Nghiên Cứu Xác Định Nồng Độ Và Đánh Giá Rủi Ro Phơi Nhiễm Các Kim Loại Nặng Từ Các Hạt Bụi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Thúy Mến NGHIÊN CỨU XÁC ĐINH ̣ NỒNG ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ RỦ I RO PHƠI NHIỄM CÁC KIM LOẠI NẶNG TỪ CÁC HẠT BỤI TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Thúy Mến NGHIÊN CỨU XÁC ĐINH ̣ NỒNG ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ RỦ I RO PHƠI NHIỄM CÁC KIM LOẠI NẶNG TỪ CÁC HẠT BỤI TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ Chun ngành: Hóa mơi trường Mã số: 8440112.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trầ n Đin ̀ h Trinh Hà Nội - 2020 LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trần Đình Trinh 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 phịng thí nghiệm Hóa Mơi trường và Phòng Thí Nghiê ̣m Tro ̣ng Điể m Vật liệu Tiên tiến Ứng dụng Phát Triển Xanh, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, giảng dạy, truyền đạt kiến thức, giúp hồn thành chương trình học tập tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn tới Viê ̣n Sức Khỏe Nghề Nghiê ̣p và Môi Trường đã ta ̣o điề u kiê ̣n giúp quá trình thực hiê ̣n đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn bè người ln động viện, khích lệ tơi q trình hồn thiện luận văn Cuối tơi xin cảm ơn tới nhóm đề tài (NAFOSTED) mã số 104.992016.67 hỗ trợ giúp tơi hồn thành nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Học viên Nguyễn Thi Thu ̣ ́ y Mế n MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ơ nhiễm khơng khí 1.2 Ô nhiễm khơng khí nhà 1.2.1 Các chất ô nhiễm khơng khí nhà 1.2.2 Nguồn phát thải chất gây ô nhiễm không khí nhà 1.3 Các nghiên cứu giới nước ô nhiễm kim loa ̣i nă ̣ng khơng khí nhà 11 1.3.1 Các nghiên cứu giới ô nhiễm kim loại nặng khơng khí nhà 11 1.3.2 Các nghiên cứu Việt Nam ô nhiễm kim loại nặng khơng khí nhà 12 1.4 Ảnh hưởng kim loại nặng đến sức khỏe người 14 1.4.1 Cơ chế gây độc kim loại nặng 14 1.4.2 Ảnh hưởng số kim loại nặng điển hình sức khỏe người 16 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 20 2.1 Mu ̣c đích và đố i tươṇ g nghiên cứu 20 2.1.1 Mục đích nghiên cứu 20 2.1.2 Đố i tượng nghiên cứu 20 2.2 Thiế t bi va ̣ ̀ du ̣ng cu ̣ lấ y mẫ u 21 2.2.1 Thiế t bi ̣ thu bụi 21 2.2.2 Thiế t bi ̣ đo nồ ng độ CO2, CO, nhiê ̣t độ, độ ẩm 22 2.3 Phương pháp và chiế n dich ̣ lấ y mẫ u ta ̣i các trường ho ̣c 23 2.3.1 Phương pháp lấ y mẫu 23 2.3.2 Các bước lấ y và bảo quản mẫu 24 2.4 Xác đinh ̣ nồ ng đô ̣ các kim loa ̣i nă ̣ng bằ ng phương pháp quang phổ huỳnh quang tia X (XRF) 26 2.4.1 Giới thiê ̣u XRF 26 2.4.2 Cơ chế hoạt động phương pháp XRF 26 2.4.3 Ứng dụng của phương pháp quang phổ huỳnh quang tia X 28 2.4.4 Đảm bảo kiểm sốt chất lượng phép phân tích 29 2.5 Nghiên cứu hình thái hạt bụi phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) 30 2.6 Xác đinh ̣ nguồ n phát thải kim loại nặng 31 2.6.1 Tỷ số I/O (Indoor/Outdoor) 31 2.6.2 Hệ số tương quan chất ô nhiễm 31 2.7 Đánh giá rủi ro phơi nhiễm, ảnh hưởng gây ung thư ảnh hưởng không gây ung thư các kim loa ̣i nă ̣ng hạt bụi khơng khí 32 2.7.1 Đánh giá rủi ro phơi nhiễm 32 2.7.2 Đánh giá ảnh hưởng gây ung thư ảnh hưởng không gây ung thư 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Kết thay đổi nồng độ CO, CO2, nhiêṭ đô ̣, đô ̣ ẩ m trường mầm non 35 3.2 Kết nồ ng đô ̣ các ̣t bu ̣i không khí trường mầm non 40 3.2.1 Kết giải nồng độ hạt bụi khơng khí nhà xung quanh 40 3.2.2 So sánh với kết nồng độ hạt bụi nghiên cứu Thế giới 43 3.2.3 Kết phân bố hạt bụi khơng khí nhà xung quanh 45 3.4 Kết nồ ng đô ̣ các kim loa ̣i nă ̣ng các ̣t bu ̣i không khí nhà và xung quanh ta ̣i trường mầ m non 48 3.5 Kết sư ̣ phân bố của các kim loa ̣i các ̣t bụi 52 3.6 Kết xác định nguồ n phát thải kim loại 59 3.6.1 Tỷ số I/O (indoor/outdoor) của các kim loại nặng 59 3.6.2 Kết mối tương quan kim loại thông số CO, CO2, nhiệt độ, độ ẩm 65 3.7 Kết đánh giá rủi ro sức khỏe, rủi ro ung thư 68 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHU LỤC 78 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Mô tả đặc điểm vị trí lấy mẫu bu ̣i 21 Bảng 2.2: Các giá trị LOD, LOQ nguyên tố 30 Bảng 2.3: Giá trị hệ số rủi ro ung thư nồng độ tham chiếu kim loại 34 Bảng 3.1: Giá trị giới hạn thơng số khơng khí xung quanh của 35 Viê ̣t Nam 35 Bảng 3.2: Giá trị giới hạn thông số khơng khí xung quanh của WHO 35 Bảng 3.3: Giá trị giới hạn thơng số khơng khí nhà của WHO 36 Bảng 3.4: Nồ ng đô ̣ CO2, CO, nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩ m nhà và xung quanh ta ̣i trường mầ m non điạ bàn thành phố Hà Nô ̣i 36 Bảng 3.5: Nồ ng đô ̣ trung bình các ̣t bu ̣i không khí nhà và xung quanh ở thời điể m có ho ̣c sinh và không có ho ̣c sinh ta ̣i trường mầ m non 40 Bảng 3.6: So sánh kết nghiên cứu nồng độ hạt bụi trường học có mặt học sinh Thế giới 43 Bảng 3.7: Nồ ng đô ̣ các nguyên tố các ̣t bu ̣i không khí nhà và xung quanh ta ̣i thời điể m có trẻ em 49 Bảng 3.8: Sự phân bố của các kim loại các ̣t bụi thu học 54 Bảng 3.9: Tỷ lệ I/O các kim loa ̣i nă ̣ng các loa ̣i ̣t bu ̣i ở hai thời điể m có trẻ em và không có trẻ em 60 Bảng 3.10: Hệ số tương quan nguyên tố 67 Bảng 3.11: Lượng chất ô nhiễm mà trẻ em hít vào ngày 68 Bảng 3.12: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư nguy gây ung thư kim loa ̣i khơng khí nhà 69 Bảng 3.13: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư nguy gây ung thư kim loa ̣i khơng khí xung quanh 69 DANH MỤC HÌ NH VẼ Hình 1.1: Phân bố kích thước hạt bụi ảnh hưởng đến phận thể người Hình 2.1: Vị trí phân bố điểm lấy mẫu (chấm đỏ) 20 Hin ̀ h 2.2: Máy thu bụi Nanosampler II Model 3182 22 Hin ̀ h 2.3: Máy Qtrak 7575 22 Hin ̀ h 2.4: Dụng cụ lấy không khí nhà ngồi trời lắp hồn chỉnh 24 Hin ̀ h 2.5: Cân phân tích Mettler Toledor số lẻ 25 Hin ̀ h 2.6: Thu mẫu và bảo quản mẫu 25 Hin ̀ h 2.7: Nguyên lý bản của phương pháp XRF 27 Hin ̀ h 3.1: Sự thay đổ i nồ ng đô ̣ CO2, CO, nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩ m phòng ho ̣c ta ̣i trường S1 38 Hin ̀ h 3.2: Sự thay đổ i nồ ng đô ̣ CO2, CO, nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩ m bên ngoài phòng ho ̣c ta ̣i trường S1 38 Hin ̀ h 3.3: Sự thay đổ i nồ ng đô ̣ CO2, CO, nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩ m bên phòng ho ̣c ta ̣i trường S2 39 Hin ̀ h 3.4: Sự thay đổ i nồ ng đô ̣ CO2, CO, nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩ m bên ngoài phòng ho ̣c ta ̣i trường S2 39 Hình 3.5: Nờ ng ̣ trung bình của các ̣t bu ̣i không khí nhà và xung quanh có mă ̣t trẻ em ta ̣i hai trường mầ m non S1 và S2 42 Hình 3.6: Nồ ng đô ̣ trung bình của các ̣t bu ̣i không khí nhà và xung quanh không có mă ̣t trẻ em ta ̣i hai trường mầ m non S1 và S2 43 Hin ̀ h 3.7: Sự phân bố nồ ng đô ̣ các ̣t bu ̣i PM10 S1 S2 46 Hin ̀ h 3.8: Ảnh SEM các ̣t bu ̣i không khí nhà (A-F: PM2.5-10, PM1-2.5, PM0.5-1, PM0.1-0.5, PM0.1) 47 Hin ̀ h 3.9: Ảnh SEM các ̣t bu ̣i không khí ngoài trời (A-F: PM2.5-10, PM1-2.5, PM0.5-1, PM0.1-0.5, PM0.1) 48 DANH MỤC VIẾT TẮT ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (Hiệp hội kỹ sư nhiệt lạnh điều hịa khơng khí Hoa Kỳ) BTEX: Benzene, Toluene, Etylbenzene, Xylen BTNMT: Bô ̣ Tài Nguyên Môi Trường IAQ: Chất lượng khơng khí nhà (Indoor Air Quality) IARC: International Agency for Research on Cancer (Cơ quan Nghiên cứu ung thư quốc tế) ICP-MS: Inductively coupled plasma mass spectrometry (Quang phổ nguồn plasma cảm ứng cao tần ghép nối khối phổ) NIOSH: National Institue for Occupational Safety and Health (Viện quốc gia an toàn sức khỏe nghề nghiệp) PM: Particulate Matter (Bụi) QCVN: Quy chuẩ n Viê ̣t Nam SEM: Scanning Electron Microscope (Phương pháp kính hiển vi điện tử quét) TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam US-EPA: United State Environmental Protection Agency (Cơ quan Bảo vệ Môi Trường Hoa Kỳ) VOCs: Volatile organic compounds (Các hợp chấ t hữu dễ bay hơi) XRF: X Ray Fluorescence (Quang phổ huỳnh quang tia X) WHO:nt International, 50, pp.47–55 37 Schweizer C, Edwards R.D, Bayer-Oglesby, Gauderman W.J, Ilacqua, V., Jantunen M.J, Lai H.K, Nieuwenhuijsen M, Kunzli N (2007), “Indoor time 76 micro environment-activity patterns in seven regions of Europe”, Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, 17, pp.170-181 38 Sousa S.I.V, Ferraz C, Alvim-Ferraz M.C.M, Vaz L.G, Marques A.J and Martins F.G (2012), “Indoor air pollution on nurseries and primary schools: impact on childhood asthma – study protocol”, BMC Public Health, 12, pp.435 39 Susana Pallares a, EvaTrinidad Gomeza, Africa Martínez Manuel Miguel Jordan (2019), “The relationship between indoor and outdoor levels of PM10 and its chemical composition at schools in a coastal region in Spain”, Heliyon, 3(4), pp.15-18 40 Tran D.T, Alleman L.Y, Coddeville P, Galloo J.C (2014), “Indoor-outdoor behavior and sources of size-resolved airborne particles in French classrooms”, Build Environ, 81, pp.183–191 41 Tran D.T, Alleman L.Y, Coddeville P, Galloo J.C (2015), “Indoor particle dynamics in schools: Determination of air exchange rate, size-resolved particle deposition rate and penetration factor in real-life conditions”, Indoor Built Environ, 0(0), pp.1–16 42 USEPA (2009), Integrated Risk Information System (IRIS) Online Database, http://cfpubepagov/ncea/iris/indexcfm 43 V S Chithra1 and Shiva Nagendra Saragur Madanayak (2018), “Source Identification of Indoor Particulate Matter and Health Risk Assessment in School Children”, Toxic Radioact Waste, 22(2), pp.04018002 44 WHO (1992, 2015), Environmental Health Criteria, Geneva, pp.134 45 World Health Organization (WHO) (2014), “Indoor air pollution” 46 Z.L.L Yeunga, R.C.W Kwokb, K.N Yua (2003), “Determination of multi element profiles of street dust using energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF)”, Applied Radiation and Isotopes, 58, pp.339–346 77 PHU LỤC Phụ lục 1: Mẫu phiếu thu thập thông tin PHIẾU THU THẬP THÔNG TIN ĐỊA ĐIỂM THU THẬP CÁC MẪU THỰC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI Thông tin trường học - Ký hiệu trường: S1 - 2019 - Cấp học: (THPT, THCS, Tiểu học, mầm non): Mầm non - Địa chỉ: Quận Đống Đa– Thành phố Hà Nội - Ngày lấy mẫu: 18/11/2019 - Mơ tả vị trí trường: (khn viên, vị trí so với đường lớn, …) Trường xây dựng đưa vào sử dụng năm Vị trí: trường đặt khu khu thị cách đường lớn khoảng 500m – nơi có mật độ phương tiện giao thông lớn - Bếp ăn trường:  có  khơng có Bên lớp học (Indoor) - Diện tích phịng học: 45m2 - Số lượng học sinh: 30 - Phòng học đặt tầng: - Số lượng cửa tình trạng sử dụng thời điểm đo (đóng/mở): cửa sổ (02 cửa sổ mở, 02 cửa sổ đóng), 01 cửa (mở) - Chất liệu sàn nhà: Sàn gỗ - Sử dụng điều hịa (số lượng, có sử dụng hay khơng sử dụng): 02 điều hịa tình trạng tắt - Hoạt động diễn thời điểm đo: Trẻ học tiếng anh nhận biết đồ vật - Mô tả khác: Sàn nhà lớp học lau lần/ngày vào thời điểm 7h30, 11h Bên lớp học - Sân trường: Diễn hoạt động vui chơi học sinh 78 ... giới nước ô nhiễm kim loa ̣i nă ̣ng khơng khí nhà 11 1.3.1 Các nghiên cứu giới ô nhiễm kim loại nặng không khí nhà 11 1.3.2 Các nghiên cứu Việt Nam ô nhiễm kim loại... nồng độ hạt bụi khơng khí nhà xung quanh 40 3.2.2 So sánh với kết nồng độ hạt bụi nghiên cứu Thế giới 43 3.2.3 Kết phân bố hạt bụi khơng khí nhà xung quanh 45 3.4 Kết nồ ng đô ̣ các kim loa... quan chất ô nhiễm 31 2.7 Đánh giá rủi ro phơi nhiễm, ảnh hưởng gây ung thư ảnh hưởng không gây ung thư các kim loa ̣i nă ̣ng hạt bụi khơng khí 32 2.7.1 Đánh giá rủi ro phơi nhiễm