Nhìn chung, trong thời gian trồng dài và chế biến phức tạp, một số chất gây ô nhiễm mơi trường bị hấp phụ, tích lũy bởi lá trà và hạt cà phê từ khơng khí, đất, nước. Bên cạnh đó, q trình chế biến trà và cà phê đều có sử dụng nhiệt để làm khơ sản phẩm. Q trình tiếp xúc với nhiệt độ, bản thân nguyên liệu trà và cà phê có thể bị đốt
cháy hoặc chúng có thể tiếp xúc với PAHs trong khơng khí sinh ra trong q trình đốt cháy các nhiên liệu tạo nhiệt như than, củi hoặc khí đốt.
1.3. Một số nghiên cứu về mức độ ơ nhiễm PAHs trong trà và cà phê
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu xác định hàm lượng PAHs và dự báo mức độ ảnh hưởng của PAHs (tập trung vào các nhóm có khả năng gây ung thư, gây độc tính) đối với con người qua quá trình sinh hoạt hay sử dụng một số loại thực phẩm như thịt/cá, trái cây, rau quả, dầu thực vật,.v.v. [32, 30]. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sự có mặt của PAHs xuất hiện trong cả trà và cà phê [22, 33].
Theo một nghiên cứu của Adisa, A và cộng sự (2015) PAHs được phát hiện trong tất cả 28 mẫu trà nghiên cứu, tổng hàm lượng của 18 PAHs dao động từ 101 đến 1337 µg/kg và có hàm lượng trung bình là 300 µg/kg. Trong đó, giá trị TEQ lớn nhất là 110,9 được tìm thấy ở mẫu trà đen [4]. Trong nghiên cứu của Lin, D và cộng sự (2005) tổng hàm lượng của 16 PAHs trong các mẫu trà dao động từ 323 đến 8800 µg/kg với tổng hàm lượng cao nhất được tìm thấy trong một loại trà đen [36].
Đối với cà phê, tổng hàm lượng của 16 PAHs có giá trị dao động từ 3,5 đến 16,4 µg/kg đã được báo cáo trong nghiên cứu của Guadalupe María, G và cộng sự (2016) [24].
Tại Việt Nam, nghiên cứu về các hợp chất PAHs là vấn đề khơng cịn q mới, tuy nhiên hầu hết các cơng trình mới chỉ tập trung vào vấn đề xác định nguồn gốc và hàm lượng PAHs trong các đối tượng mẫu mơi trường như nước, trầm tích hay khơng khí [1].
PAHs hấp thụ vào cơ thể thơng qua các chuỗi thức ăn, tùy theo cấu tạo của các PAHs và đối tượng tác động mà PAHs có các mức độ tác động khác nhau. Sự có mặt ở những liều lượng nhất định của các PAHs thường gây ra những tác động tiêu cực đến sự sinh sản, sinh trưởng, phát triển và khả năng miễn dịch. Sau một thời gian dài tích tụ
trong cơ thể, PAHs sẽ gây ảnh hưởng trực hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người. Việc xác định hàm lượng PAHs trong mẫu trà, cà phê là cần thiết để đánh giá khả năng ảnh hưởng tới sức khỏe con người của PAHs.
1.4. Đánh giá rủi ro sức khỏe (Health Risk Assessment – HRA)
Đánh giá rủi ro sức khỏe (HRA) là tiến trình sử dụng các thơng tin thực tế để xác định sự phơi nhiễm của cá thể hay quần thể đối với vật liệu nguy hại hay hồn cảnh nguy hại. HRA có ba nhóm chính bao gồm:
- Rủi ro các nguồn vật lý (được quan tâm nhiều nhất là những rủi ro về bức xạ từ các nhà máy hạt nhân và các trung tâm nghiên cứu hạt nhân)
- Rủi ro hóa chất
- Rủi ro sinh học (đánh giá rủi ro đối với lĩnh vực an toàn thực phẩm và sinh vật biến đổi gen)
Theo EPA, quy trình đánh giá rủi ro sức khỏe cần tiến hành theo 5 bước sau:
- Bước 1: Xác định mối nguy hại (Hazard Identification): Khảo sát, đánh giá tất cả các mối nguy hại có khả năng làm ảnh hưởng, tác động xấu đến con người hay hệ sinh thái, nếu có thì xem xét nó trong trường hợp nào.
- Bước 2: Đánh giá liều tương ứng (Dose-Respond Assessment): Khảo sát, đánh giá mối tương tác giữa phơi nhiễm và các ảnh hưởng.
- Bước 3: Đánh giá phơi nhiễm (Exposure Assessment): Xem xét, đánh giá những hiểu biết về mức độ tiếp xúc với các tác nhân ứng xuất, tần xuất và thời điểm.
- Bước 4: Mô tả rủi ro (Risk Characterization): Xem xét đánh giá cách sử dụng các thông tin dữ liệu để đưa ra các kết luận về tự nhiên và phạm vi, quy mô các rủi ro từ sự phơi nhiễm đến các tác nhân ứng xuất môi trường.
- Bước 5: Quản lý rủi ro (Risk Management) [2]. a) Xác định mối nguy hại
Để xác định mối nguy hại cần thực hiện các nội dung:
- Nhận diện các loại nguy hại – những mối nguy hại này có thể là các tác nhân hóa học, điện, vật lý, cơ học, cháy nổ hoặc các nguy hại về sức khỏe, có thể phân loại thành nhóm các mối nguy hại như sau:
+ Các nguy hại vật lý: rơi, gãy dụng cụ thủ cơng, máy móc, xe cộ, bức xạ, tiếng ồn và chấn động
+ Các nguy hại hóa học: độc chất, cháy, nổ hóa chất + Các nguy hại sinh học: động vật, vi sinh vật, thực vật + Hiện tượng tự nhiên: bão tuyết, động đất, sương mù
b) Đánh giá liều – phản ứng
Khi xác định mối nguy hại là hóa chất, đánh giá liều phản ứng sẽ xác định độ lớn của phản ứng đối với độc chất. Đánh giá liều – phản ứng bao gồm sự mô tả quan hệ định lượng giữa lượng phơi nhiễm đối với một hóa chất và mức độ tích lũy hay gây bệnh.
Đánh giá rủi ro sức khỏe con người qua đường ăn uống được dựa trên liều tiếp nhận hàng ngày - Estimated Daily Intakes (EDI). EDI là lượng ước tính của một loại hóa chất được đưa vào cơ thể hằng ngày mà khơng gây ảnh hưởng có hại tới sức khỏe con người, được thể hiện trên một trọng lượng cơ thể.
Đánh giá rủi ro sức khỏe khi sử dụng trà, cà phê là xem xét mức độ rủi ro ở kịch bản xấu nhất, mẫu được lựa chọn để xác định hàm lượng PAHs thôi ra nước ở mỗi loại mẫu là mẫu có hàm lượng PAHs cao nhất. Tuy nhiên, hiện nay chưa có các giá trị liều tham chiếu RfD đối với các hợp chất PAHs khác ngoài BaP, do vậy lượng PAHs phơi nhiễm vào cơ thể con người được đánh giá dựa trên tổng độ độc tương đương so với BaP (∑TEQ) có trong mẫu trà và mẫu cà phê nhân với phần trăm lượng PAHs thôi ra nước của từng loại mẫu. Bởi benzo(a)pyrene (BaP) là hợp chất được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) phân loại là chất gây ung thư cho con người (Nhóm 1) và đưa ra các giá trị tham chiếu để tính tốn rủi ro. Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng hàm lượng BaP có trong mẫu để tính tốn rủi ro thì có thể khơng đánh giá chính xác khả năng gây ung thư của PAHs. Theo chương trình Hệ thống thơng tin rủi ro tích hợp (IRIS) của Hoa Kỳ EPA, phương pháp hệ số độ độc tương đương (TEF) đối với hỗn hợp PAHs đã
được phát triển để đánh giá nguy cơ ung thư do phơi nhiễm với các hợp chất này [40]. Nguy cơ rủi ro được xem xét ở mức độ rủi ro không ung thư và rủi ro ung thư.
Do vậy, liều tiếp nhận hàng ngày (EDI) được tính bằng:
EDI = (CC × H)×CR / BW
Trong đó:
CC: ∑TEQ của trà khơ/ cà phê rang/ cà phê hịa tan (µg/kg khối lượng khơ) H: phần trăm lượng PAHs thôi ra nước của từng loại mẫu
CR: lượng cà phê trung bình hàng ngày mỗi người tiêu thụ (g/người/ngày) BW: trọng lượng trung bình của người Việt Nam (kg).
Rủi ro khơng ung thư
Rủi ro không ung thư đối với việc sử dụng trà và cà phê của người Việt Nam được tính bằng:
HQ = EDI / RfD
Trong đó:
HQ: thương số rủi ro
EDI: liều tiếp nhận hàng ngày
RfD: liều tham chiếu của BaP (mg/kg/ngày)
Nếu giá trị HQ ≤ 1 nghĩa là khơng có nguy cơ khơng gây ung thư. Ngược lại, nếu giá trị HQ > 1 nghĩa là có nguy cơ khơng gây ung thư.
Rủi ro ung thư: rủi ro ung thư được đánh giá dựa trên chỉ số rủi ro gây ung thư (ILCR) là khả năng con người có thể bị hình thành ung thư trong suốt 70 năm do tiếp xúc với chất có thể gây ung thư.
Rủi ro ung thư đối với việc sử dụng trà và cà phê của người Việt Nam được tính bằng:
ILCR = × H (cơng thức 3);
Trong đó:
CC: ∑TEQ của trà khơ/ cà phê rang/ cà phê hịa tan (µg/kg khối lượng khô) RPF: các yếu tố tiềm năng tương đối
CR: lượng cà phê trung bình hàng ngày mỗi người tiêu thụ (g/người/ngày) ED: độ dài phơi nhiễm, thời gian (70 năm)
BW: trọng lượng trung bình của người Việt Nam (kg)
AT: thời gian trung bình (70 năm × 365 ngày/năm = 25.550 ngày) CF: hệ số chuyển đổi (1 × 10-6 kg/mg)
OSF: hệ số độ dốc của BaP (mg kg-1ngày-1)
H: phần trăm lượng PAHs thôi ra nước của từng loại mẫu
Bảng 1.4. Giá trị của các yếu tố rủi ro
Yếu tố Giá trị Tài liệu tham khảo
RfD (mg/kg/ngày) 3.10-4 [29]
AT (ngày) 25 550 [10]
ED (năm) 70 [38]
OSF (mg kg-1ngày-1) 1 [50]
BW (kg) 51,09 [58]
Theo US EPA, rủi ro ung thư dao động trong khoảng 10−6 < ILCR ≤ 10−4 là phạm phi rủi ro chấp nhận được [62].
c) Đánh giá phơi nhiễm
Đánh giá phơi nhiễm là q trình đánh giá định lượng hay định tính sự thâm nhập của một tác nhân (một hóa chất hay một chất nguy hại) vào vật nhận thông qua sự tiếp xúc với môi trường xung quanh. Sự đánh giá được thực hiện thông qua các thông số đầu vào về cường độ, tính liên tục, độ dài thời gian tiếp xúc và con đường tiếp xúc. Đánh giá phơi nhiễm bao gồm mơ tả tính chất và quy mơ của các quần thể khác nhau bị phơi nhiễm đối với một hóa chất và độ lớn, thời gian kéo dài của sự phơi nhiễm của các quần thể đó.
Đánh giá phơi nhiễm ước lượng liều của các hóa chất trong mơi trường mà các nhóm người khác nhau bị phơi nhiễm. Các bước đánh giá phơi nhiễm bao gồm:
- Mô tả đặc trưng phơi nhiễm - Xác định con đường phơi nhiễm - Xác định phơi nhiễm
d) Mô tả rủi ro
Kết quả từ đánh giá liều phản ứng và phơi nhiễm được liên kết để ước lượng định lượng rủi ro hay xác suất tác động có hại đối với các nhóm tiếp nhận khác nhau trong quần thể.
Nội dung mô tả đặc trưng rủi ro thường là:
- Định lượng rủi ro cho từng chất ô nhiễm trong mỗi loại đối tượng trong môi trường
- Định lượng rủi ro do phơi nhiễm đối với nhiều chất ô nhiễm cho mỗi con đường phơi nhiễm
- Kết hợp rủi ro do các con đường phơi nhiễm khác nhau, định lượng tổng rủi roc ho mỗi tình huống phơi nhiễm
- Đánh giá và diễn đạt sự không chắc chắn đối với các ước lượng rủi ro - Tích hợp các kết quả đánh giá vào một bản mơ tả tóm tắt
- Xây dựng một bản ước lượng định lượng hay định tính về khả năng có thể xảy ra bất kỳ mối nguy hại nào kết hợp với các hóa chất đã đánh giá
- Phải tính đến sự biến thiên trong quần thể có liên quan - Điểm mạnh và điểm yếu phải được chỉ ra
e) Quản lý rủi ro
Quản lý rủi ro (QLRR) là sự áp dụng có hệ thống các chính sách quản lý, các quy trình và các kinh nghiệm thực tế cho các nhiệm vụ phân tích, đánh giá và kiểm sốt rủi ro. QLRR là tiến trình đánh giá, lựa chọn và thực thi các giải pháp để ngăn ngừa và giảm thiểu rủi ro. Dựa trên các mối nguy hại được xác định và quá trình phân tích các mối nguy hại mà chúng ta lên kế hoạch QLRR hợp lý.
Cơ sở pháp lý của QLRR
- Dựa vào các quyết định, chính sách, quy chế, tiêu chuẩn, quy chuẩn liên quan và các quy định về môi trường
- Dựa trên các thống kê tần suất rủi ro, các báo cáo về dịch tễ học, các kết quả thí nghiệm độc tính lên động vật và mơi trường sinh thái.
Các chiến lược QLRR
- Tránh khỏi: chấm dứt, thay thế các hoạt động phát sinh rủi ro - Chấp nhận: chấp nhận rủi ro và từ đó có các kế hoạch hợp lý
- Giảm thiểu rủi ro: thực hiện các biện pháp giảm thiểu khả năng xảy ra và giảm thiểu hậu quả.
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong một số loại trà, cà phê ở Việt Nam, từ đó đánh giá rủi ro sức khỏe con người khi sử dụng trà, cà phê.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Thu thập một số loại trà của các thương hiệu phổ biến ở Việt Nam như trà Thái Nguyên, trà Đại Gia, …
- Thu thập một số loại cà phê của các thương hiệu phổ biến ở Việt Nam như cà phê Mai, cà phê Trung Nguyên, cà phê Highland,…
- Thu thập một số mẫu trà và cà phê của một số nước để làm mẫu so sánh
- Phân tích các hợp chất PAHs trong các mẫu trà và cà phê bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC/MS)
- Đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất PAHs trong các loại trà và cà phê được thu thập
- So sánh hàm lượng các hợp chất PAHs giữa các mẫu trà, cà phê của Việt Nam và so sánh với mẫu trà, cà phê của một số nước.
- Đánh giá sự hòa tan của các hợp chất PAHs từ trà khô và cà phê rang vào nước uống - Đánh giá rủi ro phơi nhiễm PAHs trong một số loại trà, cà phê đến sức khỏe con người
2.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng trong nghiên cứu là các hợp chất PAHs trong 3 loại trà phổ biến là trà xanh, trà đen và trà ô long, trong cà phê là cà phê rang và cà phê hòa tan được thu thập từ các siêu thị ở Việt Nam và một số nước.
2.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện đối với một số loại trà và cà phê ở Việt Nam. Thí nghiệm được thực hiện tại Phịng thí nghiệm Hóa mơi trường, Trung tâm Nghiên cứu Cơng nghệ Mơi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Tham khảo tài liệu
Thu thập các số liệu, dữ liệu và tổng hợp tài liệu liên quan đến các nội dung nghiên cứu:
- Tìm hiểu chung về các hợp chất PAHs
- Độc tính của các hợp chất PAHs và khả năng tích lũy trong mơi trường - Các nghiên cứu về các hợp chất PAHs trên thế giới
- Các phương pháp phân tích PAHs trong trà và cà phê
- Cách sử dụng thiết bị sắc ký khí ghép nối khối phổ GC/MS.
2.4.2. Phân tích bằng thiết bị sắc ký khí ghép nối khối phổ
Qua khảo sát thực tế thị hiếu tiêu dùng trà và cà phê của người Việt Nam, nghiên cứu tiến hành thu thập 31 mẫu trà và 34 mẫu cà phê của các thương hiệu khác nhau. Sau đó tiến hành phân tích hàm lượng PAHs có trong các mẫu trà và cà phê bằng thiết bị sắc ký khí ghép nối khối phổ.
2.5. Phương pháp xử lý mẫu trà, cà phê
2.5.1. Hóa chất và thiết bị
a, Hóa chất
Tồn bộ hóa chất đều thuộc loại tinh khiết dùng trong phân tích sắc ký khí, bao gồm: - Diclometan, Merck, Đức
- Axeton, Merck, Đức - Cyclohexan, Merck, Đức - Muối NaCl, Merck, Đức
- Muối Na2SO4 khan, Merck, Đức - Bông thủy tinh
- Silicagel 60, Merck, Đức
- Dung dịch chuẩn gốc gồm 15 PAHs mix 63: acenaphthylen, acenaphthen, fluoren, phenanthren, anthracen, fluoranthen, pyren, benzo[a]anthracen, chrysen, benzo[b]fluoranthen, benzo[k]fluoranthen, benzo[a]pyren, indeno[1,2,3-cd]pyren, dibenz[a,h]anthracen, benzo[g,h,i]perylene nồng độ 1000 µg/ml pha trong dung môi toluene, của hãng Dr. Ehrenstorfer, LGC, Đức.
- Chất đồng hành SR-PAH Mix 33 có nồng độ 2000 µg/ml gồm: acenaphthylen-d10, phenathren-d10, chrysen-d12, perylene-d12 trong toluene, của hãng Dr. Ehrenstorfer, LGC, Đức.
- Chất nội chuẩn (IS) pyrene-d10 có nồng độ 200 µg/ml trong isooctane,của hãng Dr.