2.2.5.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
Thiết bị, dụng cụ
- Máy sắc ký khí Simadzu GC-2010 (Nhật Bản). - Tủ sấy Binder (Đức).
- Máy lắc: IKA® MS3 basic (Đức).
- Thiết bị lấy mẫu khí MP-30 Minipump (Hãng SIBATA, Nhật Bản). - Ống than hoạt tính ORBO™- 32 (H.ng SUPELCO).
- Micro xylanh 5 μL ,10 μL, 200 μL, 500 μL. - Lọ thuỷ tinh dựng mẫu 2 mL.
- Pipet: 1 mL, 10 mL.
Tất cả các dụng cụ thủy tinh trước khi sử dụng phải được rửa sạch bằng bể rửa siêu âm, tráng cẩn thận bằng nước cất, dung môi aceton sau đó sấy ở 4000C trong 4 giờ.
Hóa chất
- Dung môi CS2 (99,99%).
- Hỗn hợp chất chuẩn BTEX (Hãng Supelco). - Axeton, n-hexan.
2.2.5.2. Xử lý mẫu để phân tích xác định BTEX
Lấy lọ thủy tinh đựng mẫu 2 mL đã được rửa sạch, tráng bằng axeton và sấy ở nhiệt độ 400º C trong 4h. Bỏ nắp đậy ống thủy tinh chứa than hoạt tính đã hấp phụ BTEX, chuyển toàn bộ than hoạt tính chứa BTEX vào lọ. Sau đó cho vào lọ 1 mL CS2, lắc đều hỗn hợp; để yên dung dịch trong khoảng hơn 30 phút. Sau đó bơm 3μL vào máy GC/FID để xác định BTEX.
2.2.5.3. Định tính và định lƣợng BTEX trên GC/FID
Điều kiện làm việc của hệ thống GC/FID để phân tích BTEX:
- Cột mao quản SUPELCOWAX™-10, dài 30m, ID 0,32mm, lớp phin pha tĩnh 0,25μm.
- Nhiệt độ buồng bơm mẫu : 230oC - Nhiệt độ detectơ FID: 240oC
- Chương trình nhiệt độ: 60oC, 5oC/phút, 120oC. - Khí mang: N2 , tốc độ qua cột 1 mL/phút - Tổng dòng khí mang đầu cột: 30,5 mL/p hút - Chế độ áp suất không đổi, 14 psi
- Thể tích tiêm mẫu: 3μl
- Chế độ bơm mẫu: chia dòng, tỉ lệ 1:50
Định tính
Sử dụng các chất chuẩn của từng chất Benzen, Toluen, Etylbenzen và Xylen có nồng độ là 10 ppm mỗi chất để phân tích xác định thời gian lưu của từng chất trong điều kiện làm việc của hệ thống GC/FID đã nêu ở mục 2.2.5.1 Thời gian lưu của từng chất riêng rẽ được dùng để định lượng từng chất trong hỗn hợp BTEX chuẩn và trong mẫu nghiên cứu. Thời gian lưu của các chất trên sắc đồ phân tích hỗn hợp chuẩn BTEX lần lượt là Benzen 3,227 phút, Toluen 4,994 phút, Etylbenzen 8,084 phút, o-Xylen 8,497 phút, m-Xylen 8,813 phút; p-Xylen 11,197 phút.
Sử dụng bình khí chuẩn BTEX nồng độ mỗi chất là 10 ppm để lấy mẫu chuẩn. Lấy mẫu khí chủ động lưu lượng 0,192 L/phút vào 5 ống than theo thời gian lần lượt là 0,25 phút, 0,5 phút , 1 phút , 2 phút, 5 phút. Quy đổi đơn vị từ ppm sang mg/m3 theo công thức : mg/m3 = * , ppm M 24 45
Trong đó: M là phân tử khối của các chất
Bảng 15. Quy đổi đơn vị BTEX từ ppm sang mg/m3
Đơn vị Benzen Toluen m- Xylen o- Xylen p- Xylen Etylbenzen
Ppm 10 10 10 10 10 10
mg/m3 31,9 3,77 4,34 4,34 4,41 4,34
Với tốc độ lấy mẫu 0,192 L/phút và nồng độ chất mẫu ở bảng 19, khi hòa mẫu trong 1ml CS2 thì nồng độ mỗi ống than nhận được ghi trong bảng 16. Sử dụng các mẫu này để xât dựng đường ngoại chuẩn.
Bảng 16. Nồng độ BTEX trong mẫu chuẩn
Mẫu Thời gian lấy mẫu ( phút) Lƣợng chất (µg/ml)
Benzen Toluen m-xylen o-xylen p-xylen Etylbenzen
C1 0,25 1,5312 1,8096 2,0832 2,0832 2,1168 2,0832 C2 0,5 3,0624 3,6192 4,1664 4,1664 4,2336 4,1664 C3 1 6,1248 7,2384 8,3328 8,3328 8,4672 8,3328 C4 2 12,2496 14,4768 16,6656 16,6656 16,9344 16,6656 C5 5 30,624 36,192 41,664 41,664 42,336 41,664
Định lƣợng BTEX bằng đƣờng ngoại chuẩn
Phân tích 5 mức chuẩn BTEX trong các mẫu nêu trong bảng 20 để xây dựng đường ngoại chuẩn. Sau khi phá mẫu trong 1ml CS2, bơm 3μL mỗi mức chuẩn trên vào hệ thống máy GC/FID. Kết quả nhận được dùng để xây dựng đường ngoại chuẩn y = ax + b. Trong đó y là số đếm diện tích píc; x là nồng độ chất chuẩn Benzen, Toluen, Etylbenzen và Xylen. Dựa trên đường ngoại chuẩn sẽ xác định được nồng độ của mỗi chất BTEX trong mẫu thực tế đã xử lý ở mục 2.2.5.2.
Đường ngoại chuẩn cho từng chất Benzen, Toluen, Etylbenzen và m,p,o-Xylen đã xác định được các phương trình định lượng BTEX trong bảng 17. Hình 16 là một đường ngoại chuẩn của Etylbenzen.
0 10 20 30 Conc. 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 Area(x10,000)
Hình 16. Đường ngoại chuẩn của Etylbenzen
Các phương trình định lượng các chất rút ra từ đường ngoại chuẩn được nêu trong bảng 17.
Bảng 17. Các phương trình định lượng BTEX trên GC/FID
Tên chất Phương trình định lượng Hệ số hồi quy Benzen Y= 1263,265.X + 8374,958 R= 0,9966490 Toluen Y= 617,5986.X + 999,5175 R= 0,9947032 Etylbenzen Y= 263,7006.X + 242,5325 R= 0,9982089 o – Xylen Y= 181,818.X + 35,6289 R= 0,9988008 m – Xylen Y= 213,9731.X + 341,2515 R= 0,9911118 p – Xylen Y= 149,2662.X + 211,316 R= 0,9997058 2.2.6. Phƣơng pháp phỏng vấn
Để đánh giá nguy cơ rủi ro với BTEX, các thông số về thời gian sống và cân nặng của người dân khu vực lấy mẫu đã được phỏng vấn trực tiếp 100 người. Những người phỏng vấn được chọn ngẫu nhiễn trong khu vực nghiên cứu. S ố đế m di ện tí ch píc Nồng độ (µg/ml)
2.2.7. Phƣơng pháp tính toán đánh giá nguy cơ rủi ro bởi BTEX
Đánh giá rủi ro môi trường là đánh giá khả năng gây hại cho sức khỏe do tiếp xúc của con người với các chất độc hại theo thời gian [14]. Quá trình đánh giá rủi ro được thực hiện thông qua 4 bước, bao gồm xác định nguy cơ gây hại, tìm ra liều lượng đáp ứng, đánh giá nguy cơ phơi nhiễm và mô tả đặc tính rủi ro [14].
2.2.7.1. Xác định nguy cơ gây hại
Xác định nguy cơ gây hại là xác định khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người do tiếp xúc với các chất hóa học, trong đó bao gồm việc xác định sự tồn tại của các mối nguy hại, chất gây ô nhiễm có liên quan, ảnh hưởng gây ung thư hoặc các loại tác động có hại đến sức khỏe.
2.2.7.2. Đánh giá liều lƣợng đáp ứng
Đánh giá liều lượng đáp ứng cho biết đặc trưng mối quan hệ giữa liều lượng (phơi nhiễm hóa chất), tỷ lệ mắc bệnh và mức độ nghiêm trọng của các ảnh hưởng bất lợi đối với sức khỏe. Đánh giá liều lượng đáp ứng được đánh giá khác nhau giữa ảnh hưởng gây ung thư và không gây ung thư.
2.2.7.3. Đánh giá nguy cơ phơi nhiễm
Đánh giá nguy cơ phơi nhiễm nhằm xác định mức độ (cường độ, tần số, thời gian hoặc liều) mà con người tiếp xúc với một hóa chất trong môi trường [14]. Trong quá trình đánh giá nguy cơ phơi nhiễm, đặc tính của sự phơi nhiễm, con đường phơi nhiễm và định lượng nồng độ phơi nhiễm được xác định. Thông thường, định lượng nồng độ phơi nhiễm tiến hành với các bước sau đây:
Bước 1: Ước tính nồng độ phơi nhiễm bằng cách sử dụng dữ liệu theo dõi
Bước 2: Tính toán lượng chất hóa học cụ thể từ mỗi con đường phơi nhiễm. Lượng hóa chất do hít phải tiếp xúc với con người được tính bằng cách sử dụng phương trình 2.1, bao gồm các thông số về nồng độ phơi nhiễm, tỷ lệ hô hấp, thời gian phơi nhiễm, khoảng thời gian phơi nhiễm và tần suất phơi nhiễm, trọng lượng cơ thể và thời gian phơi nhiễm trung bình [14]
Lượng hấp thụ (hít vào) (I) đi vào cơ thể mỗi ngày của một người được tính toán theo công thức:
I = * * * *
*
CA IR ET EF ED
BW AT (2.1)
Trong đó:
I (intake) : Lượng hấp thụ đi vào cơ thể mỗi ngày của một người (mg/kg-ngày)
CA: Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí (mg/m3 ) IR: Tỷ lệ hít vào ( m3/giờ)
ET: Thời gian phơi nhiễm (giờ/ngày) EF: Tần suất phơi nhiễm ( ngày/năm) ED: Khoảng thời gian phơi nhiễm (năm) BW: Trọng lượng cơ thể (kg)
AT: Thời gian trung bình (ngày)
2.2.7.4. Mô tả đặc tính rủi ro
Trong quá trình đánh giá rủi ro sức khỏe, mô tả đặc tính rủi ro là bước cuối cùng được sử dụng để tính toán định lượng ảnh hưởng gây ung thư và không gây ung thư cho 1 nhóm đối tượng cụ thể.
a. Ảnh hưởng gây ung thư
Đối với các chất gây ung thư, nguy cơ mà mỗi cá nhân phát triển bệnh ung thư trong suốt thời gian phơi nhiễm cả đời được tính toán bằng cách sử dụng lượng hấp thụ dự đoán (I) và thông tin liều lượng - đáp ứng của hóa chất cụ thể. Đối với lượng hấp thụ thấp, giả định rằng mối quan hệ giữa liều lượng – đáp ứng sẽ là tuyến tính. Như vậy, mức độ rủi ro gây ung thư được tính bằng cách sử dụng phương trình 2.2
Risk = CDI * SF (2.2)
Trong đó :
CDI: (hay I) Lượng hấp thụ (hít vào) đi vào cơ thể mỗi ngày của một người bị nhiễm độc mãn tính sống trên 70 năm (mg/kg-ngày)
SF: Hệ số rủi ro gây ung thư ( mg/kg-ngày)-1
Tuy nhiên, công thức này chỉ áp dụng cho mức độ rủi ro thấp (<0,01) Đối với mức độ rủi ro cao, phương trình 2.3 được sử dụng để đánh giá mức độ rủi ro gây ung thư.
Risk = 1- Exp ( - CDI*SF) (2.3)
Trong đó:
Risk : Mức độ rủi ro gây ung thư
CDI: Lượng hấp thụ (hít vào) đi vào cơ thể mỗi ngày của một người bị nhiễm độc mãn tính sống trên 70 năm (mg/kg-ngày)
SF: Hệ số rủi ro gây ung thư ( mg/kg-ngày)-1
Tổng rủi ro gây ung thư (riskT) được tính theo phương trình 2.4
RiskT= ∑i n
Riski (2.4)
Trong đó:
RiskT : Tổng rủi ro gây ung thư
Riski : Rủi ro gây ung thư của chất thứ i, i từ 1 đến n
b. Ảnh hưởng không gây ung thư
Không giống như các mức độ rủi ro gây ung thư, mức độ rủi ro không gây ung thư được đánh giá bằng cách so sánh nồng độ tiếp xúc trong một thời gian cụ thể với liều lượng tham chiếu ( RfD) có nguồn gốc , thời gian tiếp xúc tương tự. Tỷ lệ này được gọi là thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư và được thể hiện trong phương trình 2.5. Phương trình 2.5 áp dụng cho chất lỏng và chất rắn
HQ = E
RfD (2.5)
Trong đó:
HQ (hazard quotient): Thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư. E : Mức độ phơi nhiễm(= I ) ( mg/kg-ngày)
RfD: Liều lượng ô nhiễm đặc trưng tham chiếu ( mg/kg-ngày) (áp dụng đối với chất lỏng và chất rắn)
Nếu là chất khí thì thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư HQ được tính dựa vào phương trình 2.6.
HQ = C
RfC (2.6)
Trong đó:
C: Nồng độ lớn nhất của chất ô nhiễm trong không khí xung quanh (µg/m3)
RfC : Nồng độ ô nhiễm đặc trưng tham chiếu ( µg/m3 )
Chỉ số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư (HI) được tính theo phương trình 2.7.
HI= ∑in
HQi (2.7) Trong đó:
HI (hazard index) : Chỉ số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư HQ : Thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư của chất thứ i, i từ 1 đến n
Trong quá trình đánh giá rủi ro sức khỏe, việc tính toán nguy cơ hay mức độ rủi ro dựa vào phương trình 2.2 và 2.6; trong đó các giá trị SF và RfC được cho sẵn trong bảng 18.
Bảng 18. Định lượng nguy cơ gây ung thư và nồng độ tham chiếu[14]
Chất ô nhiễm
Ảnh hưởng gây ung thư Ảnh hưởng không gây ung thư Hệ số rủi ro ung thư (SF)a
µg/kg-day-1 Nồng độ tham chiếu (RfC)b µg /m3 Benzen 5,45*10-5 3*10-2 Etylbenzen 1,75*10-5 1 Toluen - 5 Xylen - 0,1
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xác định nồng độ BTEX tại các vị trí nghiên cứu
Theo QCVN6:2009/BTNMT, nồng độ giới hạn cho phép trong không khí đối với Bezen là 22 µg/m3
, Toluen là 500 µg/m3, tổng Xylen là 1000 µg/m3
.
3.1.1. Nồng độ BTEX trong không khí lấy ở vị trí H1, H2, H3, H4
Các mẫu lấy ở vị trí H1, H2, H3, H4 tại khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành đã được phân tích xác định BTEX. Kết quả xác định nồng độ các chất theo giờ được nêu trong bảng 19.
Bảng19. Kết quả xác định nồng độ BTEX theo giờ tại vị trí H1, H2, H3, H4
Vị trí lấy mẫu Ngày và giờ lấy mẫu Nồng độ các hợp chất BTEX ( µg/m3 )
Benzen Toluen Etylbenzen Xylen
7/10 11/10 7/10 11/10 7/10 11/10 7/10 11/10 H1 7-9h 80,02 90,95 336,68 163,04 53,89 66,96 139,90 160,92 9-11h 137,78 72,85 490,53 161,83 124,90 21,29 141,00 268,88 11-13h 102,86 55,17 344,93 152,28 41,20 32,63 178,09 33,08 13-15h 70,74 59,92 258,63 121,00 45,73 60,26 61,36 186,10 15-17h 102,97 41,50 366,80 124,45 72,99 73,97 172,35 225,23 17-19h 152,65 72,97 434,98 158,47 74,19 28,58 178,73 140,99 H2 7-9h 112,22 121,97 559,89 506,95 62,63 40,67 139,90 200,75 9-11h 74,43 125,80 252,35 345,85 39,45 72,77 141,00 63,31 11-13h 82,34 80,49 226,10 290,29 35,37 34,36 178,09 135,74 13-15h 82,84 68,67 181,08 269,03 41,62 32,45 61,36 156,10 15-17h 90,44 31,47 263,00 712,92 35,58 114,57 172,35 197,57 17-19h 120,01 74,86 567,95 118,83 113,24 115,32 178,73 49,55 H3 7-11h 61,59 42,12 435,33 197,11 23,08 47,52 49,29 80,15 11-15h 46,11 14,63 329,15 174,97 17,38 28,61 70,16 29,40 15-19h 51,41 44,53 634,10 306,23 35,92 29,54 70,04 27,97 H4 7-11h 57,33 49,78 455,75 86,30 29,12 19,86 63,10 40,72 11-15h 30,30 29,36 416,18 169,84 58,20 25,72 37,46 26,96 15-19h 17,44 47,10 592,81 397,11 33,60 46,98 50,41 81,32
Với kết quả phân tích xác định nồng độ các BTEX trong không khí khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành lấy ở vị trí H1, H2, H3, H4 ở bảng 19 so với QCVN có thể nhận xét như sau:
- Nồng độ của benzen trong hai ngày lấy mẫu dao động trong khoảng từ 14,63 đến 152,65 µg/m3; như vậy so với QCVN (22 µg/m3) thì nồng độ Benzen lớn nhất tại khu vực nghiên cứu cao hơn 6,9 lần.
- Nồng độ của toluen nằm trong khoảng từ 86,30 đến 712,92 µg/m3. Nồng độ toluen lớn nhất tại khu vực nghiên cứu cao hơn QCVN (500 µg/m3) 1,4 lần.
- Nồng độ của etylbenzen nằm trong khoảng từ 17,38 đến 124,90 µg/m3. - Nồng độ của xylen trong không khí nằm trong khoảng từ 26,96 đến 268,88 µg/m3. Như vậy nồng độ trung bình của xylen thấp hơn 10,6 lần so với QCVN (1000 µg/m3
).
3.1.2. Nồng độ BTEX trong không khí lấy ở vị trí P1, P2
Các mẫu lấy ở vị trí P1, P2 tại khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành đã được phân tích xác định BTEX. Kết quả xác định nồng độ các chất theo giờ được nêu trong bảng 20.
Bảng 20. Kết quả xác định nồng độ BTEX theo giờ tại vị trí P1, P2
Vị trí lấy mẫu Ngày và giờ lấy mẫu Nồng độ các hợp chất BTEX ( µg/m3 )
Benzen Toluen Etylbenzen Xylen
6/10 12/10 6/10 12/10 6/10 12/10 6/10 12/10 P1 7-8h 123,20 197,51 124,30 324,97 69,71 128,97 56,36 165,04 11-12h 147,27 69,58 303,08 232,33 66,72 210,64 171,51 290,26 17h30- 18h30 174,52 77,70 384,67 249,60 142,20 79,25 323,65 62,28 P2 7-8h 246,36 254,55 720,30 364,10 195,6 79,63 292,38 70,54 11-12h 207,99 141,48 306,49 175,70 188,33 234,37 304,64 133,29 17h30- 18h30 208,73 154,22 270,73 235,38 0 376,81 199,41 173,81
Với kết quả phân tích xác định nồng độ các BTEX trong không khí khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành lấy ở vị trí P1, P2 ở bảng 20 so với QCVN có thể nhận xét như sau:
- Nồng độ của benzen trong hai ngày lấy mẫu dao động trong khoảng từ 69,58 đến 254,55 µg/m3. So với QCVN (22 µg/m3) thì nồng độ Benzen cao nhất tại 2 vị trí P1, P2 cao hơn 12 lần.
- Nồng độ của Toluen nằm trong khoảng từ 124,30 đến 720,30 µg/m3. Nồng độ toluen cao nhất tại 2 vị trí P1, P2 cao hơn QCVN (500 µg/m3) 1,4 lần.
- Nồng độ của Etylbenzen dao động nằm trong khoảng từ 0 đến 376,81 µg/m3.
- Nồng độ của Xylen trong không khí nằm trong khoảng từ 56,36 đến 323,65 µg/m3 nằm thấp hơn 3,1 đến 17,7 lần so với mức qui định của QCVN (1000 µg/m3).
Do được đo tại các nguồn phát sinh ra BTEX ngoài giao thông là nơi bán đồ gỗ mỹ nghệ ( điểm P1) và cây xăng ( điểm P2) nên nồng độ BTEX tại hai