CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.4. Tổng quan về PBDEs trong trầm tích tại Việt Nam và thế giới
Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và sự phân bố của PBDEs trong các thành phần môi trường đã được thực hiện tại Việt Nam, tuy nhiên phần lớn tập trung vào các đối tượng như khơng khí trong nhà, bụi khơng khí và bụi đường, mẫu đất, trầm tích sơng, sinh vật (cá) tại các khu vực làng nghề tái chế rác thải điện tử phía Bắc, Việt Nam. Một số nghiên cứu về hiện trạng, sự phân bố và biến đổi theo thời gian của một số PBDEs trong trầm tích ven biển cũng đã được thực hiện.Tuy nhiên, theo hiểu biết của nhóm thực hiện đề tài, cho đến nay chưa có nghiên cứu trong nước nào được thực hiện nhằm đánh giá hiện trạng ô nhiễm cũng như rủi ro sinh thái đối với sinh vật đáy của các chất polybrom diphenyl ete trong trầm tích Hồ Tây, Hà Nội. [17,18]
Thắm và cộng sự (2019) đã tiến hành nghiên cứu sự phân bố không gian và biến đổi theo mùa của các hóa chất bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ (OCPs), polychlorinated biphenyls (PCBs) và PBDEs trong trầm tích mặt từ năm cửa sơng ven biển miền Trung Việt Nam. Theo đó sự phân bố nồng độ của các nhóm chất được phát hiện lần lượt theo thứ tự PCBs (9,72–3730 ng/g) > PBDEs (11,8–311 ng/g) > DDTs (0,462–26,7 ng/g) > HCHs (0,491–22,6 ng/g) > endosulfan compounds (0,196–19,4 ng/g). Nồng độ PBDE cao được phát hiện ở một số điểm ở Nghệ An và tỉnh Quảng Bình, liên quan đến các hoạt động của con người như du lịch, giao thông và tiêu dùng nội địa. [17,18]
Anh và cộng sự (2017) nghiên cứu dư lượng PBDE trong nhiều loại mẫu khác nhau bao gồm các sản phẩm tiêu dùng, bụi trong nhà, trầm tích và cá được lấy từ hai địa điểm tái chế rác thải điện tử, và một số khu công nghiệp, đô thị và ngoại thành Việt Nam nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm, sự tích lũy, khả năng phát thải và phơi nhiễm của con người thơng qua hít thở bụi và tiêu thụ cá. Hàm lượng PBDE trong các mẫu bụi trong nhà được thu thập từ khu tái chế chất thải điện tử dao động từ 250 đến 8740 ng/g, cao hơn nhiều so với các khu công nghiệp và văn phịng hộ gia đình. Tỷ lệ phát thải PBDE từ các bộ phận nhựa của thiết bị điện tử thải bỏ vào bụi ước tính nằm trong khoảng từ 3,4 x10-7 đến
1,2 x 10-5/năm đối với tổng số PBDE và từ 2,9 x 10-7 đến 7,2 x 10-6/ năm cho BDE-209. Một số loài cá được thu thập từ ao trong làng tái chế rác thải điện tử chứa mức PBDE cao, đặc biệt là BDE-209, cao hơn rõ rệt so với số liệu báo cáo trước đây. Nồng độ và sự phân bố PBDE trong các loại khác mẫu khác nhau đã chứng minh sự phát thải đáng kể PBDEs từ chất thải điện tử và những làng tái chế này chính nguồn ơ nhiễm tiềm năng của PBDE.
Matsukami và cộng sự (2017) đã nghiên cứu PBDEs và các chất làm chậm cháy (FR) thay thế trong các mẫu môi trường được thu thập năm 2012, 2013 và 2014 từ một khu xử lý chất rác điện tử ở miền Bắc Việt Nam. Nồng độ PBDE và FR thay thế trong đất xung quanh khu xử lý rác thải điện tử lần lượt trong khoảng từ 37 đến 9200 ng/g và từ 35 đến 24.000 ng/g. Nồng độ nhóm chất này trong đất xung quanh khu vực đốt lộ thiên lần lượt dao động từ 1,6 đến 62 ng/g và từ <4 đến 1900 ng/g. Nồng độ PBDE và FR trong trầm tích sơng xung quanh các xưởng tái chế dao động từ 100 đến 3800 ng/g và từ 23 đến 6800 ng/g. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự giảm đáng kể nồng độ của PBDE và sự gia tăng nồng độ các FR thay thế, đặc biệt là đồng phân dechlorane plus và chất làm chậm cháy nhóm phốt pho hữu cơ oligomeric (o-PFRs) trong cả đất và trầm tích xung quanh nhà xưởng. [19,20]
Một nghiên cứu khác của Matsukami và cộng sự (2015) được thực hiện nhằm đánh giá hiện trạng của các ester phốt pho hữu cơ mới, được sử dụng làm giải pháp thay thế cho PBDEs, trong đất và trầm tích sơng xung quanh khu vực tái chế chất thải điện tử ở Bùi Đậu, miền bắc Việt Nam. Theo đó, 3 chất làm chậm cháy nhóm phốt pho hữu cơ oligomeric, tám PFRs đơn (m-PFRs), tetrabromobisphenol A (TBBPA) và ete diphenyl polybromated (PBDE) đã được xác định và định lượng. Xung quanh các xưởng tái chế chất thải điện tử, 1,3-phenylene bis (diphenyl phosphate) (PBDPP), bisphenol A bis (diphenylphosphate) (BPA-BDPP), triphenyl phosphate (TPHP), TBBPA, và PBDEs chiếm ưu thế trong số các chất làm chậm cháy (FR) được khảo sát. Nồng độ của PBDPP, BPA-BDPP, TPHP, TBBPA và tổng PBDEs lần lượt là 6,6–14000 ng/g, <2–1500 ng/g, 11–3300 ng/g, <5–2900 ng/g, and 67–9200 ng/g trong đất, và 4,4–78 ng/g, <2–20 ng/g, 7,3–38 ng/g, 6,0–44 ng/g và 100–
350 ng/g trong trầm tích sơng. Khu vực lưu trữ ngồi trời và hoạt động đốt chất thải điện tử là những nguồn quan trọng góp phần vào việc phát thải FR. Sự xuất hiện trong môi trường của các FR mới nổi, đặc biệt là o-PFR, chỉ ra rằng việc bổ sung FR trong các sản phẩm điện tử đang thay đổi nhằm đáp ứng với các quy định trong nước và quốc tế của PBDE [19,20]
Thắm và cộng sự (2020) tiến hành nghiên cứu dư lượng của OCP, PCBs và PBDEs trong các mẫu trầm tích lõi từ hai khu vực cửa sơng của miền trung Việt Nam nhằm đánh giá hiện trạng và xu hướng ô nhiễm theo thời gian dựa trên sự phân bố về nồng độ của nhóm chất này theo các lớp trầm tích. Nồng độ của PCB, PBDE và các hợp chất endosulfan cao hơn nồng độ của các OCP còn lại. Nồng độ cao nhất của OCPs được quan sát thấy tại các lớp trầm tích tương ứng cuối những năm 1950 đến đầu những năm 1980, cho thấy việc sử dụng phổ biến các OCP ngày tại Việt Nam. Sự gia tăng nồng độ và tỷ lệ của BDE-209 trong tổng số PBDE trong lớp trầm tích mặt, cho thấy việc sử dụng và thải bỏ các sản phẩm deca-BDE trong những năm gần đây.
Kla´nova´ và cộng sự (2007) đã nghiên cứu các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy trong đất và trầm tích từ đảo James Ross, Nam Cực. Các mẫu đất và trầm tích từ Đảo James Ross đã được thu thập và phân tích hàm lượng PCB, OCP và PAH. Nồng độ trong đất dao động giữa 0,51 và 1,82 ng/g đối với bảy cấu tử chỉ thị PCB; từ 0,49 đến 1,34 ng/g đối với đồng loại HCH, từ 0,51 đến 3,68 ng/g đối với tổng của p,p’-DDT, DDE và DDD; và từ 34,9 đến 171 ng/g cho tổng số 16 EPA PAH. Nồng độ trong trầm tích từ 0,32 đến 0,83 ng/g được tìm thấy đối với PCB, từ 0,14 đến 0,76 ng/g đối với HCH, từ 0,19 đến 1,15 ng/g đối với DDT và từ 1,4 đến 205 ng/g đối với PAH. Sự phổ biến của PAH khối lượng phân tử thấp, PCB ít phân tử clo và các hóa chất dễ bay hơi hơn cho thấy rằng việc vận chuyển trong khí quyển tầm xa từ các khu vực đông dân cư ở Châu Phi, Nam Mỹ và Úc có thể là nguồn ơ nhiễm đối với đất ở Đảo James Ross [21]
Szlinder-Richert và cộng sự (2012) đã nghiên cứu các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy trong trầm tích từ phía nam Baltic. Nồng độ của thuốc trừ sâu clo hữu cơ, PCB và PCDD/ Fs được đo trong các mẫu trầm tích được thu thập
từ Vịnh Gdańsk, Gdańsk Deep, Phá Vistula và vùng nước xa bờ ở phía nam Biển Baltic. Mức độ ơ nhiễm cao nhất được tìm thấy trong trầm tích từ Vịnh Gdańsk và Gdańsk Deep. Trong những trầm tích này, nồng độ của pp′-DDT và các chất chuyển hóa của nó (pp′-DDE và pp′-DDD) nằm trong khoảng từ 2 đến 11 μg/kg. dw. Nồng độ của HCB nằm trong khoảng 0,1 đến 1,0 μg/kg. dw. Nồng độ của tổng α-, β-, γ-HCH nằm trong khoảng 0,3 đến 2,58 μg/kg. dw. Nồng độ của PCB chỉ thị nằm trong khoảng từ 2 đến 11 μg/kg trọng lượng khô. Tổng giá trị TEQ PCDD/ F/dl-PCB trong các mẫu nghiên cứu thay đổi trong khoảng từ 1 đến 18 ng/kg. dw. Dữ liệu được đánh giá về các tiêu chí độc chất sinh thái dựa trên tác động môi trường của các tác động ô nhiễm. Nghiên cứu chỉ ra rằng trong trầm tích từ biển Baltic phía nam, PCDD/ F và PCBs xuất hiện ở nồng độ có thể gây nguy hiểm cho các sinh vật biển [22]
Wang và cộng sự (2003) đã nghiên cứu các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy trong nước và trầm tích bề mặt của hồ Taihu, Trung Quốc thấy rằng các chất ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy đã được phân tích trong nước và trầm tích bề mặt của hồ Taihu, Trung Quốc. Cả 12 mẫu trầm tích đã được thu thập trong hồ. Quy trình chiết soxhlet được sử dụng để tách các chất ô nhiễm hữu cơ trong các mẫu trầm tích. Phân tích được thực hiện bởi thiết bị GC – MS. Kết quả cho thấy 188 hợp chất hữu cơ trong trầm tích được phát hiện. Trong số đó có 21 hóa chất thuộc nhóm chất có nguy cơ cao và 17 loại là chất gây rối loạn nội tiết. Nồng độ của các chất ô nhiễm cao hơn gấp 2 lần so với năm 1985. Nguồn gốc của chúng trong trầm tích có thể liên quan đến hoạt động của con người. [23]
Một nghiên cứu khác của Oren và cộng sự (2006) về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy và các đặc tính của chất hữu cơ trầm tích ở sơng Kishon, Israel, con sông ven biển lớn thứ hai ở Israel, cho thấy đã bị ô nhiễm nghiêm trọng trong vài thập kỷ. Trầm tích từ thượng nguồn và hạ lưu của sơng được phân tích, chiết tách lipid và đánh giá sự hấp thụ phenanthrene. Tổng nồng độ hydrocacbon thơm đa vịng (PAH) trong trầm tích ở hạ lưu là 299 μg/kg, bao gồm hầu hết các PAH có nguồn gốc từ dầu mỏ. Các lipid trầm tích ở hạ lưu được phát hiện chủ yếu là các n-ankan có nguồn gốc từ dầu mỏ mới và bị phân
hủy. Tổng nồng độ PAH trong trầm tích thượng nguồn là 173 μg/kg, bao gồm chủ yếu là PAH khơng phân cực có nguồn gốc từ các sản phẩm cháy, trong khi lipid từ các trầm tích này chủ yếu có nguồn gốc thực vật. Dữ liệu hấp thụ cho thấy rằng lipid có nguồn gốc từ lớp biểu bì trầm tích ở thượng nguồn có chức năng như một miền hấp thụ, trong khi lipid trầm tích ở hạ lưu, bao gồm các ankan có nguồn gốc từ dầu mỏ có chiều dài chuỗi ngắn hơn, cạnh tranh với phenanthrene ở các vị trí hấp phụ.[24]
Verhaert và cộng sự (2013) đã nghiên cứu sự chuyển giao dinh dưỡng của các chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy trong trầm tích và quần thể sinh vật từ lưu vực sơng Congo. Kết quả cho thấy, mức độ ô nhiễm POPs trong trầm tích và quần xã sinh vật ở mức thấp, ngoại trừ tổng nồng độ PCB được tìm thấy trong cá từ sông Itimbiri (1,4 đến 44 ng/g ww). So với nồng độ được tìm thấy trong cá từ các khu vực hoang sơ đến tương đối phát triển công nghiệp, mức ∑ PCB trong cá từ Itimbiri cao, cho thấy sự có mặt của nguồn ơ nhiễm PCB cục bộ trong lưu vực này. Dựa trên tiêu chí mức độ rủi ro tối thiểu do ATSDR đưa ra, việc tiêu thụ cá nhiễm PCB từ sông Itimbiri tiềm ẩn nguy cơ cho con người. [25]
Dmitruk và cộng sự (2008) đã nghiên cứu các chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POP) trong trầm tích dưới đáy sơng Vistula, con sông lớn nhất ở Ba Lan. Dịng sơng đang bị ơ nhiễm mạnh bởi nước thải. Các nhà máy công nghiệp lớn chủ yếu nằm ở thượng nguồn sông, nơi nước chảy chậm. Nghiên cứu đã tiến hành phân tích các mẫu trầm tích đáy thu thập từ các địa điểm khác nhau dọc theo sông Vistula, từ Kraków đến Gdansk nhằm phân tích thuốc trừ sâu chloroorganic, polychlorinated biphenyls (PCB), chlorophenols, hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs), tổng carbon hữu cơ (TOC). Kết quả cho thấy, tổng lượng thuốc trừ sâu chloroorganic nằm trong khoảng từ 2,0 đến 77,5 ng/g d.w. (khô ướt) với giá trị cao nhất ở thượng nguồn sơng. p, p′-DDT được tìm thấy ở nồng độ cao nhất. Tổng lượng PCB nằm trong khoảng 0,9 đến 64,2 ng/g d.w. Tổng lượng chlorophenol thay đổi từ 0,48 đến 14,3 ng/g d.w. 2,4-Dichlorophenol và pentachlorophenol được phát hiện ở nồng độ cao nhất. Tổng PAH nằm trong khoảng từ 1552 đến 7832 ng/g d.w. Phenantren được tìm thấy ở nồng độ cao
nhất và antracen ở nồng độ thấp nhất. Giá trị TOC thay đổi từ 4,3 đến 43,9 g/kg d.w. Nồng độ thuốc trừ sâu và PCB cao nhất ở phần thượng lưu sông và giảm dần theo dịng chảy của sơng. [26]
Zhang và cộng sự (2014) nghiên cứu hiện trạng và rủi ro sinh thái của các chất POP điển hình trong trầm tích bề mặt từ hệ thống sơng Taizhou cho thấy ơ nhiễm chất hữu cơ khó phân hủy (POPs) trong mơi trường trong q trình tái cơ cấu công nghiệp tại các khu vực xử lý chất thải điện tử điển hình, dioxin (PCDD/Fs), biphenyl polychlorinated (dl-PCBs) và polybromated diphenyl ete (PBDEs) trong trầm tích bề mặt từ các dịng suối ở Taizhou được lấy mẫu và phân tích bằng sắc ký khí/khối phổ phân giải cao (GC/HRMS). Nồng độ trung bình ở sơng Jiaojiang và cảng Jinqingzha là 3,18 và 1,91 ng/kg (WHO2005-TEQ) đối với 2378-PCDD / Fs, 0,26 và 0,62 ng/kg (WHO2005- TEQ) đối với dl-PCB, 22,5 và 19,7 μg/kg đối với PBDE, có hàm lượng POP ở mức trung bình trong trầm tích bề mặt ở Trung Quốc và thế giới, và thấp hơn nhiều so với ở những nơi ô nhiễm nặng như các địa điểm xử lý chất thải điện tử khác. Kết quả cho thấy PCDD/Fs trong trầm tích bề mặt ở Taizhou chủ yếu bắt nguồn từ việc đốt than. dl-PCB có thể được cho là do dư lượng của các sản phẩm PCB kỹ thuật trong lịch sử hoặc các hoạt động tháo dỡ chất thải điện tử. Các nguồn PBDEs bao gồm việc sử dụng các sản phẩm PBDEs kỹ thuật và các hoạt động loại bỏ chất thải điện tử. Địa điểm YTZ gần với cảng xả thải của khu cơng nghiệp hóa chất; nồng độ PCDD/Fs và dl-PCBs của nó lần lượt cao tới 6,54 × 104 và 7,84 × 103 ng/kg. Các nguồn có thể là luyện kim thứ cấp hoặc tái chế chất thải hóa học. Điều này ngụ ý rằng các nguồn phát thải POP mới có thể xuất hiện và cần được chú ý nhiều hơn trong q trình tái cơ cấu cơng nghiệp trong lĩnh vực xử lý chất thải điện tử. Một số trầm tích bề mặt có tổng lượng tương đương độc hại vượt quá hướng dẫn chất lượng trầm tích tạm thời (ISQG) do Hội đồng Môi trường Canada và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đề xuất, cho thấy rủi ro sinh thái của các nhóm chất này ở Taizhou. [27]
Shagnika và cộng sự (2020) nghiên cứu sự xuất hiện và phân bố của các chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy (bao gồm hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs), ete diphenyl, thuốc trừ sâu clo hữu cơ PCB) do con người gây ra trong
trầm tích ven biển và tơm bùn từ vùng đất ngập nước miền trung Đài Loan cho thấy nồng độ PAH đạt 254,38 ngg dw ở các khu vực gần khu công nghiệp và nồng độ PAH là 41,8 và 58,42 ng/g dw ở các khu vực xa các khu công nghiệp, cho thấy rằng yếu tố quyết định sự phân bố khơng gian của POPs có thể liên quan đến các khu công nghiệp. Dựa trên các chỉ số phân tử, PAH về cơ bản có nguồn gốc từ nhiệt phân và sinh dầu. Các nguồn chính cho PCB là Aroclor 1016 và 1260 và cấu tử BDE-209 là thành phần chủ yếu trong số các cấu tử PBDE được phát hiện [28].
Ô nhiễm PBDEs trong trầm tích đã được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm nghiên cứu trong thập kỷ gần đây do đặc tính bền, khơng phân cực, dễ hấp phụ vào trầm tích và đi vào chuỗi thức ăn, gián tiếp gây tác động có hại tới sức khỏe của con người. Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã được thực hiện đánh giá hiện trạng, nguồn ơ nhiễm và độc tính của PBDEs trong trầm tích hồ.