Các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành ô nhiễm quang hóa, vì vậy việc xác định sự phát thải VOCs từ đốt rơm rạ là rất quan trọng. Dựa trên đặc điểm hóa học và ảnh hưởng của chúng đối với sức khỏe con người và môi trường, 10 loại VOCs được phát hiện trong nghiên cứu này được chia thành ba nhóm, như được trình bày trong Bảng 3.17. Về cơ bản, nhóm BTEX (bao gồm: benzen, toluen, ethylbenzene và m + p-xylen) chiếm 29%, nhóm halogen (bao gồm: metylen clorua và cloroform) lần lượt chiếm 26%, và nhóm còn
104
lại (bao gồm: xyclohexan, hexan và axeton) chiếm 45%. BTEX được coi là nhóm quan trọng nhất trong các hợp chất VOCs do tác động của chúng đối với sức khỏe con người, và toluen là hợp chất chiếm ưu thế trong không khí xung quanh [157]. Giá trị trung bình của toluen trong mẫu nền của nghiên cứu này (4,82 ± 2,24 μg/m3) tương tự như giá trị được tìm thấy ở Hà Nội [158] và thấp hơn ngưỡng do Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) (260 µg/m3) [159].
Tổng nồng độ của 10 VOCs trong quá trình đốt cao hơn 87 lần so với trong mẫu nền (Hình 3.12). BTEX là nhóm có đóng góp chính vào tổng lượng phát thải VOCs trong quá trình đốt ở Miền Tây Nam Bộ (73%). Nồng độ của m + p-xylen là 641,00 ± 116,03 μg/m3, được xác định là chất có đóng góp lớn nhất của nhóm BTEX trong quá trình đốt cháy, tiếp theo là ethylbenzen (429,38 ± 91,54 μg/m3), toluen (279,82 ± 126,93 μg/m3), và nhỏ nhất là benzen với 221,43 ± 118,96 μg/m3. Benzen là chất có khả năng gây ung thư cho người (nhóm 1) với ngưỡng hấp thụ cho phép là 5 µg/m3, được chỉ định bởi Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) [160].
Là một phần của VOCs, nhóm halogen, bao gồm metylen clorua và cloroform, cũng được xác định chiếm 3%. Nồng độ metylen clorua thay đổi đáng kể trong quá trình đốt cháy, và trung bình của nó là 20,8 ± 8,02 μg/m3, cao hơn năm lần so với mẫu nền. Nồng độ trung bình của cloroform là 52,89 ± 25,92 μg/m3 và tăng 25 lần trong quá trình đốt sinh khối [161].
Bảng 3.17. Nồng độ trung bình của VOCs
VOCs Công
thức
Nồng độ , μg/m3(25oC, 1 atm)
Vĩnh Long (n=4) Cần Thơ (n =3) Mẫu nền Mẫu đốt Mẫu nền Mẫu đốt
BTEX
Benzen C6H6 ND 119,22 ± 32,96 ND 303,63±204,96 Toluen C7H8 4,97± 2,46 207,5 ± 146,04 4,68 ± 2,02 352,14±107,81
105
VOCs Công
thức
Nồng độ , μg/m3(25oC, 1 atm)
Vĩnh Long (n=4) Cần Thơ (n =3) Mẫu nền Mẫu đốt Mẫu nền Mẫu đốt
Ethylbenzen C8H10 0,79± 0,76 356,21 ± 42,78 0,96 ± 0,47 502,55± 140,31 m+p-Xylen C8H10 0,84± 0,43 583,5 ± 119,17 2,2 ± 0,45 689,49± 112,89 Halogenated VOCs Metylen clorua CH2Cl2 3,02± 1,14 24,73 ± 10,27 5,22 ± 2,9 16,87 ± 5,78 Chloroform CHCl3 2,02± 0,73 37,80 ± 27,53 2,95 ± 1,46 67,99 ± 24,31 Khác n- pentan C5H12 ND 25,74 ± 6,77 ND 28,59 ± 10,94 n-hexan C6H14 0,55± 0,83 107,56 ± 30,88 1,31± 1,17 86,95 ± 19,87 Cyclohexan C6H12 7,75± 6,92 124,11 ± 69,19 8,07 ± 2,87 204,47 ± 95,6 Aceton C3H6O 2,65± 1,06 195,12±128,25 2,19 ± 0,49 245,01± 57,87
Ghi chú: ND = Không được phát hiện; Giới hạn phát hiện (LOD) (µg/mẫu): benzen = 0,5, n-pentan = 0,6 [130]
Hình 3.12. Nồng độ VOCs trong các mẫu nền và mẫu đốt
Như đã đề cập ở trên, các địa điểm lấy mẫu trong nghiên cứu này nằm ở giữa những cánh đồng rộng lớn, xa khu dân cư và không có cơ sở công nghiệp nào trong bán kính khoảng 30 km. Do đó, nguồn chính của BTEX trong môi trường nền có thể đến từ các hoạt động giao thông trên các tuyến đường địa phương xung quanh, trong
106
đó con đường gần nhất cách vị trí lấy mẫu khoảng 7 km. Theo De Nevers 2010, nồng độ toluen và xylen trong khí thải của phương tiện giao thông cao hơn benzen khoảng 3 lần [42]. Trên thực tế, khi được vận chuyển đến nơi lấy mẫu, nồng độ của các chất này sẽ giảm đi rất nhiều, nhưng tỷ lệ phân bố nồng độ của chúng có thể được coi là như nhau. Điều đó có nghĩa là nồng độ toluen và xylen tại các vị trí lấy mẫu vẫn có thể cao hơn benzen khoảng 3 lần. Giới hạn phát hiện của benzen, toluen và xylen trong nghiên cứu này lần lượt là 0,5, 0,7 và 0,7 [130]. Như vậy rõ ràng giới hạn phát hiện của benzen không khác biệt đáng kể so với của toluen và xylen (Phụ lục 4). Hơn nữa, nồng độ nền của toluen và xylen được theo dõi tại các vị trí lấy mẫu trong nghiên cứu này là khá thấp (Bảng 3.17). Vì vậy, có lẽ đó chính là lý do tại sao benzen không được phát hiện trong mẫu nền đối với nghiên cứu này.