Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 31-37 Sự phân bố tích lũy hợp chất peflo hóa (PFCs) nước trầm tích hai hồ lớn thành phố Hà Nội Nguyễn Thúy Ngọc, Phan Đình Quang, Trương Thị Kim, Phùng Thị Vĩ, Phạm Hùng Việt, Dương Hồng Anh* Phịng thí nghiệm Trọng điểm Cơng nghệ Phân tích phục vụ kiểm định mơi trường an tồn thực phẩm Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Nhận ngày 16 tháng năm 2017 Chỉnh sửa ngày 20 tháng năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 23 tháng năm 2018 Tóm tắt: Các hợp chất peflo hóa (PFCs) phân tích 40 mẫu nước 36 mẫu trầm tích lấy hai hồ lớn Hà Nội hồ Tây hồ Yên Sở mùa mưa mùa khô Nồng độ trung bình tổng PFCs phát nước hồ Tây 10,78 ng/l (8,13 - 13,25 ng/l) nước hồ Yên Sở 14,55 ng/l (12,42 - 17,64 ng/l) Hàm lượng PFCs trung bình trầm tích hồ Tây 0,11 ng/g mẫu khô (0,03 - 0,26 ng/g mẫu khô) hồ Yên Sở 0,79 ng/g mẫu khô (0,082,01 ng/g mẫu khô) Tại hai hồ, PFCs tìm thấy nước chủ yếu có số ngun tử cacbon phân tử thấp (từ C4 đến C10), cịn trầm tích cấu tử C8 đến C10 chiếm thành phần Có tích lũy PFCs nước trầm tích hai hồ Tây Yên Sở với hệ số phân bố PFCs trầm tích nước (log KD) khoảng 1,05 tới 2,91 Từ khóa: PFCs, nước, trầm tích, hồ n Sở, hồ Tây Mở đầu khơng có sản xuất PFCs sản phẩm có khả chứa PFCs nhập sử dụng dạng nhóm sản phẩm tiêu dùng, sản phẩm chuyên dụng vật liệu bình dập lửa, dầu thủy lực, thuốc diệt trùng hóa chất dùng ngành dệt may, ngành giấy, chất tẩy sơn, vecni [1] Sử dụng sản phẩm tiêu dùng trình thải bỏ nguyên nhân tiềm tàng dẫn đến phát tán, vận chuyển tích lũy hợp chất PFC mơi trường nước nói chung có Việt Nam Nhiều nghiên cứu nhà máy xử lý nước thải nói chung nguồn quan trọng chứa PFCs, đặc biệt PFOS peflooctanoic axit (PFOA) ảnh hưởng tới hệ sinh thái nước Nhóm hợp chất peflo hóa (PFCs) sản xuất từ năm 1950 sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp sản phẩm sinh hoạt Do hội đủ tính chất chất nhiễm hữu bền vững nên số chất thuộc nhóm PFCs bao gồm muối peflooctansunfonat (PFOS) peflooctansunfonyl florua (PFOSF) bổ sung vào Phụ lục B Công ước Stockholm năm 2009… Ở Việt Nam, _ Tác giả liên hệ ĐT.: 84- Email: https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4708 31 32 N.T Ngoc nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 31-37 [2] Có nghiên cứu mơ hình cho thấy nhà máy xử lý nước thải nguồn chất PFCs mơi trường nước đô thị [3,4] Hiện nay, nước thải đô thị Hà Nội xử lý khoảng phần ba, cịn thải cống thốt, kênh mương, hồ, ao Trong hệ thống nước thải thị Hà Nội, hồ, ao coi phận tiếp nhận, điều hòa nước mưa, nước thải tự làm Sự tồn lưu nhiễm nhóm hợp chất peflo hóa nước trầm tích hồ từ nguồn ô nhiễm nước thải sinh hoạt sản xuất thành phố tránh khỏi Nghiên cứu tiến hành thu thập mẫu nước trầm tích hai hồ lớn thành phố hô Tây hồ Yên Sở vào mùa mưa mùa khô năm để đánh giá mức độ nhiễm, phân bố tích lũy nhóm hợp chất PFCs hệ sinh thái nước hai hồ 12 hợp chất PFCs định lượng nghiên cứu bao gồm chất axit pefloankyl từ C4 đến C12 chất muối pefloankyl sulfonat C4, C6 C8 Thực nghiệm 2.1 Địa điểm phương pháp lấy mẫu Hồ Tây – hồ nước tự nhiên lớn nội thành Hà Nội với diện tích 530 hồ nước có nhiệm vụ điều phối nước mưa nơi nuôi trồng thủy sản Mỗi ngày, hồ tiếp nhận khoảng 10.000 m3 nước thải sinh hoạt hộ dân xung quanh Hồ Yên Sở quần thể hồ chứa nhỏ nằm phía Nam thủ Hà Nội với diện tích mặt nước cỡ 70 Hồ Yên Sở nằm vị trí phía Nam Hà Nội, nơi tiếp nhận nước thải nước mưa từ sông Tô Lịch, Lừ, Sét, Kim Ngưu dẫn vào hồ; phần nhỏ nước thải cỡ 200.000m3/ngày xử lý nhà máy xử lý nước thải Yên Sở Nguồn phát tán chất thải dự kiến đưa PFCs vào mơi trường hồ PFCs nước thải đô thị, Hà Nội nguồn hỗn hợp bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải sở sản xuất… Lấy mẫu: Mẫu nước trầm tích mặt lấy 10 điểm hồ Tây 10 điểm hồ Yên Sở vào mùa mưa mùa khô năm 2016 Nước hồ lấy tầng nước mặt đựng vào chai polyethylene (PE) Trầm tích trầm tích mặt lấy gầu lấy mẫu chuyên dụng Độ ẩm mẫu trầm tích xác định 105oC sau mang phịng thí nghiệm 2.2 Xử lý mẫu: Mẫu nước xử lý theo qui trình chuẩn quốc tế ISO 25101, 2009 [5] 500ml mẫu nước chiết làm làm giàu kỹ thuật chiết pha rắn sử dụng cột trao đổi anion yếu (cột WAX, Oasis) Các PFCs cột WAX rửa giải 4ml dung dịch 0,1% amoniac metanol Mẫu trầm tích ướt g xử lý theo tài liệu hướng dẫn Dự án hợp tác với trường Đại học Liên hợp quốc (UNU) [6] Mẫu trầm tích chiết siêu âm lần metanol 20% nước Dịch chiết ly tâm để loại hết cặn lơ lửng cho chảy qua cột trao đổi anion yếu WAX, Oasis 4ml dung dịch 0,1% amoniac methanol dùng để rửa giải PFCs Các dịch chiết pha rắn ml khí N2 lọc qua màng lọc nylon 0,2 µm vào lọ 1,5ml Tốn hàm lượng PFCs khối lượng trầm tích khơ dựa độ ẩm mẫu trầm tích xác định 2.3 Phân tích LC-MS/MS: Các PFCs phân tích định tính định lượng thiết bị sắc ký lỏng ghép nối khối phổ hai lần LCMS/MS 8040, Shimadzu, Nhật Bản, sử dụng cột tách: Shim-pack FC-ODS C18-ACF3 (100mm ì 2,2àm), chng trỡnh dung mụi vi pha ng A: mmol/L dung dịch amoni axetat/metanol tỉ lệ thể tích 9:1 pha động B: metanol [6] Đường chuẩn dựng theo phương pháp nội chuẩn khoảng nồng độ từ 0,5 đến 20 ng/ml, với hệ số tương quan (R2)>0,99 2.4 QA/QC: Hỗn hợp chất chuẩn gốc sử dụng hỗn hợp PFAC-MXB 2ppm (Wellington Lab) gồm 13 hợp chất axit peflocacboxylic (từ C4-C14, C16 C18) hợp chất pefloankyl sunfonat (C4, C6, C8 C10) Dung dịch nội chuẩn gốc MPFAC-MXA 2ppm hãng Wellington lab hỗn hợp đánh dấu 13C hợp chất axit pefluoroalky N.T Ngoc nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 31-37 lcarboxylic (bao gồm C4, C6, C8, C9, C10, C11 C12) đánh dấu 18O, 13C hợp chất perfluoroalkylsulfonate (bao gồm C6 C8) Dung dịch nội chuẩn thêm vào mẫu vào để kiểm sốt q trình phân tích mẫu Mẫu trắng thực mẻ mẫu mẫu thêm chuẩn kiểm tra sau 10 mẫu xử lý Trong mẻ bơm mẫu thiết bị LC-MS/MS, dung dịch chuẩn kiểm tra sau 10 lần bơm mẫu Giới hạn định lượng 12 PFCs dao động từ 0,06 đến 0,6 ng/l cho mẫu nước từ 0,01 đến 0,06 ng/g cho mẫu trầm tích [7] Hiệu suất thu hồi PFCs mẫu nước nằm khoảng 87 - 112% Đối với mẫu trầm tích, qui trình phân tích đáng tin cậy cho 10 hợp chất PFCs với hiệu suất thu hồi từ 80 - 121% (3 16% CV) ngoại trừ PFUdA PFDoA 33 Kết thảo luận 3.1 Nồng độ phân bố PFCs nước: Nồng độ trung bình tổng 12 PFC phân tích 20 mẫu nước mặt hồ Tây 10,78 ng/l nằm khoảng 8,13 đến 13,25 ng/l 20 mẫu nước mặt hồ Yên Sở 14,55 ng/l dao động khoảng 12,42 đến 17,64 ng/l Nồng độ tổng PFC nước hồ Yên Sở tìm thấy cao hồ Tây (hình 1) Điều dễ dàng giải thích hồ Yên Sở nơi tiếp nhận chủ yếu nước thải sinh hoạt thành phố Ở hồ so sánh kết hai mùa khơng thấy có khác biệt nồng độ tổng PFC quan trắc nước mùa khơ mừa mưa (p < 0,05) Hình Nồng độ trung bình tổng 12 PFCs hồ Tây Yên Sở Tại hồ Tây, phân bố thành phần PFC nước giống hai mùa quan trắc cho thấy nguồn chất ô nhiễm chảy vào hồ Tây khơng có thay đổi nhiều dung lượng lớn hồ Các PFC chiếm tỷ lệ cao số 12 chất phân tích PFBA (cỡ 30% tổng PFCs), PFOA (25%) PFHxA (20%) Nồng độ trung bình PFOA (2,48 ng/l) cao sáu lần nồng độ PFOS (0,42 ng/l) nước hồ Tây Tại hồ Yên Sở, thành phần PFC nước thay đổi mùa quan trắc (hình 2) ảnh hưởng trực tiếp nước thải thành phố nước mưa Trong mùa khô, PFC chiếm thành phần cao PFBS (38% tổng PFCs), PFOA (27%), PFHxA (22%) PFBA (20%), mùa mưa thứ tự PFOA (32%) PFBA (32%) Nồng độ trung bình PFOA (2,93 ng/l) cao sáu lần nồng độ PFOS (0,46 ng/l) nước hồ Yên Sở Nhìn chung, hai hồ cấu tử PFC phát với tần suất cao axit pefloankyl có số nguyên tử cacbon phân tử thấp từ C4 đến C9 (tần suất 80 - 100%) PFOS với tần suất 90% 34 N.T Ngoc nnk / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 34, Số (2018) 31-37 Hình Sự phân bố PFCs nước hồ Tây hồ Yên Sở 3.2 Nồng độ tích lũy PFCs trầm tích: Trong trầm tích hồ Tây, hầu hết hợp chất axit pefloankylcacboxylic hợp chất pefloankylsulfonat không phát phát thấy hàm lượng thấp Hàm lượng trung bình tổng PFCs 0,12 ng/g (0,03 - 0,26 ng/g) trầm tích khơ vào mùa mưa 0,10 ng/g (0,04 - 0,20 ng/g) trầm tích khơ vào mùa khơ Hàm lượng trung bình tổng PFC phân tích trầm tích hồ Yên Sở vào mùa mưa 0,76 ng/g (0,12 - 2,01 ng/g) vào mùa khô 0,82 ng/g (0,08 - 1,75 ng/g) Như tương tự với mẫu nước, hàm lượng PFC trầm tích hồ Yên Sở tìm thấy cao so với trầm tích hồ Tây (bảng 1) Tỷ lệ phần trăm phân bố PFC trầm tích hồ Yên Sở thay đổi mùa Tuy nhiên, cấu tử chiếm thành phần cao cao PFDA lại ổn định gần 50% tổng PFCs mùa mưa mùa khơ (hình 3) Trong mẫu phát thấy PFC, hợp chất có số cacbon từ C8 đến C10 phổ biến với tần suất xuất > 50 % so với hợp chất có số cacbon thấp Bảng Hàm lượng trung bình khoảng hàm lượng PFC trầm tích hồ Yên Sở hồ Tây (ng/g mẫu khô) Hồ Yên Sở STT Tên chất PFBA Mùa mưa (n=8) < 0,03 PFPeA < 0,01 PFHxA PFHpA PFOA PFNA PFDA L-PFBS 0,07 (< 0,01 - 0,12) < 0,01 0,14 (0,01 - 0,45) 0,11 (< 0,01 - 0,27) 0,44 (0,01 - 1,19)