Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu điều tra sự phân bố về hàm lượng và đánh giá độc tính tương đương của các hợp chất PAHs trong bụi phát thải từ quá trình đốt rơm sau thu hoạch tại Hà nội. Bụi mịn (PM2.5) được lấy bằng thiết bị lưu lượng nhỏ MiniVol TAS (TAS-5.0, 4998, TAS, Airmetrics, USA) và bụi tổng (TSP) được lấy mẫu bằng thiết bị lưu lượng lớn (120H Staplex High-Vol sampler, 23759N, USA).
VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 Original Article Distribution and Toxic Equipvalent Assessement of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (Pahs) in Particulate Matter Emmited from Rice Straw Open Field Burning in Hanoi Pham Chau Thuy1,* and Le Huu Tuyen2 Vietnam National University of Agriculture, Trau Quy, Gia Lam, Ha noi 131001, Vietnam VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Hanoi 11400, Vietnam Received 10 November 2020 Revised 17 February 2021; Accepted 28 February 2021 Abstract: This study investigated the distribution and toxic equipvalent assesment of PAHs in particulate matter emitted from the open field burning of rice straw in Hanoi Fine particles (PM2.5) was collected using a MiniVol TAS device (TAS-5.0, 4998, TAS, Airmetrics, USA) and the total suspended particles (TSP) was collected using a high-volume sampler Staplex (120H Staplex, 23759N, USA) PAHs in particulate matter were analyzed by HPLC-FL with fluorescent detector The results showed that 4-ring PAHs were dominant in particles emitted from rice straw burning, especially the most abundant PAHs was Flu: 57,8 37,1 and 64,8 34,9 µg/g in PM2.5 and TSP, respectively However, the accumulation of PAHs with a higher rings number, especially the percentage of BaP in total 9PAHs in PM2.5 emitted from rice straw open burning was times higher than that in the background samples, while the ratio of BaP in total 9PAHs in TSP from burning smoke is smaller than that of background samples The carcinogenic potential of fine particles emitted from rice straw open burning calculated by BaPeq are 20 times higher than that of the background sample Although the concentration of atmospheric particles - bound BaP in the present study (1,0 0,8 ng/m3) is lower than that in urban and traffic areas, the average value of BaP is still 8,7 times higher than the value recommended by the WHO The results of this study show a picture of the toxic levels of atmospheric particles and particles emitted from rice straw open burning, providing clearer evidence to understand the adverse effects of rice straw open burning on atmospheric environment and health effect Keywords: Rice Straw Open Burning, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (Pahs), Fine Particles (PM2.5), Total Suspended Particles (TSP), Toxic Equivalent Factor (TEF) _ *Corresponding Author Địa email: pcthuy@gmail.com, pcthuy@vnua.edu.vn lehuutuyen@hus.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.5192 97 98 P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 Phân bố độc tính tương đương hợp chất hydro cacbon thơm đa vòng (pahs) bụi phát thải từ đốt rơm sau thu hoạch Hà Nội Phạm Châu Thuỳ1,*, Lê Hữu Tuyến2 Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà nội, Việt Nam Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Nhận ngày 10 tháng 11 năm 2020 Chỉnh sửa ngày 17 tháng 02 năm 2021; Chấp nhận đăng ngày 28 tháng 02 năm 2021 Tóm tắt: Nghiên cứu điều tra phân bố hàm lượng đánh giá độc tính tương đương hợp chất PAHs bụi phát thải từ trình đốt rơm sau thu hoạch Hà nội Bụi mịn (PM2.5) lấy thiết bị lưu lượng nhỏ MiniVol TAS (TAS-5.0, 4998, TAS, Airmetrics, USA) bụi tổng (TSP) lấy mẫu thiết bị lưu lượng lớn (120H Staplex High-Vol sampler, 23759N, USA) PAHs bụi phân tích thiết bị sắc ký lỏng hiệu nâng cao với đầu dò huỳnh quang (HPLC-FL) Kết phân tích cho thấy PAHs vịng chiếm ưu bụi phát thải từ đốt rơm, đặc biệt Flu có hàm lượng cao nhất: 57,8 37,1 64,8 34,9 µg/g bụi mịn bụi tổng, tương ứng Tuy nhiên, tỉ lệ % PAHs có số vịng cao hơn, đặc biệt BaP (benzo[a]pyrene) tổng số 9PAHs bụi mịn phát thải từ đốt rơm lớn so với tỉ lệ mẫu nền, bụi tổng tỉ lệ %BaP mẫu đốt nhỏ so với mẫu Kết đánh giá tiềm nâng gây ung thư bụi mịn phát thải từ đốt rơm tính theo BaP tương đương (BaPeq) cao gấp 20 lần so với mẫu Nồng độ BaP khơng khí vụ Xn khu vực nghiên cứu (1,0 0,8 ng/m3) thấp so với BaP bụi khu vực thị, giao thơng, giá trị trung bình cao 8,7 lần so với khuyến cáo tổ chức y tế giới WHO Kết nghiên cứu cho thấy tranh mức độ độc bụi khơng khí bụi phát thải từ đốt rơm, làm chứng rõ tác hại việc đốt rơm rạ ô nhiễm môi trường sức khoẻ người dân Từ khóa: Đốt rơm hở, hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs), Bụi mịn (PM2.5), tổng bụi lơ lửng (TSP), hệ số độc tương đương (TEF) Đặt vấn đề* Đốt rơm rạ sau thu hoạch đồng ruộng biện pháp phổ biến bà nông dân Việt nam nhằm dọn đồng ruộng để chuẩn bị cho vụ mùa Biện pháp xem biện pháp đơn giản, nhanh chóng nơng dân sử dụng có nhiều biện pháp khuyến khích trồng nấm, ủ làm phân compost, chế biến làm nhiên liệu đốt…Vẫn _ *Corresponding Author Địa email: pcthuy@gmail.com, pcthuy@vnua.edu.vn lehuutuyen@hus.edu.vn https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.5192 tượng số vùng ngoại ô Hà nội thu rơm đốt để lấy tro bán cho bà nơng dân làm phân bón Cây lúa lương thực chủ đạo Việt Nam, nên lượng rơm rạ tạo tương đối lớn Hiện tượng đốt rơm rạ xảy nhiều nơi, không Hà nội mà tỉnh khác tồn miền Bắc, khu vực vùng đồng sơng Cửu Long Việc đốt rơm rạ tạo lượng khói đặc quánh bao trùm vùng rộng lớn, làm giảm P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 tầm nhìn, nguy gây an tồn giao thơng, làm chất lượng khơng khí giảm cách đáng kể [1] Các chất nhiễm nằm khói thải từ việc đốt rơm rạ nhiều nghiên cứu khảo sát bao gồm loại khí gây hiệu ứng nhà kính CO2, CH4, NOx, hydrocarbon khơng phải methan (NMHC), hợp chất hữu dễ bay (VOC), kim loại nặng hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) [2 - 5] PAHs (Polycyclic aromatic hydrocarbons) chất gây ô nhiễm phổ biến môi trường hình thành từ trình đốt cháy khơng hồn tồn q trình nhiệt phân vật chất hữu nhiên liệu hóa thạch [6] PAHs hydrocarbon thơm đa vịng, cơng thức cấu tạo có vịng benzene, phân tử chứa nguyên tố carbon hydro Có hàng trăm PAHs riêng rẽ phát thải vào môi trường khơng khí Theo cục bảo vệ mơi trường Mỹ (USEPA), có 16 PAHs điển hình có tính độc cao cần nghiên cứu chúng nhiều [7] Mỗi PAH tồn khơng khí pha khí hấp phụ hạt bụi (pha hạt) tùy thuộc vào tính chất vật lý hóa học chúng Những PAHs có cấu trúc phân tử vịng benzene tìm thấy nhiều pha khí, PAHs có cấu trúc phân tử nhiều vòng benzene đa số hấp phụ hạt bụi Các PAHs có số vịng cao (trên vịng) chất có khả gây ung thư, đột biến gen cao Mức độ độc hại PAHs tổ chức quốc tế nghiên cứu ung thư IARC phân loại theo nhóm, có nhóm mạnh bao gồm: Nhóm 1: chắn gây ung thư cho người, nhóm 2A: chắn gây ung thư cho người nhóm 2B: gây ung thư cho người, bị phơi nhiễm [8, 9] Ô nhiễm bụi vấn đề quan tâm nhiều nhà khoa học người dân tác hại đến sức khoẻ người Tổ chức y tế giới xếp bụi mịn (PM2.5) vào nhóm (nhóm chắn chắn gây ung thư cho người) Các PAHs chứa bụi tác nhân gây nên tính độc bụi, đặc biệt Benzo[a]pyrene (BaP) BaP hydrocarbon thơm vịng có tính độc số 99 PAHs tự nhiên, tổ chức ung thư quốc tế xếp vào nhóm [8, 9] Gần đây, số nghiên cứu định lượng hợp chất PAHs từ đốt sinh khối nơng nghiệp nói chung từ đốt rơm nói riêng thực số nước Đơng Nam Á [4, 10 12] Hiện có số nghiên cứu nhiễm khơng khí từ đốt rơm rạ Việt Nam, chủ yếu tập trung vào kiểm kê phát thải [1, 13, 14] Một số nghiên cứu PAHs khơng khí khu vực nông thôn, giao thông đô thị thực việt Nam [5, 15, 16 - 19] Hiền cs, 2013 khảo sát phân bố kích thước nguồn gốc PAHs bụi địa điểm gồm tầng hầm bãi giữ xe, ven đường khơng khí xung quanh thành phố Hồ Chí Minh [18] Hồng cs 2019 phân tích hàm lượng đánh giá mức độ ô nhiễm PAHs bụi lắng nhà mặt đường Hà nội [19] Tuy nhiên khả ảnh hưởng bụi lắng khơng khí đến hệ hơ hấp người không đáng lo ngại bụi lơ lửng bụi mịn khơng khí Việc xác định mức độ gây ung thư PAHs bụi không khí Hà nội bụi phát thải từ trình đốt rơm nghiên cứu chưa đánh giá Do nghiên cứu khảo sát phân bố, mức độ nhiễm độc tính PAHs bụi phát thải từ đốt rơm Hà Nội cần thiết, nhằm cung cấp thông tin hữu ích, làm sở liệu cho nghiên cứu xác định độc tính bụi người nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 2.1 Lựa chọn địa điểm lấy mẫu Nghiên cứu lựa chọn 14 cánh đồng huyện Hoài Đức Gia Lâm, thành phố Hà Nội làm địa điểm lấy mẫu bụi Các vị trí lấy mẫu lựa chọn cho phải nằm cánh đồng, cách xa nguồn đường nguồn dân sinh khác nhằm loại bỏ ảnh hưởng từ nguồn thải khác Tuy nhiên vị trí lấy mẫu phải thuận tiện việc vận chuyển lắp đặt thiết bị lấy mẫu Các cánh đồng 100 P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 gặt máy gặt đập liên hợp, nên rơm gốc rạ tách thành hai phần rõ ràng mặt ruộng Rơm phơi khô tự nhiên cánh đồng Các thí nghiệm thực giống lúa phổ biến vụ canh tác 2.2 Phương pháp lấy mẫu bụi xác định khối lượng bụi Nghiên cứu thực lấy mẫu bụi phát sinh từ trình đốt rơm cánh đồng hai mùa vụ từ năm 2016 - 2018, vụ mùa gặt vào tháng 10 - 11 hàng năm vụ xuân gặt vào tháng - hàng năm Bố trí thí nghiệm thực dựa nghiên cứu tiến hành Thái Lan [3 - 4] Thí nghiệm tiến hành hai loại mẫu: mẫu thực trước đốt rơm mẫu đốt nhằm xác định khác phân bố hàm lượng PAHs bụi khơng khí (mẫu nền) hàm lượng PAHs bụi từ đốt rơm (mẫu đốt rơm) Thời gian lấy mẫu tiếng, khoảng thời gian đủ để thu khối lượng bụi thích hợp nhằm xác định thành phần PAHs bụi Việc xác định vị trí lấy mẫu mẫu đốt dựa xác định hướng gió chủ đạo thời điểm lấy mẫu phải có tính đại diện Các thiết bị lấy mẫu bụi đặt vị trí cố định cách đám cháy khoảng từ – m theo hướng gió, nhằm tránh ảnh hưởng nhiệt độ lửa Thời gian lấy mẫu đốt dao động khoảng 20 – 40 phút tuỳ theo khối lượng rơm đốt Việc lấy mẫu thời điểm đốt rơm lửa ổn định đám cháy kết thúc Bụi PM2.5 lấy thiết bị MiniVol TAS (TAS-5.0, 4998, TAS, Airmetrics, USA) với lưu lượng 5L/phút theo phương pháp AS/NZS 3580.9.7:2009 bụi TSP lấy thiết bị lấy mẫu thể tích lớn Staplex (120H Staplex High-Vol sampler, 23759N, USA) với lưu lượng 1000 L/phút theo TCVN 5067:1995 Thiết bị lấy mẫu bụi đo với thiết bị đo vi khí hậu bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió Các thơng số đo phút lần mẫu đốt 10 phút lần mẫu Giấy lọc sau lấy mẫu bụi được đưa vào bình hút ẩm 24 đặt môi trường ổn định có nhiệt độ (25 2oC) độ ẩm khơng khí (60 5%), sau cân nhằm xác định khối lượng bụi thu Khối lượng bụi thu chênh lệch khối lượng giấy lọc trước sau lấy mẫu, có tính đến mẫu đối chứng mẫu trường Mỗi loại giấy lọc lô giấy lọc cần lấy số mẫu đối chứng mẫu trường 2.3 Phương pháp chiết rút phân tích PAHs Giấy lọc trước sau lấy mẫu đưa vào bình hút ẩm 24h trước cân môi trường cân Mẫu bụi bọc giấy nhơm, bảo quản túi kín giữ tủ lạnh −20◦C phân tích Mẫu sau chiết rút phân tích PAHs phịng thí nghiệm Đại học Kanazawa, Nhật Bản Các PAHs giấy lọc bụi chiết xuất siêu âm hai lần với 10 mL dichloromethane (DCM) 15 phút Dung dịch nội chuẩn (hỗn hợp BaA-d12 BaP-d12 (lần lượt 60 33 ng/mL) sử dụng để định lượng PAH Sau thêm 60 μL dimethyl sulfoxide (DMSO) vào dịch chiết, DCM dung dịch chiết bay hoàn toàn thiết bị quay PAH cặn hịa tan 150 μL ethanol, dịch chiết lọc qua màng lọc ly tâm (Centricut, đường kính 0,2 µm) Bước lặp lại hai lần Một phần dung dịch (110 µL) dung dịch cuối phân tích thiết bị sắc ký lỏng hiệu cao HPLC với đầu dò huỳnh quang (HPLCFL) Chi tiết phương pháp phân tích mô tả Boogla et al., 2017 [20] Các PAHs phân tích bao gồm: fluoranthene (Flu), pyrene (Pyr), benz[a]anthracene (BaA), chrysene (Chr), benzo[b]fluoranthene (BbF), benzo[k]fluoranthene (BkF), benzo[a]pyrene (BaP), dibenz[a,h]anthracene (DBA) indeno[1,2,3- cd]pyrene (IDP) P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 100 PAHs bụi tổng (TSP) phát thải từ đốt rơm Hàm lượng PAHs ( g/g) Hàm lượng PAHs ( g/g) PAHs bụi mịn (PM2.5) phát thải từ đốt rơm 80 60 40 20 101 120 100 80 60 40 20 Flu Pyr BaA Chr BbF BkF BaP DBA IDP Flu Pyr BaA Chr BbF BkF BaP DBA IDP Hình 1: Phân bố hàm lượng PAHs bụi phát thải từ đốt rơm Kết thảo luận 3.1 Hàm lượng PAHs bụi phát thải từ trình đốt rơm Hàm lượng hợp chất PAHs bụi phát thải từ q trình đốt rơm mơ tả Hình Hàm lượng PAHs bụi PM2.5 TSP phát thải từ q trình đốt rơm có khác biệt Trong số PAHs phân tích bụi, hàm lượng Flu Pyr chiếm đa số bụi mịn (PM2.5) bụi tổng (TSP) Flu bụi mịn có hàm lượng (57,8 37,1 µg/g) khơng có khác biệt đáng kể so với bụi tổng (64,8 34,9 µg/g) Tuy nhiên số PAHs phân tích PAH vịng (BaP) PAH vịng (IDP) có hàm lượng bụi mịn lớn hẳn so với hàm lượng bụi tổng Đặc biệt BaP chất có độ độc IARC xếp vào nhóm (chắc chắn gây ung thư bị phơi nhiễm ngưỡng định), có hàm lượng 31,7 9,4 µg/g bụi mịn, BaP bụi tổng có hàm lượng 11,3 6,7µg/g Đây kết cần ý tính độc bụi từ đốt rơm PAHs phát thải từ trình đốt cháy vật chất hữu nên hạt bụi phát thải từ trình đốt cháy lúc đầu hạt bụi mịn phạm vi kích thước 0,01 – 0,08 µm [21] Tuy nhiên, sau phát thải, hạt bụi “hạt nhân” (nuclei mode) ban đầu tích tụ với tạo thành hạt bụi lớn với kích thước khác mà gọi bụi có kích thước tích luỹ (accumulation mode) bụi thơ (coarse fractions) PAHs liên kết với hạt bụi lớn thông qua trình gắn kết hạt bụi hạt nhân q trình bay từ bụi mịn, sau ngưng tụ lại bụi thô Sự phân bố PAHs khơng khí phụ thuộc vào tính chất hoá lý chúng Kết qủa nghiên cứu trước cho thấy, PAHs có số vịng cao (5–6 vịng) có khả tập trung hạt bụi mịn nhiều khối lượng phân tử lớn, áp suất bay thấp nên khả bay hơn, linh động so với PAHs vòng [10] Các PAHs vòng sau phát thải từ nguồn đốt, chúng bám vào hạt bụi mịn trước tiên khả linh động hơn, dễ bay nên chúng bay bám 102 P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 Tỉ lệ % PAHs bụi tổng (TSP) Tỉ lệ PAH tổng số 9PAHs (%) Tỉ lệ PAH tổng số 9PAHs (%) Tỉ lệ % PAH bụi PM2.5 40 30 20 10 Flu Pyr BaA Chr BbF BkF BaP DBA IDP Mẫu Mẫu đốt 50 40 30 20 10 Flu Pyr BaA Chr BbF BkF BaP DBA IDP Mẫu Mẫu đốt Hình Phân bố tỉ lệ PAHs bụi phát thải từ đốt rơm bụi thơ, chúng có mặt bụi mịn bụi tổng có kích thước lớn Điều giải thích cho kết số PAHs có vịng, Flu chất có khối lượng phân tử bé áp suất bay cao nên có mặt nhiều bụi mịn bụi tổng Trong hàm lượng PAHs 5, vịng có mặt bụi mịn khói đốt rơm nhiều so với bụi tổng, đặc biệt hàm lượng BaP IDP BaA 3.2 Phân bố tỉ lệ PAHs mẫu mẫu đốt rơm Nghiên cứu lấy mẫu bụi mịn bụi tổng khơng khí trước có đốt rơm (mẫu nền) bụi phát thải trực tiếp từ trình đốt rơm (mẫu đốt) nhằm đánh giá đóng góp hàm lượng PAHs bụi phát thải từ đốt rơm so với bụi khơng khí khơng có đốt rơm Kết tỉ lệ % khối lượng PAHs riêng lẻ tổng số 9PAHs phân tích loại bụi phát thải từ trình đốt rơm từ mẫu mơ tả Hình Kết cho thấy, số PAHs phát thải từ đốt rơm, PAHs vòng Flu Pyr chiếm ưu mẫu mẫu đốt, tỉ lệ % BaP BaA (13 18%, tương ứng) bụi mịn mẫu đốt tăng lên đáng kể so với tỉ lệ mẫu (gấp khoảng lần) Trong hạt bụi lớn (TSP) tỉ lệ đóng góp Flu, Pyr nhiều (32,8 21,2%, tương ứng), lớn gấp 4,5 1,6 lần so với mẫu Nhìn chung tỉ lệ phân bố PAHs mẫu mẫu đốt có khác biệt đáng kể thay đổi chủ yếu Flu BaP, Flu tích luỹ khói đốt rơm nhiều bụi tổng, cịn BaP tích luỹ khói đốt rơm nhiều bụi mịn 3.3 Tỉ lệ BaP loại bụi khác Kết cho thấy số PAHs, tỉ lệ đóng góp BaP bụi mịn bụi tổng có ý đáng kể Kết thể rõ Hình Đối với bụi mịn, tỉ lệ % BaP tổng số 9PAHs nằm bụi phát thải từ đốt rơm dao động từ 9,4 – 26,1%, cao nhiều so với mẫu (dao động từ 3,7 – 9,7%) số 10 mẫu phân tích Trong đó, tỉ lệ % BaP tổng số PAHs bụi tổng phát thải từ đốt rơm dao động khoảng – 8% thấp so với tỉ lệ % BaP mẫu (7 – 18%) Điều cho thấy khả tích luỹ BaP bụi mịn cao so với bụi tổng Kết hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu trước, PAHs có số vịng cao tích luỹ phần tử bụi mịn nhiều so với bụi thô Kết qủa giải thích tồn PAHs khơng khí liên quan đến khối lượng phân tử PAHs áp suất không khí Các phân tử PAHs có khối lượng phân tử lớn khó bay PAHs 5, vịng, cụ thể nghiên cứu BaP, có áp suất thấp (7,3×10-7 Pa) phân tử lượng lớn (252) so với PAHs vịng (ví dụ Flu có khối lượng phân tử 202 áp P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 103 Tỉ lệ % BaP bụi thô (TSP) 20 Tỉ lệ % BaP tổng số 9PAHs Tỉ lệ % BaP tổng số PAHs Tỉ lệ % BaP bụi mịn (PM2.5) 30 20 10 %BaP bụi mịn (mẫu nền) 10 %BaP bụi mịn (mẫu đốt) 15 10 5 %BaP bụi thô (mẫu nền) 10 %BaP bụi thơ (mẫu đốt) Hình Phân bố hàm lượng BaP loại bụi khác suất 1,6×10-2 Pa Sau liên kết với hạt bụi mịn PAHs có khối lượng phân tử lớn khơng bay Do đó, chúng có xu hướng lại bụi mịn, làm cho nồng độ PAHs có nhiều bụi mịn, bụi thô Điều thêm khẳng định thành phần PAHs bụi mịn bụi tổng có khác biệt, BaP bụi mịn từ q trình đốt rơm có khác biệt đáng kể so với mẫu Kết cung cấp thông tin đặc điểm phân bố chất hydrocarbon thơm khói đốt rơm, đặc biệt đóng góp BaP bụi mịn 3.4 Đánh giá độc tính PAHs bụi phát thải từ đốt rơm Độc tính bụi khơng phụ thuộc vào kích thước hạt bụi mà phụ thuộc vào thành phần hố học hạt bụi Một số hợp chất hydrocarbon thơm đa vòng PAHs Xét quan điểm độc học, độc tính hỗn hợp PAHs (đáng ý khả gây ung thư) cần định lượng thông qua chất tham chiếu hệ số độc tương đương (TEF) Trong số hợp chất PAHs, BaP biết đến chất gây ung thư mạnh thường sử dụng làm chất đánh dấu cho phơi nhiễm PAHs BaP chất sử dụng phổ biến nghiên cứu độc học PAHs thường coi chất có TEF = Trong nghiên cứu này, chúng tơi tính tốn độ độc tương đương PAHs so với BaP (BaPeq) sử dụng thang TEF đề xuất Nisbet LaGoy (1992) [22] Trong tiêu chuẩn quy định quốc gia chọn số BaP để đánh gía mức độ nhiễm hợp chất PAHs Để đánh giá tiềm gây ung thư PAH hấp phụ bụi khơng khí khói đốt rơm, phương pháp tiếp cận sử dụng hệ số độc tương đương chứng minh phản ánh độc tính tương đối PAH khác cách xác Tiềm gây ung thư phơi nhiễm PAHs thông qua đường hơ hấp ước tính qua nồng độ BaP tương đương (BaPeq) Nghiên cứu tính tốn hàm lượng BaPeq cho PAH riêng lẻ cách nhân nồng độ PM với hệ số TEF tương ứng Tiềm gây ung tổng PAHs (tổng-BaPeq) loại bụi khơng khí (mẫu nền) khói đốt rơm nghiên cứu tính theo tổng BaP tương đương PAH phân tích bụi Hàm lượng BaPeq trung bình bụi PM2.5 mẫu (2,0 1,7 µg/g) thấp so với hàm lượng BaPeq trung bình bụi tổng (7,1 5,5 µg/g) Tuy nhiên sai khác khơng có ý nghiã thống kê BaP chất đóng góp trung bình 59% bụi PM2.5 bụi tổng mẫu Còn mẫu đốt, BaP chiếm 78% độ độc tương đương tổng PAHs bụi PM2.5 62% TSP Thứ tự xếp hạng mức độ đóng góp tiềm gây ung thư PAHs từ cao đến thấp mẫu đốt BaP, BaA, BbF, IDP, BkF mẫu thứ tự BaP, IDP, BbF, BaA BkF Kết cho thấy độc tính tương đương BaPeq PAHs bụi P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 mẫu đốt cao nhiều so với mẫu Đặc biệt bụi mịn PM2.5, hàm lượng BaPeq trung bình PAHs bụi phát thải từ đốt rơm cao gấp 20 lần so với bụi khơng khí Trong BaPeq PAHs bụi TSP phát thải từ đốt lớn 2,5 lần so với mẫu Điều chứng tỏ hít khói đốt rơm mùa đốt rơm, tiềm gây ung thư cao Đặc biệt bụi mịn bụi dễ dàng sâu vào đường hô hấp Hơn bụi nhỏ diện tích bề mặt riêng lớn, khả hấp phụ giữ lại PAHs có khả gây ung thư tốt có khả bay đặc điểm lý hố học chúng, PAHs có 5, vịng Kết phần giải thích cho khả gây ung thư bụi mịn đề cập đến nhiều nghiên cứu trước Một số quốc gia tổ chức thiết lập giới hạn nồng độ BaP không khí Tổ chức y tế giới WHO khuyến nghị nồng độ BaP khơng khí an tồn mức 0,12 ng/m3 Theo WHO, nồng độ phơi nhiễm suốt vòng đời dẫn đến tỉ lệ rủi ro mắc ung thư 1/10 000, 1/100 000 1/1000 000 tương ứng với nồng độ phơi nhiễm 1.2, 0,12 0.012 ng/m3 [23] Nồng độ trung bình hàng năm BaP nhiều trạm quan trắc giới mức tham chiếu Trong nghiên cứu này, nồng độ BaP bụi khơng khí vụ xuân 1,0 0,8 ng/m3 cao so với vụ mùa (0,15 0,09 ng/m3) cao gấp 8,7 lần so với tiêu chuẩn WHO Nồng độ BaP khơng khí mẫu nghiên cứu (khu vực nông thôn) cao so với khuyến cáo WHO Tuy nhiên, cịn thấp nhiều so nồng độ BaP khơng khí vị trí khu vực giao thơng thị Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh Nồng độ BaP vị trí giao thơng Hà Nội dao động khoảng 0,11 – 2,3 ng/m3 [17] Nồng độ BaP khơng khí thành phố Hồ Chí Minh dao động khoảng 0,11 – 1,3 ng/m3 khu vực trường Đại học Khoa học tự nhiên, đại học Quốc gia TPHCM 0,15 – 2,0 khu vực dân cư [16] Như thấy nồng độ BaP khơng khí khu vực Hà nội, thành phố Hồ Chí Minh có nồng độ BaP cao so với khuyến cáo WHO Đây thông tin cần thiết đánh giá chất lượng khơng khí ảnh hưởng bụi tới sức khoẻ Đánh giá độ độc bụi khuôn khổ nghiên cứu thông qua đánh giá tiềm gây ung thư dựa phân tích chất PAHs áp dụng hệ số độc tương đương, kết phản ánh phần định độ độc Thực tế nhiều hợp chất khác có độc tính cao đóng góp vào độ độc bụi dẫn xuất methyl, hydroxyl, nitro PAHs chất dị vịng khác Vì nghiên cứu mở hướng tiếp cận kết hợp phân tích hóa học với phân tích sinh học nhằm đánh giá ảnh hưởng hỗn hợp chất nằm bụi người cần thiết Kết chứng giúp bà nơng dân nhận thức tính độc hại bụi phát thải từ đốt rơm, làm ngăn chặn, giảm thiểu biện pháp đốt rơm phổ biến mà bà nông dân sử dụng 60 50 BaPeq( g/g) 104 40 30 20 10 Mẫu Mẫu Mẫu nền_PM2.5 đốt_PM2.5 nền_TSP Mẫu đốt_TSP Hình Độ độc tương đương so với BaP PAHs loại bụi khác Kết luận Kết khảo sát hàm lượng PAHs bụi phát thải từ đốt rơm cho thấy PAHs vòng Flu Pyr hai PAHs chiếm tỉ lệ ưu số PAHs phân tích Hàm lượng Flu bụi mịn bụi tổng 57,8 37,1 64,8 34,9 µg/g, tương ứng Tuy nhiên hàm lượng BaP IDP PAHs bụi mịn lớn hẳn so với bụi tổng BaP có hàm lượng bụi mịn 31,7 9,4 µg/g, cao bụi tổng (11,3 6,7µg/g) Tỉ lệ phân bố khối lượng chất PAHs vòng vòng, đặc P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 biệt BaP IDP bụi mịn PM2.5 cao so với bụi tổng TSP Tỉ lệ % BaP tổng số 9PAHs bụi mịn phát thải từ đốt rơm dao động từ 9,4 – 26,1% tỉ lệ dao động từ – 8% bụi tổng Kết cho thấy tỉ lệ đóng góp BaP bụi mịn phát thải từ đốt rơm có chênh lệch đáng kể so với mẫu Đánh gía tiềm gây ung thư PAHs bụi phát thải từ đốt rơm cho thấy, với tỉ lệ BaP cao khói đốt rơm dẫn đến tiềm gây ung thư tính theo BaP tương đương bụi phát thải từ đốt rơm cao gấp 20 lần so với bụi không khí khơng có đốt rơm So sánh nồng độ BaP khơng khí khu vực nghiên cứu cho thấy nồng độ BaP mẫu khu vực nghiên cứu thấp so với khu vực giao thông dân cư Hà nội thành phố Hồ Chí Minh, cao tiêu chuẩn WHO 8,7 lần cao tiêu chuẩn số nước Châu Âu, Trung Quốc Đây thơng tin hữu ích cần phổ biến, tun truyền cho bà nông dân tác hại việc đốt rơm, đồng thời giúp nhà quản lý môi trường có biện pháp mạnh mẽ việc kiểm soát phát thải từ việc đốt rơm rạ sau thu hoạch đồng ruộng [4] [5] [6] [7] [8] Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia Việt Nam NAFOSTED (đề tài mã số 104.99-2015.88) [9] Tài liệu tham khảo [1] H A Le, N T T Hanh, L T Linh, Estimated Gas Emission from Burning Rice Straw in Open Fields in Thai Binh Province VNU Journal of Science: Earth and Environmental Science, Vol 29, 2013, pp 26-33 (in Vietnamese) [2] E Sanchis, M Ferrer, S Calvet, C Coscoll, V Yus, M Cambra, Gaseous and Particulate Emission Profiles during Controlled Rice Straw Burning, Atmos Environ., Vol 98, 2014, pp 2531, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.07.062 [3] T K O Nguyen, B T Ly, D Tipayarom, B R Manandhar, P Prapat, C D Simpson, L J S Liu, Characterization of Particulate Matter Emission [10] [11] 105 from Open Burning of Rice Straw, Atmos Environ., Vol 45, 2011, pp 493-502 http://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2010.09.023 T K O Nguyen, A Tipayaroma, B T Ly, D Tipayaroma, C D Simpson, D Hardie, L J S Liu, Characterization of Gaseous and SemiVolatile Organic Compounds Emitted from Field Burning of Rice Straw, Atmos Environ., Vol 119, 2015, pp 182-191 C T Pham, Y Boongla, T D Nghiem, H T Le, N Tang, A Toriba, K Hayakawa, Emission Characteristics of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Nitro-Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Open Burning of Rice Straw in the North of Vietnam, International Journal of Environmental Research and Public Health, Vol 16, No 13, 2019, pp 2343 https://doi.org/10.3390/ijerph16132343 W F Rogge, L M Hildemann, M A Mazurek, G R Cass, B R Simo, Sources of Fine Organic Aerosol Noncatalyst and Catalyst-Equipped Automobiles and Heavy-Duty Diesel Trucks, Environ Sci Technol., Vol 27, 1993, pp 636-651 USEPA Provisional Guidance for Quantitative Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Provisional Guidance for Quantitative Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Environmental Protection Agency Publishing House, 1993 European Environment Agency, Annual Mean Bap Concentrations in 2018, Annual Mean BaP Concentrations in 2018, Available online: https://www.eea.europa.eu/data-andmaps/figures/annual-mean-bap- concentrations-in4 (accessed on 12 February 2021) International Agency for Research on Cancer, Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans Some Non-Heterocyclic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Some Related Exposuresitle In IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum., 2010 H Keshtkar, L L Ashbaugh, Size Distribution of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Particulate Emission Factors from Agricultural Burning Atmos Environ., Vol 41, 2007, pp 2729-2739 doi:10.1016/j.atmosenv.2006.11.043 T Korenaga, X Liu, Z Huang, The Influence of Moisture Content on Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Emission During Rice Straw Burning, Chemosph - Glob Chang Sci., Vol 3, 2001, pp 117-122 H Lu, L Zhu, N Zhu, Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Emission from Straw Burning and 106 [12] [13] [14] [15] [16] P.C Thuy, L.H Tuyen / VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 37, No (2021) 97-106 the Influence of Combustion Parameters, Atmos Environ., Vol 43, No 4, 2009, pp 978-983 https://doi.org/https://doi.org/10.101 6/j.atmosenv.2008.10.022 N M Dung, Estimated Gas Emission from Rice Straw Open Buring in Field at Red River Delta area, J Sci Dev., Vol 10, 2012, 190 -198 K Lasko, K Vadrevu, Improved Rice Residue Burning Emissions Estimates: Accounting for Practice Specific Emission Factors in Air Pollution Assessments, Environ Pollut., Vol 236, 2018, pp 795-806 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.01.098 L H Tuyen, N M Tue, G Suzuki, K Misaki, P H Viet, S Takahashi, S Tanabe, Aryl Hydrocarbon Receptor Mediated Activities in Road Dust from a Metropolitan Area, Hanoi, Vietnam: Contribution of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and Human Risk Assessment, Sci Total Environ, Vol 491, 2014, pp 246-254 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014 01.086 T T Hien, L T Thanh, T Kameda, N Takenaka, H Bandow, Distribution Characteristics of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons with Particle Size in Urban Aerosols at the Roadside in Ho Chi Minh City, Vietnam, Atmos Environ., Vol 41, 2007, pp 1575-1586 https://doi.org/10.1016/j.atmosenv 2006.10.045 C T Pham, T Kameda, A Toriba, N Tang, K Hayakawa, Characteristics of Atmospheric Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Nitropolycyclic Aromatic Hydrocarbons in HanoiVietnam, as a Typical Motorbike city, Polycyclic Aromatic Compounds, Vol 32, No 2, 2012, pp 296-312 https://doi.org/10.1080/10406638.2012.679015 [17] T T Hien, H V An, Size Distribution and Resources of PAHs in Atmospheric Particulate Matters in Ho Chi Minh city, Journal of Science & Technology Development, Vol 16, No 3, 2013, 18-26 (in Vietnamese) [18] H Q Anh, S Takahashi, D T Thao, N H Thai, P T Khiet, N T Q Hoa, L T P Quynh, L N Da, T B Minh, T M Tri, Analysis and Evaluation of Contamination Status of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Settled House and Road Dust Samples from Hanoi VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology, Vol 35, No 4, 2019, 63-71, https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.4943 (in Vietnamese) [19] Y Boongla, W Orakij, Y Nagaoka, N Tang, K Hayakawa, A Toriba, Simultaneous Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Their Nitro-Derivatives in Airborne Particulates by Using Two-Dimensional High-Performance Liquid Chromatography with on-Line Reduction and Fluorescence Detection Asian J Atmos Environ., Vol 11, 2017, pp 283299 [20] B F Pitt, J N Pitts, Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere: Theory, Experiments, and Applications, Academic Press, London, 2000, pp 438 – 439 [21] I C T Nisbet, P K LaGoy, Toxic Equivalency Factors (TEFs) for Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) Regulatory Toxicology and Pharmacology, Vol 16, 1992, pp 290- 300 [22] WHO, WHO Guidelines for Indoor Air Quality: Selected Pollutants (2010) World Health Organization Regional Office for Europe [23] https://www.euro.who.int/ data/assets/pdf_file/0 009/128169/e94535.pdf (accessed on 12 February 2021) ... đốt rơm Kết thảo luận 3.1 Hàm lượng PAHs bụi phát thải từ trình đốt rơm Hàm lượng hợp chất PAHs bụi phát thải từ trình đốt rơm mơ tả Hình Hàm lượng PAHs bụi PM2.5 TSP phát thải từ trình đốt rơm. .. chất hydrocarbon thơm khói đốt rơm, đặc biệt đóng góp BaP bụi mịn 3.4 Đánh giá độc tính PAHs bụi phát thải từ đốt rơm Độc tính bụi khơng phụ thu? ??c vào kích thước hạt bụi mà cịn phụ thu? ??c vào thành... năm 2021 Tóm tắt: Nghiên cứu điều tra phân bố hàm lượng đánh giá độc tính tương đương hợp chất PAHs bụi phát thải từ trình đốt rơm sau thu hoạch Hà nội Bụi mịn (PM2.5) lấy thiết bị lưu lượng