Phương pháp đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người và hệ sinh thá

1.2 .Tính chất của chất chống cháy TCDPP và TPP

1.7. Phương pháp đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người và hệ sinh thá

nước

1.7.1. Tính tốn đánh giá rủi ro đến sức khỏe con người

*) Lượng TDCPP và TPP ăn vào hàng ngày (DI) qua nước uống là được tính bằng công thức sau:

DI = (C x IR X AP)/ BW (1.1) Trong đó:

- C là nồng độ của mỗi OPE trong nước (ng/L);

- IR là tỷ lệ uống nước (L/ngày), là 0,78 và 2 L đối với trẻ em và người lớn, tương ứng;

- BW là trọng lượng cơ thể, với giả định là trẻ em và người lớn lần lượt là 24 và 70 kg;

- AP là phần trăm hấp thụ, được giả định là 100%.

*) Nguy cơ không gây ung thư (Ding và cộng sự, 2015) và gây ung thư rủi ro (Li

và cộng sự, 2018) đã được đặc trưng tương ứng. Không gây ung thư rủi ro được tính như sau:

HQ = DI/ RfD (1.2) Trong đó:

- RfD là liều tham chiếu được khuyến cáo bởi Li et al. (2018).

Nguy cơ không gây ung thư được coi là hạn chế khi HQ < 1, trong khi tiềm ẩn rủi ro khi HQ > 1

*) Nguy cơ gây ung thư (CR) được đánh giá bằng công thức sau:

CR = DI x SFO (1.3) Trong đó:

SFO là hệ số gây ung thư miệng (ng kg/bw /ngày) cho mỗi chất chống cháy TDCPP và TPP (Li và cộng sự, 2018). Nó được coi là không đáng kể khi

32

CR thấp hơn 10-6, trong khi có tiềm năng nguy cơ gây ung thư khi CR > 10-6 và nguy cơ gây ung thư cao khi CR > 10-4.

1.7.2. Các cơng thức tính tốn đánh giá rủi ro đến hệ sinh thái

Đối với hệ sinh thái, hệ số rủi ro (RQ) được dùng để đánh giá cho các sinh vật trong nước được trình bày trong một số nghiên cứu đã cơng bố [23]–[26] và được tính như sau:

RQ = MEC/PNEC (1.4)

PNEC = (LC50 hoặc EC50)/f Trong đó:

- RQ (Risk Quotient): Hệ số rủi ro được tính bằng tỉ số của MEC và PNEC.

- MEC (Measured Environmental Concentration): là nồng độ đo đạc/ tính tốn dự báo của chất ơ nhiễm trong môi trường.

- PNEC (Predicted No Effect Concentration): Nồng độ dự báo không gây tác động hay nồng độ ngưỡng cho phép của chất ô nhiễm trong môi trường. PNEC được tính tốn theo hệ số chuyển đổi (an toàn) (f) và nồng độ độc chất liên quan là LC50 hoặc EC50.

- f: Hệ số chuyển đổi được lấy với giá trị là 1000 [27].

- LC50 (Lethal concentration 50) hoặc EC50 (Effective Concentration 50): là nồng độ của hóa chất phơi nhiễm trong cùng một thời điểm, gây ra cái chết cho 50% của một nhóm động vật dùng thử nghiệm.

Theo quy định, 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 và 1 ≤ RQ rủi ro cao [24], [28], [29]. Trong nghiên cứu này, nghiên cứu đánh giá rủi ro TDCPP và TPP đối với hệ sinh thái hồ, các sinh vật thủy sinh được đề cập để đánh giá rủi ro bao gồm tảo, giáp xác và cá.

1.8. Các cơng thức tính tốn kết quả

33

(1.5) - Độ lệch chuẩn tương đối:

(1.6)

- Độ thu hồi: H (%) = Xtb/Xbđ*100 (1.7)

Theo tiêu chuẩn EPA 1614, phương pháp phân tích phải đảm bảo giá trị % RSD ≤ 50% và hiệu suất thu hồi thuộc khoảng 70-120%.

- Độ lặp lại của phép đo: Được xác định thông qua hệ số biến động của

phép đo (CV) và được tính theo các đại lượng độ lệch chuẩn (S hoặc SD).

(1.8) (1.9)

Trong đó: Xtb: Nồng độ trung bình, n: số lần đo, RSD (%) = CV (%)

Theo yêu cầu của EPA 1614: Độ lặp lại (CV) ≤ 15%; Độ tái lặp lại ≤ 25% - Khoảng tin cậy: hay (1.20)

Với cơ số mẫu bé, σ chính là S hoặc SRD.

Trong nghiên cứu này với xác suất tin cậy là 96%, tương ứng với Z = 2 (quy tắc 2σ) được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của phép đo.

- Độ không đảm bảo đo (KĐBĐ)

+ Độ khơng đảm bảo đo đối với thí nghiệm lặp lại: (1.21)

+ Độ KĐBĐ với thí nghiệm tái lặp: (1.22) + Độ KĐBĐ đối với thí nghiệm xác định hiệu suất thu hồi:

1 ) ( 1 2      n X X SD n i i 100 % x C SD RSD tb   2 S 1 ) ( 2    n S Si tb 100   tb X S CV   Z x Z n SD Ur  n SD UR 

34

(1.23)

+ Độ KĐBĐ chuẩn tổng hợp: (1.24)

+ Độ KĐBĐ mở rộng cho phép thử nghiệm U = 2 x Uc

- Cách xác định LOD, LOQ theo nồng độ nhỏ nhất mà chiều cao tín hiệu

pic của chất phân tích gấp 3 lần tín hiệu đường nền. S/N: Tín hiệu nền

+ Giới hạn phát hiện (LOD): (1.25)

Cmin: Nồng độ nhỏ nhất mà chiều cao tín hiệu pic của chất phân tích gấp 3 lần tín hiệu đường nền. S/N: Tín hiệu nền

+ Giới hạn định lượng (LOQ): (1.26)

- Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL): Đo lặp lại 8 mẫu chuẩn có

nồng độ thấp (khoảng 5 lần nồng độ MDL dự đoán). MDL được xác định bằng công thức: MDL= t(n −1, 1−α= 0.99)x SD (1.27)

Trong đó: t(n −1, 1−α= 0.99) là chuẩn student với bậc tự do (n-1) với độ tin cậy 99%. (40 CFR Appendix B to Part 136, EPA 1614 (Procedure for the Determination of the Method Detection Limit - Revision 2).

n SD URec  2 Re 2 2 c R r c U U U U    N S C LOD  3. m in LOD LOQ3,33.

35

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 2.1. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định phương pháp chiết tách và phân tích TDCPP và TPP trong mẫu nước mặt: Khảo sát các điều kiện dung môi chiết, hiệu suất chiết, và điều kiện trước khi đưa vào phân tích bằng thiết bị sắc ký khí kết nối khối phổ GC- MS.

- Ứng dụng phương pháp đã xác định được phân tích hàm lượng TDCPP và TPP trong mẫu nước mặt thu thập được từ các sông hồ trên địa bàn Hà Nội.

2.1.2. Đối tượng nghiên cứu

- Hai hóa chấtTDCPP và TPP.

- Mẫu nước mặt thu thập từ được từ các sông hồ trên địa bàn Hà Nội.

2.1.3. Nội dung nghiên cứu

Cùng với sự kế thừa các nghiên cứu về phân tích các chất chống cháy, để xây dựng quy trình phân tích chất chống cháy TDCPP và TPP trong mẫu nước mặt bằng phương pháp sắc kí khí kết nối khối phổ hai lần (GC-MS/MS). Các nội dung nghiên cứu sau được thực hiện:

- Khảo sát điều kiện phân tích TDCPP và TPP trên thiết bị GC-MS/MS. - Xây dựng đường chuẩn định lượng TDCPP và TPP trên thiết bị GC- MS/MS.

- Xây dựng phương pháp chiết tách mẫu nước mặt:

- Thẩm định phương pháp: Hiệu suất thu hồi, độ lặp lại, độ tái lập, giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ), giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL).

- Ứng dụng phân tích trên các mẫu nước mặt thu thập từ các sông hồ trên địa bàn Hà Nội.

36

2.2. Hóa chất và thiết bị

2.2.1. Hóa chất

-Các dung môi: Methanol, acetone, hexane, dichloromethane đều thuộc

loại tinh khiết dùng cho HPLC và GC/MS của Merck. NaCl, Na2SO4, H2SO4 với độ tinh khiết > 99,5% của Merck, nước cất 2 lần.

-Dung dịch chất chuẩn gốc:

TDCPP 10mg/L (CAS 13674-87-8)được mua của AccuStandard (New Haven, CT, USA). TPP 10mg/L (CAS:115-086-6) được mua của AccuStandard (New Haven, CT, USA).

Các dung dịch chuẩn hỗn hợp được pha từ dung dịch chuẩn gốc với dung môi aceton.

- Giấy lọc: Glass fiber filter (GFF, kích thước 0,7µm) của Whatman.

- Cột chiết pha rắn Oasis HLB (6 cc/200mg) của Water, Mỹ.

2.2.2. Dụng cụ và thiết bị

- Các chai đựng mẫu phải được rửa sạch bằng chất tẩy rửa, nước cất và tráng dung môi trước khi sử dụng.

- Các vial thủy tinh nâu đựng mẫu, phải có nắp bao bởi Teflon.

Do các este photphat hữu cơ là chất gây ơ nhiễm khơng khí phổ biến, tất cả các dụng cụ thủy tinh đã được làm sạch bằng axeton và nung ở 250 °C trong ít nhất 10 giờ trước khi sử dụng.

- Máy lắc Vortex 4 basic/ digital do IKA sản xuất. - Máy siêu âm

- Máy li tâm MIKRO 22R.

- Cân phân tích (có độ chính xác 0,1 mg và 0,001 mg). - Lò nung, tủ sấy

37

- Thiết bị bay hơi bằng khí N2, có khay ổn nhiệt được kiểm soát trong khoảng từ 30-600C, đặt trong tủ hút.

- Hệ thống 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%.

2.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu

- Lấy mẫu nước mặt để phân tích các chất chống cháy được thực hiện theo các hướng dẫn về lấy mẫu nước mặt của Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 6663- 1:2011 (ISO 5667-2:2006), hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu QCVN 08- MT:2015/BTNMT; TCVN 5994:1995 (ISO 5667-4:1987) Chất lượng nước, lấy mẫu, hướng dẫn lấy mẫu ở hồ ao tự nhiên và nhân tạo; TCVN 6663-6:2008 (ISO 5667-6:2005) Chất lượng nước, lấy mẫu, phần 6: hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối.

- Lựa chọn địa điểm lấy mẫu: Các sông hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội - Xác định thời gian lấy mẫu: Mẫu sẽ được lấy 1 lần vào mùa khơ

- Vị trí địa điểm lấy mẫu được xác định trên bản đồ: ở các sơng thì lấy tại vị trí các cầu.

- Loại mẫu cần có: Lấy 2 loại mẫu: một mẫu đựng trong chai thủy tinh để xác định chất cần phân tích.Mẫu thứ 2 đựng trong chai PE để xác định một số thông số cơ bản của nước (pH, COD, TSS...)

- Mẫu nước được lấy bên dưới bề mặt 30 - 40 cm, tráng rửa chai đựng mẫu bằng mẫu nước này trước khi đựng mẫu.

- Mẫu được ghi chép đầy đủ thông tin vào nhãn và dán lên chai đựng mẫu. - Các mẫu nước được bảo quản lạnh (2oC – 5oC) trong thùng xốp để vận chuyển về phịng thí nghiệm. Ở phịng thí nghiệm mẫu nước được bảo quản ở 4

38

oC cho đến khi phân tích trong thời gian bảo quản khơng q 1 tháng.

Thực hiện: Mẫu nước được thu thập trong các chai thủy tinh 2 L đã được làm sạch trước. Mẫu nước được lấy dưới bề mặt củanước 30 - 40 cm. Nướcmẫu sau đó được bảo quản thùng đávà được vận chuyển ngay đến phịng thí nghiệm. Bảo quản mẫu ở 40C, mẫu được xử lý phân tích trong thời gian bảo quản không quá 1 tháng.

2.4. Chuẩn bị dung dịch chuẩn gốcvà dung dịch chuẩn

Chuẩn bị các dung dịch chuẩn từ dung dịch chuẩn gốc TDCPP và TPP. Hỗn hợp chuẩn TDCPP và TPP được chuẩn bị từ dung dịch chuẩn gốc trong actonitril.

- ChuẩnTDCPP nồng độ 10 mg/L. - Chuẩn TPP nồng độ 10 mg/L.

- Dung dịch chuẩn Mix (TDCPP và TPP) 1000 ppb (A): Dùng pipet hút

100 μL dung dịch chuẩn TDCPP (10 mg/L), 100 μL dung dịch chuẩn TPP (10 mg/L) vào bình định mức 1 ml, sau đó định mức lên 1mL bằng hexane.

Từ dung dịch chuẩn (TDCPP và TPP) 1000 ng/mL pha thành các dung dịch chuẩn làm việc có nồng như sau: 5; 10; 50; 100 ng/mL để lập đường chuẩn. Các dung dịch chuẩn khi không sử dụng được bảo quản kín trong tối ở nhiệt độ khoảng 40C.

2.5. Thực nghiệm

2.5.1. Khảo sát điều kiện phân tích trên thiết bị GC-MS/MS

Các thí nghiệm khảo sát tìm điều kiện tối ưu của hệ thống GC-MS được tiến hành với mẫu chuẩn và nội chuẩn được pha trong dung môi hexan. Khảo sát các mảnh phổ đặc trưng, lựa chọn mảnh ion định lượng của hỗn hợp TDCPP và TPP và các điều kiện khối phổ: Bơm trực tiếp 1μL dung dịch chuẩn TDCPP và TPP nồng độ 1000 ng/mL vào buồng MS.

39

nhóm OPFR sẽ được khảo sát điều kiện phân tích trên 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%.

- Với các điều kiện cố định: 1 µL mẫu được bơm (Splitless mode: chế độ không chia dịng), chất phân tích được tách trên cột sắc kýDB-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 chế độ tuyến tính (liner velocity flow control mode).

- Các điều kiện được nghiên cứu khảo sát: Nhiệt độ lò cột, nhiệt độ bơm mẫu, nhiệt độ detector, tốc độ khí mang.

- Các mẫu dùng để khảo sát: Dung dịch chuẩn hỗn hợp TDCPP và TPP với nồng độ mỗi chất là 1000 ng/mL.

Tham khảo điều kiện phân tích của một số chất chống cháy phốt pho theo tiêu chuẩn EPA được chỉ ra ở bảng 2.1.

40

Bảng 2.1. Điều kiện thiết bị phân tích cho các hợp chất OPFR theo EPA 1614A

Thông số Điều kiện/ các thông số cài đặt

Thiết bị GC/MS

Cột sắc ký mao quản DB5-ht (15 m × 0.25 mm × 0.1 μm, Agilent Technologies)

Khí mang Helium, tốc độ khơng đổi 1,5 mL/phút Temperature programmable Injector (TPI)

Thể tích bơm mẫu 2 μL

Splitless mode Nhiệt độ lò cột 40oC

Nhiệt đổ cổng bơm mẫu 250oC

Áp suất 75.2 kPa

Total Flow 40.0 mL/min

Column Flow 1.37 mL/min

Linear Velocity 42.2 cm/sec Chương trình nhiệt độ lò

cột (Oven temperature program)

400C giữ 2 phút, tăng đến 3100°C (với tốc độ 800CC/phút), giữ ở nhiệt độ này trong 4 phút)

Interface temperature 310oC Ion source temperature 250oC Total run time 30,20 phút

Tuning Mode High Sensitivity GC-MS

Acquisition Mode SIM

41

2.5.2. Khảo sát độ phù hợp của kệ thống sắc ký

Xác định tính phù hợp của hệ thống sắc ký bằng cách tiêm lặp lại 6 lần liên tiếp một mẫu chuẩn hỗn hợp TDCPP và TPP có hàm lượng nằm trong khoảng tuyến tính. Ghi lại thời gian lưu và diện tích peak của các lần sắc ký.

Yêu cầu: Độ lệch chuẩn tương đối RSD (%) biểu thị chênh lệch diện tích peak, thời gian lưu giữa các lần tiêm của cùng một mẫu không lớn hơn 2,00 %.

2.5.3. Khảo sát xây dựng đường chuẩn và khoảng tuyến tính

Để xác định khoảng tuyến tính, thực hiện đo các dung dịch chuẩn TDCPP và TPP có hàm lượng thay đổi và khảo sát sự phụ thuộc của tín hiệu vào hàm lượng. Xác định sự phụ thuộc giữa diện tích píc thu được vào hàm lượng cho đến khi khơng cịn tuyến tính.

Xây dựng đường chuẩn trên nền mẫu thực, nhằm mục đích loại trừ ảnh hưởng của nền mẫu đến kết quả phân tích. Các bước xây dựng đường chuẩn trên nền mẫu: Lựa chọn nền mẫu trắng phù hợp với đối tượng thử, trong nghiên cứu này các đường chuẩn trên nền dung môi hexan. Pha dãy chuẩn trên nền mẫu trắng dung môi hexan. Vẽ đường cong phụ thuộc giữa tỷ lệ tín hiệu của từng chất và tín hiệu của chuẩn nội theo hàm lượng các chất tương ứng.

Độ tuyến tính được kiểm tra bằng cách xác định nồng độ các chất chuẩn TDCPP và TPP cũng như sự tương quan (tỷ lệ tín hiệu của chất phân tích so với chất nội chuẩn) trong quá trình đo. Việc xác định độ tuyến tính dựa trên các chất chuẩn có nồng độ 0; 5; 10; 50; 100 ng/L,

Xây dựng đường chuẩn các chất chuẩn TDCPP và TPP có nồng độ 0; 5; 10; 50; 100 ng/mL để định lượng các chất TDCPP và TPP trong mẫu nước. Nồng độ thêm vào của chất nội chuẩn cố định là 10 ng/L.

Phương trình đường chuẩn “y = a + bx” được xác nhận thông qua hệ số tương quan (R2).

42

2.5.4. Xác định chiết tách mẫu nước bằng phương pháp chiết pha rắn SPE

Quá trình chuẩn bị mẫu phải hết sức cẩn thận, tốn nhiều thời gian nhất. Nó quyết định đến nhiều kết quả của phương pháp phân tích.Từng bước tiến hành thí nghiệm cần cẩn thận, tỉ mỉ và quá trình tách chiết cần loại bỏ được các chất hữu cơ gây cản trở khác.