Bảng 3.5. ĐKĐBĐ của TDCPP và TPP
Dung dịch
chuẩn OPFR ĐKĐBĐ lặp lại
Ur ĐKĐBĐ tái lập UR ĐKĐBĐ thu hồi Urec ĐKĐB tổng hợp Uc ĐKĐBĐ mở rộng U=2 xUc 50 (ng/L) TDCPP 1,386 1,130 1,481 2,322 4,644 TPP 1,253 1,101 1,306 2,118 4,236 100 (ng/L) TDCPP 1,308 1,101 1,355 2,182 4,364 TPP 1,102 1,224 1,461 2,201 4,403 500 (ng/L) TDCPP 2,550 2,556 2,211 4,234 8,467 TPP 2,589 2,988 2,498 4,677 9,354
Kết quả Độ không đảm bảo đo mở rộng (ĐKĐBĐ mở rộng) được xác định trong mẫu nước thêm chuẩn TDCPP và TPP ở cả ba mức nồng độ (50; 100; 500 ng/L) là trong khoảng 4,236 – 9,354. Với mức nồng độ thấp (50 ng/L) độ không đảm bảo đo mở rộng 4,236 – 4,644; với mức nồng độ trung bình (100 ng/L) độ khơng đảm bảo đo mở rộng 4,364 – 4,403; với mức nồng độ cao (500 ng/L) độ không đảm bảo đo mở rộng trong khoảng 8,467 – 9,354 (bảng 3.5).
3.3.4. Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) và giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) hiện của phương pháp (MDL)
- Giới hạn phát hiện (LOD):
Giới hạn phát hiện LOD được xem là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích cịn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền.
Để xác định giới hạn phát hiện, dùng chuẩn hỗn hợp 10 ng/mL TDCPP và TPP rồi tiến hành pha loãng cho tới khi thu được chiều cao chất phân tích gấp 3 lần tín hiệu đường nền. Kết quả thu được như sau: Giới hạn phát hiện (LOD) của TDCPP và TPP đều là 0,01 ng/mL.
59
- Giới hạn định lượng (LOQ):
Giới hạn định lượng LOQ được xem là nồng độ thấp nhất mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền. Giới hạn định lượng (LOQ) của TDCPP và TPP đều là 0,03 ng/mL.
- Giới hạn phát hiện phương pháp (MDL):
Giới hạn phát hiện phương pháp (MDL) được xác định bằng cách lấy 8 mẫu nước thêm chuẩn TDCPP và TPP ở mức nồng độ thấp (10 ng/L). Các mẫu được đo trong điều kiện tái lập (đo trong 8 ngày khác nhau).
Với thí nghiệm xác định MDL mẫu nước thêm chuẩn TDCPP và TPP với các mức nồng độ (10 ng/L), các mẫu này được tiến hành chiết tách và phân tích trên GC-MS/MS theo quy trình phân tích đã xác định, trong 8 ngày khác nhau. Mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần lấy kết quả trung bình. Nước cất Deion(Mili Q) được sử dụng làm chất nền để thêm chuẩn..
MDL được tính theo độ lêch chuẩn (SD) từ các kết qủa xác định từ các kết quả thí nghiệm, theo cơng thức:
MDL = t(n −1, 1−α= 0.99)x SD
Trong đó: t(n −1, 1−α= 0.99) là chuẩn student với bậc tự do (n-1) với độ tin cậy 99%. (EPA 40 CFR Appendix B to Part 136, Definition and Procedure for the Determination of the Method Detection Limit, revision 1.11)
Bảng 3.6. Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) của TDCPP và TPP
Kq nồng độ đo (ng/L) Nồng độ ban đầu (10 ng/L) TDCPP TPP C1 9,28 9.28 C2 9,27 9.29 C3 9,31 9.32 C4 9,28 9,28 C5 9,26 9,31 C6 9,27 9,32
60 C7 9,32 9,31 C8 9,29 9,32 CTB 9,29 9,30 Htb (%) 92,9 93,0 SD 0,02 0,02 RSD(%) 0,22 0,19 t(n-1, 99%) 2,998 2,998 MDL (ng/L) 0,06 0,05
Kết quả xác định MDL được chỉ ra trong bảng 3.6, đối với các chất TDCPP và TPP nồng độ chính xác thu được là 0,06 ng/L và 0,05 ng/L, hiệu suất thu hồi trung bình trong khoảng 98,9 – 99% và độ lệch chuẩn tương đối RSD % trong khoảng 6,41 – 6,74 % (< 15%, nằm trong giới hạn cho phép của EPA Method 1614). Do đó giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL) của TDCPP và TPP lần lượt là 0,06 ng/L và 0,05 ng/L.
Bảng 3.7. Các thông số yêu cầu và đạt được củaTDCPP từ kết quả thẩm định phương pháp Thử nghiệm Độ thu hồi Độ lặp lại Độ tái lặp ĐKĐBĐ mở rộng MDL (ng/L) LOD (ng/mL) LOQ (ng/mL) Htb (%) CV (%) CV (%) U=2 xUc Yêu cầu 80-120% ≤ 15% ≤ 25% 50 (ng/L) 98,5 6,49 8,572 4,644 0,06 0,01 0,03 100 (ng/L) 99,6 3,13 3,867 4,364 500 (ng/L) 100,5 1,44 1,247 8,467
Bảng 3.8. Các thông số yêu cầu và đạt được củaTPP từ kết quả thẩm định phương pháp Thử nghiệm Độ thu hồi Độ lặp lại Độ tái lặp ĐKĐBĐ mở rộng MDL (ng/L) LOD (ng/mL) LOQ (ng/mL) Htb (%) CV (%) CV (%) U=2 xUc Yêu cầu 80-120% ≤ 15% ≤ 25% 50 (ng/L) 98,8 6,31 7,500 4,236 0,05 0,01 0,03 100 (ng/L) 99,6 3,47 4,184 4,403 500 (ng/L) 100,5 1,68 1,407 9,354
61
3.4. Quy trình phân tích chất chống cháyTDCPP và TPP trong mẫu nước trên thiết bị GC-MS/MS
Trên cơ sở kế thừa các nghiên cứu đã công bố và sau khi đã tối ưu các điều kiện chiết tách và phân tích trên GC-MS/MS. Phương pháp chiết tách và phân tích TDCPP và TPP trong mẫu nước trên thiết bị GC-MS/MS có độ thu hồi tốt (98,5 – 100,5%) và độ chính xác cao (với độ lặp lại 1,438 – 6,489 % (≤ 15% yêu cầu), độ tái lập 1,247 – 8,572 % (≤ 25% yêu cầu). Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của TDCPP và TPP đều lần lượt là 0,01 ng/mL và 0,03 ng/mL. Giới hạn phát hiện của phương pháp MDL của TDCPP và TPP lần lượt là 0,06và 0.05 ng/L(bảng 3.7 và 3.8).
Quy trình chiết tách và phân tích chất chống cháy OPFRs trong mẫu nước
Điều kiện phân tích trên GC-MS/MS: Hệ thiết bị sắc ký khí kết nối khối
phổ GC-MS/MS Thermo TSQ 9000 (Triple Quadrupole Mass Spectrometer) (Thermo Scientific, Mỹ) bao gồm: bộ phận bơm dung mơi, bộ loại khí, bộ phận điều nhiệt và detector MS. Cột sắc ký DB-5MS UI (chiều dài 30 m, đường kính trong 0,25 mm và bề dày lớp pha tĩnh 0,25µm, Agilent Technologies). Khí mang Heli với độ tinh khiết 99,9999%.
Mẫu được bơm với thể tích 1 µL ở chế độ khơng chia dịng (splitless) với hệ lấy mẫu tự động và bộ bơm mẫu tự động Triplus RSH (Thermo). Chất phân tích được tách trên cột sắc ký DB-5MS UI (chiều dài 30 m, đường kính trong 0,25 mm và bề dày lớp pha tĩnh 0,25µm, Agilent Technologies). Khí Heli được sử dụng làm khí mang với tốc độ 1 mL/phút ở chế độ tuyến tính (liner velocity flow control mode). Chương trình nhiệt độ cột được cài đặt ở 80oC giữ 2 phút, tăng đến 230 o
°C (với tốc độ 10oCC/phút) và giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút), tăng tiếp đến 270 oC(với tốc độ 5 oCC/phút) và giữ ở nhiệt độ này trong 1 phút), cuối cùng tăng đến 300 o
°C (với tốc độ 30oCC/phút) và giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút). Chương trình nhiệt độ MS với nhiệt độ bơm mẫu, nhiệt độ nguồn ion, và nhiệt độ detector là 290 oC; 290oC và 230 oC. Tổng thời gian chạy là 25 phút.
62
Hình 3.8. Quy trình chiết mẫu nước để phân tích TDCPP và TPP bằng phương pháp chiết SPE
500 mL mẫu nước đã lọc Được tải lên cột HBL (200 mg) đã hoạt hóa
Làm khơ cột:
bởi hút chân không (30 phút) Rửa giải
- 3 mL hexane
- 3 mL DCM/ hexan (1:1) - 3 mL Ethylacetat
Cô đặc đến 1 mL bởi thổi khí Nito
thêm 10 mL hexan vào Cô đặc tiếp đến dưới 1 mL
Định mức đến 1 mL Chuyển sang vial
GC-MS/MS
Thêm IS: (100 ng) (TPP- d15, DIBP-d14)/hexane)
Hoạt hóa cột HBL: Bơm lên cột lần lượt các dung môi:
- 10 mL DCM - 10 mL MeOH
- 10 mL nước cất tinh khiết Lọc qua giấy lọc GF/B
Mẫu nước (500 mL)
63
3.5. TDCPP và TPP trong mẫu nước hồ tại Hà Nội
3.5.1. Nồng độ TDCPP và TPP trong nước hồ tại Hà Nội
Kết quả phân tích TDCPP và TPP trong 10 mẫu nước hồ tại khu vực nội thành Hà Nội được chỉ ra trong hình 3.9; 3.10 và 3.11. Nhìn chung, TPP và TDCPP được tìm thấy trong các mẫu nước mặt với tần suất phát hiện và nồng độ khác nhau. TDCPP chỉ được tìm thấy với tần suất phát hiện là 40% với nồng độ trung bình là 5,076 ng/L (ND- 12,7 ng/L). TDCPP đã bị rút khỏi thị trườngsau khi các chất chuyển hóa của nó được tìm thấy trong nước tiểu của trẻ em mặcđồ ngủ được xử lý bằng TDCPP. Gần đây, một cuộc khảo sát trong thời gian dài bởi các nhà khoa học ở Mỹtrên các sản phẩm dành cho trẻ em, kết quả cho thấy rằng TDCPP là chất chống cháy được phát hiện thường xuyên nhất.
Trong khi đó TPP được tìm thấy trong tất cả các mẫu với tần suất phát hiện 100% và nồng độ trung bình trong các mẫu nước 17,5 ng/L (2,77 – 55,8 ng/L) cao hơn so với TDCPP.TPP là một trong những chất chống cháy phốt pho là thành phần chínhtrong hỗn hợp chất chống cháy thương mại Firemaster 550.
Cả 2 chất chống cháy TDCPP và TPP đều được tìm thấy trong 4 trong số 10 mẫu nước hồ là các hồ Ba Mẫu, hồ Bẩy Mẫu, hồ Yên Sở và hồ Văn Quán. TDCPP được tìm nồng độ cao nhất trong hồ Bảy Mẫu với nồng độ 12,7 ng/L. TPP được tìm thấy nồng độ cao nhất trong hồ Ba Mẫu (55,8 ng/L), sau đó đến hồ Linh Đàm (42,8 ng/L) và hồ Yên Sở (12,3 ng/L). Kết quả TPP cao trong các mẫu hồ này bởi vì xung quanh các hồ này có mật độ dân cư cao, hồ Linh Đàm và hồ Yên Sở tiếp là nơi tiếp nhận nhiều nguồn thải có chứa các chất chống cháy TPP từ các hoạt động sinh hoạt, hoạt động hàng ngày của người dân sống quanh khu vực hồ, bên cạnh đó khu vực ven hồ là nơi xả thải các loại phế thải xây dựng, vật liệu xây dựng. Theo đó qua thời gian ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết kết hợp với đặc tính khơng liên kết hóa học TPP với vật liệu làm cho chúng có thể dễ dàng đi vào nước hồ thơng qua q trình bay hơi và hịa tan làm cho hàm lượng TPP trong các hồ này cao hơn các khu vực khác.
64
Hình 3.9. Nồng độ TDCPP trong các mẫu nước hồ tại Hà Nội
Hình 3.10.Nồng độ TPP trong các mẫu nước hồ tại Hà Nội
65
3.5.2. So sánh với các nghiên cứu về TDCPP và TPP trong mẫu nước mặt trên thế giới
Hiện nay, đã có khá nhiều nghiên cứu về sự tồn tại của TDCPP và TPP trong các mẫu môi trường và mẫu nước mặt ở các nước trên thế giơi. Do đó, Việc so sánh kết quả 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 quản lý sử dụng và xử lý mơi trường đối với các hóa chất này trong lĩnh vực bảo vệ môi trường nước.
Kết quả so sánh nồng độtrung bình của TDCPP và TPP trong các mẫu nước hồ trong nghiên cứu nàyvới báo cáo nghiên cứu trước đây được chỉ ra trong bảng 3.9. Từ việc so sánh với một số nước trên thế giới, có thể thấy rằng ơ nhiễm TPP trong các hồ ở Hà Nội cao hơn đáng kể so với các nghiên cứu ở các nước trến thế giới.
Bảng 3.9. Nồng độ TDCPP và TPP trong các nghiên cứu khác nhau về nước mặt trên thế giới (ng/L)
Sông, hồ Quốc gia TCDPP TPP Tài liệu tham khảo
Nghiên cứu này Việt Nam ND – 12,7 2,77 – 55,8
Five Great Lakes Canada 1,1 0,13 (Venier, Dove et al. 2014) 40 sông Trung Quốc <LOD-44 <LOD-16 R. Wang et al.(2015) Cửa sông Châu
Giang
Trung Quốc n.a. n.a. Wang et al. (2014
Songhua River Trung Quốc 2 - 46 5 - 65 Wang et al. (2011) Elbe Đức n.a. <LOD - 4 Bollmann et al. (2012)
Rhine Đức n.a. 1 - 2 Bollmann et al. (2012)
Four streams Đức <LOD -1284 n.a. Quednow and Püttmann (2008 Aire Nga 62 -149 6 - 22 Cristale et al. (2013c
Aire Nga 49 17 (Cristale et al., 2013b
Navarra, Asturias, Catalonia
Tây Ban Nha <LOD - 200 <LOD - 18 Cristale et al. (2013a)
Three rivers Oxtralia <LOD - 19 <LOD - 10 Martinez-Carballo et al. (2007) Ba sơng chính Hàn Quốc n.a. n.a. Kim et al. (2007)
Suối Arkansas Mỹ n.a. n.a. Haggard et al. (2006) <LOD:
66
3.6. Đánh giá rủi ro, tác động của TDCPP và TPP có trong nước mặt đến sức khỏe con người
Trong nghiên cứu này, đánh giá rủi ro và tác động của TDCPP và TPP trong nước mặt đến sức khỏe của cư dân tại khu vực lấy mẫu đã được đánh giá thông qua các chỉ số ID, HQ được tính tốn theo các cơng thức trong mục 2.3.5.
Hai nhóm đối tượng (người lớn và trẻ em) được tính tốn phơi nhiễm TDCPP và TPP, việc ước tính ID và HQ của TDCPP và TPP 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 tốn bằng cách sử dụng nồng độ trung bình và xác suất 95% (xác suất cao) cho cả tỷ lệ uống trung bình (IR) (2 lít trên ngày đối với người lớn và 0,78 lít trên ngày đối với trẻ em). Thời gian phơi nhiễm được tính trong 24 giờ. Trọng lượng cơ thể trung bình (BW) cho người lớn và trẻ em Việt Nam lần lượt là 60 kg và 18 kg.
Với giả định cơ thể người sẽ hấp thụ 100% chất gây ô nhiễm từ nước uống vào. Trong nghiên cứu này, liều hấp thụ mãn tính (RfD) do USEPA cung cấp được sử dụng làm liều tham chiếu khi uống nước. Cân nặng trung bình của người lớn và trẻ em trong phép tính này lần lượt được giả định với người Việt Nam là 60 kg và 18kg. Mức độ phơi nhiễm hàng ngày với TDCPP và TPP do uống nước đối với người lớn và trẻ em được trình bày trongbảng 3.10 và 3.11.
Bảng3.10. Các thơng số để tính tốn các chỉ số đánh giá rủi ro của TDCPP trong nước đến sức khỏe con người
Thơng số
Tốc độ tiêu thụ trung bình Người lớn Trẻ em
Nồng độ tb của TDCPP trong nước Ce (ng/L) 5,076 5,076
Tỷ lệ uống trung bình: IR (L/ngày) 2 0,78
Khả năng hấp thụ: AF: (100%) 1 1
Trọng lượng cơ thể: BW (kg): 60 18
67
RfD (ng/kg/d) 5000 5000
HQ 3,38×10-5 4,4 × 10-5
Bảng 3.11. Các thơng số để tính tốn các chỉ số đánh giá rủi ro của TPPtrong nước đến sức khỏe
Thơng số
Tốc độ tiêu thụ trung bình Người lớn Trẻ em
Nồng độ tb của TDCPP trong nước Ce (ng/L) 17,47 17,47
Tỷ lệ uống trung bình: IR (L/ngày) 2 0.78
Khả năng hấp thụ: AF: (100%) 1 1
Trọng lượng cơ thể: BW (kg): 60 18
Liều ăn vào hàng ngày: ID (ng/kg/d) 0,582 0,757
RfD (ng/kg/d) 7000000 7000000
HQ 8,32×10-8 1,08×10-7
*RfDi (ng/kg/d): đề xuất bởi EPA US
Giá trị ID ước tính của TDCPP và TPP nằm trong khoảng 0,169 – 0,582 (ng/kg bw/ngày) đối với người lớn. Trong khi đó, ID dao động từ 0,221 – 0,757 (ng/kg bw/ ngày) đối với trẻ em.
Giá trị ID cao hơn của TPP cho cả trẻ em và người lớn so với TDCPP có thể là hậu quả của việc sử dụng nhiều các chất chống cháy TPP so với chất chống cháy TDCPP. Giả thuyết này được đưa ra bởi sự xuất hiện của TPP, được tìm thấy thường xuyên hơn, với nồng độcao hơn đáng kể so với TDCPP. Giá trị ID của 2 hóa chất chống cháy này ở trẻ em đều cao hơn nhiều so với người lớn do trọng lượng cơ thể thấp hơn, kết hợp với tỷ lệ trao đổi chất cao hơn so với người lớn. Tuy nhiên, đối với cả người lớn và trẻ em, giá trị ID ngay cả trong trường hợp xấu nhất có thể xảy ra là uống nước với hàm lượng cao (2 L/ngày và 0,78 mg/ngày) được xác định thấp hơn nhiều so với RfD của chúng.
Tương ứng, các giá trị của chỉ số nguy hại HQ của TDCPP cho người lớn và trẻ em lần lượt là 3,38×10-5 và 4,4×10-5. Giá trị chỉ số nguy hại HQ của TPP cho người lớn và trẻ em lần lượt làvà 3,82×10-8và 1,08×10-7.Tất cả các giá trị
68
HQ ước tính của hai hóa chất chống cháy TDCPP và TPP đều nhỏ hơn 1 đối với cả người lớn và trẻ em. Điều này cho thấy tác động gây ảnh hưởng có hại đến sức khỏe con người khi uống phải nước hồ có chứa TDCPP và TPP là không đáng kể. Tuy nhiên, do độc tính mãn tính của chúng và q trình phơi nhiễm lâu dài (chủ động và thụ động) với các hợp chất này, nghiên cứu này có thể là tín hiệu cho việc khuyến nghị cần giám sát việc sử dụng và xử lý các sản phẩm mà có chứa các chất chống cháy TDCPP và TPP trong khu vực nội thành Hà Nội.
3.7. Đánh giá rủi rocủa TDCPP và TPP có trong nước mặt đến hệ sinh thái nước
RQ = MEC/PNEC; PNEC = (LC50 hoặc EC50)/f và mức độ rủi ro được chia thành ba mức độ như sau : RQ < 0,1 cho thấy rủi ro thấp,
0,1 ≤ RQ <1 cho thấy rủi ro ở mức trung bình. 1 ≤ RQ rủi ro cao.
Kết quả đánh giá rủi ro đối với ba sinh vật thủy sinh sống ở nước (tảo, giáp xác và cá) được chỉ ra trong bảng 3.15. Chỉ số rủi ro cho mỗi điểm lấy mẫu, RQ < 0,1 cho