen 62 Hình 23 Đường ngoại chuẩn m- xylen 62 Hình 24 Đường ngoại chuẩn p-xylen 62 Hình 25 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 07/10/2014 vị trí máy GC/FID 63 Hình 26 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 vị trí máy GC/FID 63 Hình 27 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 9h-11h ngày 11/10/2014 vị trí máy GC/FID 64 Hình 28 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 11h-13h ngày 11/10/2014 vị trí máy GC/FID 64 Hình 29 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 13h-15h ngày 11/10/2014 vị trí máy GC/FID 64 Hình 30 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 vị trí máy GC/FID 65 Hình 31 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 7h-11h ngày 11/10/2014 vị trí máy GC/FID 65 Hình 32 Vị trí lấy mẫu thứ 66 Hình 33 Vị trí lấy mẫu thứ 66 Hình 34 Vị trí lấy mẫu thứ 67 Hình 35 Vị trí lấy mẫu thứ 67 Hình 36 Vị trí lấy mẫu thứ 68 Hình 37 Vị trí lấy mẫu thứ 68 Hình 38 Nồng độ BTEX vị trí 69 Hình 39 Nồng độ BTEX vị trí 69 Hình 40 Nồng độ BTEX vị trí 70 Hình 41 Nồng độ BTEX vị trí 70 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTEX : Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen BTX : Benzen, Toluen, Xylen BVMT : Bảo vệ mơi trường ECD : Đầu dị cộng kết điện tử (Electron capture detector) FID : Đầu dò ion hóa điện tử (Flame ionization detector) GC : Hệ thống sắc kí khí (Gas Chromatography) GTVT : Giao thơng vận tải IACR : Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (International Agency for Cancer Research) LADD : Liều lượng trung bình hàng ngày suốt thời gian sống (Lifetime Average Daily Dose) NIOSH : Viện Quốc gia an toàn sức khỏe nghề nghiệp (National Institue for Occupational Satefy and Health) USEPA : Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (United States Environmental Protection Agency) VOCS : Chất hữu dễ bay (Volatle organic compounds) WHO : Tổ chức y tế giới (World Health Organization) MỞ ĐẦU Ơ nhiễm khơng khí thị giới có nguồn gốc từ hoạt động sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng hoạt động sống khác người dân đô thị, nhiễm khơng khí hoạt động giao thông lớn nhất, chiếm khoảng 70% Hoạt động giao thơng vận tải đóng góp 95% lượng hợp chất hữu dễ bay (VOCs) khí thải từ loại xe giới nguồn gây ô nhiễm khơng khí lớn nguy hại đô thị [2] Những yếu tố gây ô nhiễm mơi trường khơng khí phương tiện giao thơng giới đường chủ yếu bụi, tiếng ồn, SO2, CO2, CO, NOx, VOCs, CxHy,khác, có nhiều chất gây hại sức khỏe môi trường hợp chất thơm đa vòng (PAH), chất BTEX (gồm benzen, toluen, etylbenzen, xylen) BTEX biết độc hại ảnh hưởng đến ADN đóng góp tích cực vào phản ứng quang hóa [2] Chẳng hạn, Benzen thải trực tiếp vào mơi trường khơng khí từ q trình đốt cháy khơng hồn tồn xăng xe cũ, từ bay xăng thùng nhiên liệu trạm xăng Benzen hình thành phát thải vào khơng khí đốt cháy phần thành phần nhiên liệu phức tạp Số lượng xe cộ gia tăng nhanh chóng thành phố lớn Việt Nam năm gần Trong 10 năm qua, số lượng trung bình xe gắn máy, phương tiện chủ yếu Việt Nam tăng trưởng khoảng 15% năm [2] Điều dẫn đến tắc nghẽn giao thông dẫn đến làm tăng khí thải nhiễm khơng khí thành phố Hiện nay, thiết bị kiểm sốt khí thải không sử dụng phổ biến, đặc biệt xe máy Có thể dự đốn số lượng lớn xe máy không bảo dưỡng bảo dưỡng làm phát thải lượng lớn sản phẩm cháy khơng hồn tồn hydrocarbons, bao gồm BTEX, carbon monoxide (CO)…vào khơng khí Con người bị phơi nhiễm BTEX gây kích thích da giác quan; gây suy yếu hệ thần kinh trung ương ảnh hưởng đến hệ thống ... 1.9.2.1 Vị trí đặc điểm nút giao thơng Giảng Võ - Đê La Thành Hình Nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành Nút giao thông nơi giao đường ôtô, đường ôtô với đường bánh sắt, đường ôtô với đường thành phố... trường khơng khí khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành, thành phố Hà Nội - Đánh giá đặc điểm ô nhiễm BTEX mơi trường khơng khí khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành, thành phố Hà... tai nạn giao thơng thị chiếm 50% xảy nút giao thông  Nút giao thông đồng mức nút mà tất luồng xe vào nút từ hướng lại cao độ mặt [7]  Nút giao thông Giảng Võ ? ?Đê La Thành nút giao thông đồng