Đánh giá độc tính của IMI và Thimethoxam thông qua chỉ số: Liều lượng phơi nhiễm hàng ngày: IDi (ng/kg bw/d); chỉ số nguy hại: HQ (Hazard Quotient). Giá trị HQ >1 phản ánh mức độ rủi ro tiềm ẩn của IMI và Thiamethoxam đối với sức khỏe con người.
- Liều lượng hóa chất i hít thở vào hàng ngày IDi (ng/kg bw/d): từ bụi không
khí qua đường hô hấp được tính toán sử dụng công thức sau [51]:
𝐼𝐷𝑖 = 𝐶𝑖×𝐹𝑇×𝐼𝑅×𝐴𝐹𝐵𝑊 ( 2.4) Trong đó:
Ci: nồng độ của IMI và Thiamethoxam trong bụi không khí, (ng/g); FT: thời gian ở trong nhà (giờ);
IR: tốc độ hấp thu bụi hàng ngày; BW: trọng lượng cơ thể (kg);
AF: là khả năng hấp thụ imidicloprid và thiamethoxam trong cơ thể con người.
Hai nhóm đối tượng (người lớn và trẻ em) được tính toán phơi nhiễm IMI và Thiamethoxam ở nồng độ IMI và Thiamethoxam cao nhất được phát hiện trong bụi không khí. Thời gian phơi nhiễm được tính trong 24 giờ. Tỷ lệ hít thở đối với người lớn được ước tính là 16 m3 ngày-1 và 10,1 m3 ngày-1đối với trẻ em. Trọng lượng cơ thể trung bình cho người lớn và trẻ em Việt Nam lần lượt là 60 kg và 18 kg.
- Chỉ số nguy hại (Hazard Quotient - HQ): sử dụng đểđánh giá tác hại của từng loại thuốc trừ sâu riêng lẻ đối với sức khỏe con người, HQi được tính theo công thức sau [51]:
𝐻𝑄𝑖 = 𝑅𝑓𝐷𝑖𝐼𝐷𝑖 ( 2.5) Trong đó:
RfDi: Là liều tham chiếu tương ứng của hóa chất i (ng/kg bw/d).
+ Nếu giá trị HQ≤1 phản ánh mức độ rủi ro tiềm ẩn của IMI và Thiamethoxam có thể chấp nhận được.
+ Nếu giá trị HQ>1 cho thấy sự tích lũy hàng ngày của IMI và Thiamethoxam sẽ có khả năng gây ra các ảnh hưởng xấu đối với sức khỏe con người [52].
34
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Điều kiện phân tích và đường chuẩn của imidacloprid và thiamethoxam trên thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH
3.1.1. Kết quảđiều kiện phân tích imidacloprid và thiamethoxam
Vì imidacloprid và thiamethoxam đều là những chất có khối lượng phân tử không lớn và độ phân cực trung bình. Qua tham khảo tài liệu [46,50] đã xác định Imidacloprid và Thiamethoxam bằng kỹ thuật ion hóa phun điện tử ESI với chế độ bắn phá ion dương. Chạy chất chuẩn trực tiếp vào detector khối phổ để khảo sát. Chọn chế độ khảo sát tự động với từng chất để chọn được ion mẹ, ion con dùng để định lượng và định tính với từng chất. Kết quả khảo sát ion mẹ của imidacloprid và thiamethoxam thu được ở bảng 3.1.
Bảng 3.1: Ion định lượng, ion xác nhận của từng chất và các thông số tối ưu
cho ESI – MS Chất Precursor (m/z) Product ion1 (m/z) Product ion2 (m/z) Collision Energy Cone (V) CE (eV) Thời gian lưu (phút) Imidacloprid 256 209,1 175,0 12 16,18 12,029 Thiamethoxam 291.8 211,0 131,9 10 14,24 9,746 Các hợp chất imidacloprid và thiamethoxam được phân tích trên thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH (Sciex X500R QTOF system). Với các điều kiện: Thể tích tiêm mẫu là 2 µL, chất phân tích được tách trên cột GL Science ODS-4 HP (chiều dài 150mm, đường kính trong 2,1mm và bề dày lớp pha tĩnh 3µm), nhiệt độ cổng bơm 40°C, tốc độ dòng khí 0.3 mL min-1
, nguồn ion TurbolonSpray, chế độ bắn phá ion dương (ESI (+)), chế độ đo Swath, TOF-MS (khoảng scan)50 - 1000 Da, 0.1s, TOF MS/MS50 - 1000 Da, 22 ranges, 0.07s each. KhíNitơ được sử dụng làm khí mang. Các ion mẹ, ion con và thời gian lưu của imidacloprid (12,029 phút) và thiamethoxam (9,746 phút) được xác định và chỉ ra ở hình 3.1 và hình 3.2.
35
Điều kiện phân tích imidacloprid và thiamethoxam được tóm tắt trong bảng 3.2.
Bảng 3.2: Các điều kiện LC-QTOF-MS
Tên Thông số
Thiết bị Sciex X500R QTOF system
Cột sắc ký GL Science ODS-4 HP (150 mm, 2.1 mm, 3 μm)
Nhiệt độ cột 40 °C
Tốc độ dòng 0.3 mL min−1
Pha động (A) 5 mM CH3COONH4 in H2O (B) 5 mM CH3COONH4 in CH3OH
Chương trình chạy Thời gian, phút 0 30 − 40 40.01 – 50 (B) % 5 95 5
Thểtích bơm 2 μL
Nguồn ion TurbolonSpray
Chếđộ ion hóa ESI (+)
Chếđộ đo Swath
TOF-MS (khoảng scan) 50 − 1000 Da, 0.1 s
TOF MS/MS 50 − 1000 Da, 22 ranges, 0.07 s each Năng lượng bắn phá 20 − 50 V
Độ phân giải 30 000
36
37
38
3.1.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn cho imidacloprid và thiamethoxam trên thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH
Sử dụng điều kiện vừa được xác định ở trên để xây dựng đường chuẩn cho phép định lượng hỗn hợp imidacloprid và thiamethoxam với khoảng nồng độ: từ 0,1 ppb –1000ppb (0,1 ppb; 1 ppb; 10 ppb; 100 ppb; 1000 ppb) trong MeOH, đo trên thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH.
Từ các kết quả phân tích thu được các đường chuẩn của imidacloprid và thiamethoxam có dạng (hình 3.3 và hình 3.4):
Imidacloprid: y = 0,03178 x + 0,00126 với R= 0,98656; R2 = 0,97329 Thiamethoxam: y = 0,04828 x + 0,00021 với R= 0,97143; R2= 0,94368
Hình 3.3: Đường chuẩn imidacloprid
39
3.1.3. Giới hạn phát hiện xác định (MDL) và giới hạn định lượng LOQ của imidacloprid và thiamethoxam trên LC-QTOF-MS-SWATH imidacloprid và thiamethoxam trên LC-QTOF-MS-SWATH
Phương pháp xác định Imidacloprid và Thiamethoxam sử dụng LC-QTOF- MS-SWATH đã được Kadokami và Ueno (2019) [46] mô tả chi tiết. Giới hạn phát hiện phương pháp (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ) của mỗi chất được xác định dựa trên mối quan hệ của chúng với giới hạn phát hiện thiết bị (IDL) và MDL và LOQ theo tỷ lệ (IDL: MDL: LOQ = 1: 4: 10) (SMEWW 1030C, 2017).
Các MDL và LOQ được tính theo IDL được chỉ ra ở bảng 3.3.
Bảng 3.3: Các thông số tính toán MDL và LOQ
Thông số Imidacloprid Thiamethoxam
IDL (pg) 1 1
MDL (µg/g) 0,004 0,004
LOQ (µg/g) 0,01 0,01
3.2. Kiểm soát chất lượng quy trình phân tích và hiệu suất thu hồi
imidacloprid và thiamethoxam trên thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH
Kết quả phân tích mẫu trắng cho thấy không có sự nhiễm bẩn của imidacloprid và thiamethoxam. Đểđánh giá hiệu suất của quá trình chiết tách tiến hành phân tích trên 10 mẫu bụi trong nhà sau đó bổ sung chuẩn đồng hành carbaryl - d7 và sulfamethoxazole-d4. Dung dịch sau chiết được phân tích trên thiết bị LC- QTOF-MS-SWATH, kết quả thu được (bảng 3.3).
Kết quả thu được là hiệu suất thu hồi dao động trong khoảng từ 62 ÷ 107.2%, độ lệch chuẩn RSD 9,93 ÷ 11,45 %. Đối chiếu với yêu cầu về độ thu hồi và độ lệch chuẩn tại bảng 5 phụ lục F thì độ thu hồi phải đạt từ 40%-120%, độ lệch chuẩn nhỏ hơn 15%. Do đó quy trình phân tích đạt tiêu chuẩn yêu cầu để phân tích imidacloprid và thiamethoxam trong mẫu bụi không khí trong nhà.
40
Bảng 3.4: Hiệu suất thu hồi (%) của chất chuẩn đồng hành Carbaryl-d7 trong 5 mẫu bụi trong nhà
Mẫu Hiệu suất thu hồi (%)
carbaryl-d7
Hiệu suất thu hồi (%) Sulfamethoxazole-d4 Mẫu 1 88,8 83,0 Mẫu 2 93,1 64,1 Mẫu 3 88,0 67,2 Mẫu 4 92,8 68,0 Mẫu 5 107,2 64,4 Mẫu 6 104,7 75,9 Mẫu 7 85,7 75,2 Mẫu 8 84,2 65,4 Mẫu 9 97,9 61,6 Mẫu 10 71,2 75,9 Trung bình 91,36 70,07 Độ lệch chuẩn, RSD (%) 11,45 9,93
Quy trình chiết tách và phân tích imidacloprid và thiamethoxam trong mẫu bụi không khí trong nhà được tóm tắt như sau:
- Quy trình chiết tách: Cân 1 g mẫu bụi cho vào ống ly tâm màu nâu thể tích 50ml, bơm 50 µL chuẩn đồng hành (4 µg/mL) vào mẫu, sau đó chiết tách với 20mL methanol sử dụng thiết bị siêu âm. Quá trình chiết tách được lặp lại thêm 02 lần (15 mL methanol/lần). Dịch chiết thu được sau 3 lần chiết được gom lại và cô quay chân không đến 1 mL, sau đó thổi khô bằng khí nitơ đến khi thể tích còn khoảng 0,2 mL. Thêm 50 µL nội chuẩn 4 µg/mL vào dịch chiết và định mức đến
41
0,5 mL bằng methanol, sau đó phân tích trên thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH (hình 3.5).
Hình 3.5: Quy trình chiết tách HCDN trong mẫu bụi
Các hợp chất imidacloprid và thiamethoxam phân tích trên thiết bị LC- QTOF-MS-SWATH (Sciex X500R QTOF system). Với các điều kiện: Thể tích tiêm mẫu là 2 µL, cột sắc ký GL Science ODS-4 HP (chiều dài 150mm, đường
Mẫu bụi
Phân tích trên LC- QTOF-MS-SWATH 20 ml MeOH Ống ly tâm 50 ml có chuẩn
đồng hành Siêu âm: 20 phút
Ly tâm: 10 phút, 2000 vòng/phút
Dịch chiết thu vào bình quả lê 50ml
Lặp lại quy trình chiết thêm 2 lần
Cất quay chân không đến 1ml 15mL MeOH/lần
Thêm nội chuẩn, định mức 0,5 mL bằng MeOH
42
kính trong 2,1mm và bề dày lớp pha tĩnh 3µm), nhiệt độ cổng bơm 40°C, tốc độ dòng khí 0.3 mL/min, nguồn ion TurbolonSpray, chế độ bắn phá ion dương (ESI (+)), chế độ đo Swath, TOF-MS (khoảng scan)50 - 1000 Da, 0.1s, TOF MS/MS50 - 1000 Da, 22 ranges, 0.07s each. KhíNitơ được sử dụng làm khí mang.
Các ion mẹ, ion con của imidacloprid có mảnh phổ (m/z) lần lượt là 256; 209,1; 175 và thời gian lưu 12,029 phút. Các ion mẹ, ion con của thiamethoxam có mảnh phổ (m/z) lần lượt là 291,8; 211; 131,9 và thời gian lưu 9,746 phút.
3.3. Tổng quan nồng độ của imidacloprid và thiamethoxam trong bụi không khí
Kết quả phân tích 10 mẫu bụi được lấy tại khu vực nội thành Thành phố Hà Nội được chỉ ra trong bảng 3.5.
Sự phân bố và nồng độ của imidacloprid và thiamethoxam trong các mẫu bụi tại các địa điểm, ví trí lấy mẫu khác nhau. Tại các điểm lấy mẫu từ các khu vực khác nhau ở Thành phố Hà Nội như quận Long Biên (N1, N2, N3), quận Hoàn Kiếm (N4, N5, N6), quận Ba Đình (N7), quận Cầu Giấy (N8), quận Từ Liên (N9), quận Thanh Xuân (N10), tình trạng ô nhiễm hóa chất diệt côn trùng trong nhà dần được thể hiện. Điểm giống nhau giữa các vị trí nghiên cứu đó là tại các điểm lấy mẫu có nồng độ imidacloprid (N2, N8, N10) cao thì nồng độthiamethoxam đo được cũng ở mức đứng đầu. Đặc biệt, ví trí lấy mẫu quận Thanh Xuân (N10) là nơi ghi nhận được nồng độ imindacloprid cao nhất và cũng là nơi có nồng độ thiamethoxam cao nhất. Ngược lại, thiamethoxam hầu như không được phát hiện tại điểm lấy mẫu N5, N6, N7. Trùng hợp là, nồng độ imidacloprid đo được ở những điểm đó cũng thấp nhất. imidacloprid được phát hiện trong tất cả các mẫu bụi trong nhà với nồng độ trung bình là 0,079 µg/g (dao động từ (0,028 đến 0,216 µg/g) (hình 3.6). Trong khi đó, nồng độ trung bình của thiamethoxam được tìm thấy thấp hơn so với imidacloprid ở mức 0,013 µg/g (dao động từ 0,01 đến 0,027 µg/g) (hình 3.7). Ngoài ra, với nồng độ imidicloprid trong các mẫu bụi trong không khí trong nhà cao hơn nhiều so với thiamethoxam (hình 3.8) cho thấy HCBVTV imidacloprid được sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn thiamethoxam ở Việt Nam.
43 Bảng 3.5: Nồng độ imidacloprid và thiamethoxam STT Kí hiệu mẫu Imidacloprid (µg/g) Thiamethoxam (µg/g) 1 N1 0,048 0,00 2 N2 0,109 0,008 3 N3 0,028 0,004 4 N4 0,051 0,004 5 N5 0,035 0,00 6 N6 0,05 0,00 7 N7 0,052 0,00 8 N8 0,151 0,013 9 N9 0,049 0,008 10 N10 0,216 0,027 Tần suất (%) 100 60 Min 0,049 0,010 Max 0,216 0,027 Average 0,079 0,013 Hình 3.6: Nồng độ Imidacloprid trong bụi 0.048 0.109 0.028 0.051 0.035 0.05 0.052 0.151 0.049 0.216 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N ồng độ c ủa Im ida cl opr id (µ g/ g)
Vị trí lấy mẫu
44
Hình 3.7: Nồng độ thiamethoxam trong bụi
Nhìn chung, imidacloprid được tìm thấy trong tất cả các mẫu bụi trong nhà, chiếm tỷ lệ cao trong tổng nồng độ (100%). Trong khi đó, thiamethoxam chỉđược tìm thấy 60% trong tổng số mẫu với tỷ lệ phần trăm trên tổng nồng độ thấp (14,5%). Sự xuất hiện và nồng độ của imidacloprid và thiamethoxam trong bụi không khí trong nhà có sự khác nhau đáng kể giữa các quận được khảo sát. Trong đó, quận Thanh Xuân và cầu giấy có nồng độ imidacloprid cao trong tổng số các quận được khảo sát. Nguyên nhân có thể do việc sử dụng các hóa chất diệt côn trùng gốc imidacloprid và thiamethoxam tại các chợ hoa (Chợ hoa Ngã Tư Sở - Thanh Xuân và Công viên Nghĩa Đô – Cầu Giấy) có thể làm tăng hàm lượng phát tán imidacloprid và thiamethoxam vào không khí.
Nhiệt độ cao và ánh sáng mặt trời vào ban ngày cũng có thể hỗ trợ sự phân hủy của hóa chất diệt côn trùng ra môi trường. Sau đó, Chúng bay hơi lơ lửng trong không khí, được hấp thụ, tích lũy thời gian dài trên các hạt bụi và được mang vào các hộgia đình sống ở Hà Nội. Tuy nhiên, cần có nghiên cứu lâu dài về ảnh hưởng của điều kiện môi trường đối với sự tồn lưu của imidacloprid và thiamethoxam trong bụi không khí trong nhà ở Hà Nội.
0 0.01 0.01 0.01 0 0 0 0.013 0.01 0.027 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N ồng độ c ủa t hi am et hoxa m (µ g/ g)
Vị trí lấy mẫu
45
Hình 3.8: Mức độ tương quan và thành phần của imidacloprid và thiamethoxam trong bụi ở các vị trí lấy mẫu
*) So sánh kết quả của nghiên cứu với các nghiên cứu khác trên thế giới Hiện nay, đã có khá nhiều nghiên cứu về sự tồn tại của imidacloprid và thiamethoxam trong mẫu bụi trên thế giới. Do đó, Việc so sánh nghiên cứu này với các nghiên cứu khác trên thế giới nhằm cung cấp thêm dữ liệu để hỗ trợ các nhà quản lý đưa ra quyết định về việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật nhóm neonicoticoid trong môi trường nông nghiệp và trong tương lai. Nồng độ imidacloprid trung bình 0,079 µg/g (79 ng/g) trong nghiên cứu này thấp hơn nhiều so với báo cáo nghiên cứu trước đây đã được thực hiện ở Italia (trung bình 1,584 µg/g trong bụi trong nhà ở Italia) và cao hơn đáng kể so với Trung Quốc, nơi thường xuyên phát hiện trong môi trường không khí trong nhà là 1,46; 5,26; 7,29 (ng/g) ở lần lượt ở Thái Nguyên (2016), Vũ Hán (2018) và Thâm Quyến, Trung Quốc (2019). Trong khi đó, nồng độ thiamethoxam thấp nhất đo được ở 3 thành phốở Trung Quốc nhỏhơn giới hạn phát hiện của phương pháp và nồng độ cao nhất là 92,1 ng/g được phát hiện ở Vũ Hán vào năm 2018 (hình 3.9); cao hơn nhiều so với mức cao nhất đo được trong nghiên cứu này là 0,027 µg/g (27 ng/g). Hàm lượng IMI cao hoặc thấp trong bụi không khí trong nhà ở 3 thành phố của Trung Quốc và Italia có thể bắt nguồn từ việc sử dụng HCBVTV gốc IMI cho trong nhà như: Các loại thuốc trị sâu bệnh trong nhà, sản phẩm cho động vật, các
.000 .030 .060 .090 .120 .150 .180 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N ồn g độ (μ g /g ) Vị trí lấy mẫu Thiamethoxam Imidacloprid
46
sản phẩm diệt khuẩn trong nhà… Từ việc so sánh với một số nước trên thế giới, có thể thấy rằng ô nhiễm imidacloprid và thiamethoxam trong bụi không khí trong nhà ở Hà Nội có thểkhông đáng kể.
Hình 3.9: So sánh nồng độ imidacloprid và thiamethoxam trong mẫu bụi với một sốnước trên thế giới
3.4. Đánh giá rủi ro, tác động của imidacloprid và thiamethoxam có trong bụi nhà đến sức khỏe con người bụi nhà đến sức khỏe con người
Trong nghiên cứu này, đánh giá rủi ro và tác động của imdacloprid và Thiamethoxam trong bụi trong bụi không khí trong nhà đến sức khỏe của cư dân tại khu vực lấy mẫu đã được đánh giá thông qua các chỉ số ID, HQs và Rs được tính toán theo các công thức trong mục 2.3.5.
Hai nhóm đối tượng (người lớn và trẻ em) được tính toán phơi nhiễm IMI và Thiamethoxam, việc ước tính ID và HQ của Imidacloprid và Thiamethoxam cho người lớn và trẻ em sống ở Hà Nội sử dụng nồng độ trung bình của các loại hóa chất. Các kịch bản phơi nhiễm khác nhau được tính toán bằng cách sử dụng nồng độ trung bình và xác suất 95% (xác suất cao) cho cả tỷ lệ hít thở trung bình (20 mg trên ngày đối với người lớn và 50 mg trên ngày đối với trẻ em) và tỷ hít thở bụi cao (50 mg trên ngày đối với người lớn và 200 mg trên ngày đối với trẻ
Thái
Nguyên Vũ Hán quyếnThâm Italia Việt Nam
Mẫu Thử, n 63 110 79 206 10 Imidacloprid (ng/g) 1.46 5.26 7.29 1584 79 Thiamethoxam (ng/g) 0 0 0 0 13 0 50 100 150 200 250 300 A xis T it le Axis Title
Mẫu Thử, n Imidacloprid (ng/g) Thiamethoxam (ng/g) 1584 N ồn g độ ( ng /g )
47
em). Thời gian phơi nhiễm được tính trong 24 giờ. Tỷ lệ hít thở đối với người lớn được ước tính là 16 m3/ngày và 10,1 m3/ngày đối với trẻ em. Trọng lượng cơ thể trung bình cho người lớn và trẻ em Việt Nam lần lượt là 60 kg và 18 kg.
Với giảđịnh cơ thểngười sẽ hấp thụ 100% chất gây ô nhiễm từ bụi hít vào.