Nghiên cứu sự phân bố một số dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân điển hình trong nước và trầm tích sông cầu

Môi trường ngày càng ô nhiễm và đời sống kinh tếngày càng được cải thiện là những tiền đề choviệc sử dụng dược phẩm và các sảnphẩm chăm sóc cá nhân PPCPs trên toàn thếgiới đang t

MỤCLỤC MỤCLỤC I DANHMỤCKÝHIỆUVÀCHỮVIẾTTẮT IV DANHMỤCBẢNGBIỂU VII DANHMỤCHÌNHVẼ VIII MỞĐAU X

CHƯƠNG1.TỔNGQUANVẤNĐỀNGHIÊNCỨU 1

1.1 TỔNGQUANVỀPPCP S 1

1.1.1 Địnhnghĩavàphânloại 1

1.1.2 ĐặctínhcủaPPCPs 3

1.1.3 Sản xuấtvàsử dụngPPCPs 9

1.1.4 NguồnthảiPPCPsvàonguồnnướcvàcáctácđộngcủachúng 10

1.1.5 Hiện trạngônhiễmPPCPstrênthếgiớivà ởViệtNam 14

1.1.6 CácphươngphápphântíchPPCPs 19

1.2 GIỚITHIỆUCHUNGVỀLƯUVỰCSÔNGCÂ ̀ U 25

1.2.1 Điềukiệntự nhiên,kinhtếxãhội 25

1.2.2 Điềukiệnkhíhậuvàthủyvăn 26

1.2.3 Nhucầudùngnước 27

1.2.4 Nguồnthải 28

1.2.5 SôngCầuđoạnchảyquaTháiNguyên 29

1.3 KẾTLUẬNTỔNGQUAN 30

CHƯƠNG2.PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 32

2.1.ĐỐITƯỢNG,PHẠMVINGHIÊNCỨUVÀPHƯƠNGPHÁPTIẾPCẬN 3 2 2.2 P H Ư Ơ N G P H Á P N G H I Ê N C Ứ U

3 3 2.2.1 XáclậpquytrìnhphântíchPPCPs 33

2.2.2 ĐánhgiáônhiễmPPCPstrong nướcvàtrầmtíchsôngCầu 38

22.2.3 Xácđịnhcácchấtđiểnhình 49

2.2.5 Đánhgiá mứcđộảnhhưởngcủaPPCPs đếncácsinhvậtthủysinh 50

CHƯƠNG3.KẾTQUẢVÀTHẢOLUẬN 55

3.1 HIỆNTRẠNGÔNHIỄMPPCP STRÊN SÔNGCAU 55

3.1.1 PPCPstrongnước và trầmtíchsôngCầu 55

3.1.2 Xác địnhcácPPCPsđiển hìnhtrênlưu vựcsôngCầu 62

3.2 CÁCĐIỀUKIỆNTỐIƯUPHÂNTÍCH04PPCP SĐIỂN HÌNH 64

3.2.1 Tốiưuhóađiều kiệnđịnhlượngPPCPs bằngLC-MS/MS 64

3.2.2 Đánhgiáđộtincậykếtquảphântíchđồngthời4 chấtPPCPsđiểnhình 72

3.3 ĐÁNH GIÁ SỰ CÓ MẶT CỦA CÁC PPCP S ĐIỂN HÌNH TRÊN SÔNGCAUĐOẠNCHẢYQUATHÀNHPHỐTHÁINGUYÊN 75

3.3.1 PhânbốônhiễmPPCPs điểnhình 75

3.3.2 Sựtích lũyPPCPs điểnhìnhtrongmẫucộttrầmtíchkhuvựcsôngCầu 83

3.3.3 ƯớctínhtảilượngônhiễmPPCPsđiểnhình 90

3.3.4 Đánhgiáảnh hưởngcủaPPCPs đếnmộtsốsinhvậtthủysinh 93

3.3.4.1 Môitrườngnước 93

3.3.4.2 Môitrườngtrầmtích 96

KẾTLUẬN 98

KIẾNNGHỊ 100

TÀILIỆUTHAMKHẢO 101

DANHMỤCCÁCCÔNGTRÌNHĐÃ CÔNGBỐCỦALUẬNÁN 112

PHỤLỤC 113

PL1.1K ẾT QUẢẢNHHƯỞNGCỦA F VÀ CE TỚITÍNHIỆUTHUNHẬN A 113

PL1.2.T HUẬTTOÁNTÍNHTOÁNTỐI ƯU F VÀ CE CHO TỪNGCHẤTPHÂNTÍCH 115 PL2.P HÂNTÍCH PPCP S 123

PL3.P HÂNPHỐIDÒNGCHẢYTHEOTHÁNGCỦA S ÔNG C AU [133] 126

PL4.Đ ẶCTÍNH HÓALÝNƯỚCSÔNG C AU 127

PL5.Đ ẶCTÍNHHÓALÝ T RAMTÍCH S ÔNG C AU 130

PL6.Đ ẶCTÍNH HÓALÝCỦA 4PPCP SĐIỂNHÌNHỞ S ÔNG C AU 132

PL7.Ả NHĐILẤYMẪUHIỆNTRƯỜNG 135

PL8.Ả NHXỬ LÝMẪUTRONGPHÒNGTHÍNGHIỆM 136

PL9.Ả NHPHÂNTÍCHMẪUBẰNGMÁY LC-MS/MS 137

PL10.T HÔNGSỐCHẠY MS TRONGQUÁTRÌNHSÀNGLỌC 138

PL11.Q UYTRÌNHPHÂNTÍCHĐỒNGTHỜI CAF,CIP,CBM VÀ SMX 140

PL12.S ẮCKÝĐỒCỦA 04PPCP S ĐIỂNHÌNH 142

PL13.N GUYÊN L ÝCHIẾT SPE VÀ ASE 143

PL14.B ẢNĐỒLẤYMẪUTỔNGTHỂ 144

3 ASE AcceleratedSolventExtraction Chiếtgiatốcdung môi

5 CAV CellAcceleratorVoltage Thếtăngtốcvachạm

9 CV CoefficientofVariation Hệsốbiến thiên

11 EC50 EffectiveConcentration Nồngđộảnhhưởng 50%

12 ECD ElectronCaptureDetector Đầudòbẫyđiệntử

13 ED EndocrineDisrupter Cácchấtgâyrốiloạnnộitiết

14 EMV ElectronMultiplier Voltage Điệnápnhânđiệntử

15 ERA EnvironmentalRiskAssessment Đánhgiárủiro môitrường

16 ESI ElectroѕphericpraуIoniᴢation Ionhóatiađiện

Hệsốphânbốhữucơ–nước

23 KOW Octanol-waterpartition Hệsốphânbốoctanol -nước

STT Kýhiệu Têntiếng Anh Têntiếng Việt

26 LC50 LethalConcentration50 Nồngđộgâytử vong50%

27 LC-FLD Liquid Chromatography

FluorescenceDetector Sắckýlỏngđầudò huỳnhquang

28 LC-MS Liquid Chromatography with

31 LLE LiquidLiquidExtraction Chiếtphalỏng

33 LOQ LimitofQuantitation Giớihạnđịnhlượng

34 m/z Masstochargeratio Tỷsốkhối lượngtrênđiệntích

35 MAE Micrcowave-assistedExtraction Chiếtxuất cóhỗtrợvi sóng

41 NSAID Non-steroidal

Anti-inflammatorydrugs

Thuốcc h ố n g v i ê m k h ô n g c

h ứ asteroid

42 PBT Persistent-Bioloaccumulative-Toxic Bềnvững-Tíchlũysinhhọc-Độctính

43 PEC PredictedEffectConcentration Nồngđộdựbáoảnhhưởng

STT Kýhiệu Têntiếng Anh Têntiếng Việt

46 PLE PressurizedLiquidExtraction Chiếtlỏng cóápsuất

Concentration

Nồngđ ộ d ự b á o k h ô n g

ả n hhưởng

48 PPCPs Pharmaceuticalsa n d P e r s on a l

CareProducts

Dượcp hẩm v à c á c s ả n p h ẩm

chămsóccánhân

49 PSA PrimarySecondaryAmine Aminebậcmộtvà hai

51 R2 Correlation coefficients Hệsốtươngquan

52 RSD RelativeStandardDeviation Độlệchchuẩntương đối

61 UAE Ultrasound-assistedExtraction Chiếtxuất cóhỗtrợsiêuâm

62 WHO WorldHealthOrganization TổchứcYtếThếgiới

63 WWTP WasteWater TrearmentPlant Nhàmáyxửlý nướcthải

Bảng1.1.PhânloạiPPCPs[1,23] 2

Bảng1.2 Tínhchấtlý hóacủamột số chất điểnhìnhPPCPs[24,25] 4

Bảng1.3.KếtquảthốngkêsơbộnguồnthảitrênlưuvựcsôngCầu[80] 29

Bảng2.1 CácvịtrílấymẫudọcsôngCầu 40

Bảng2.2.Chươngtrìnhchạyphađộng 49

Bảng2.3.Đánhgiárủi romôitrườngtheo Hệsốrủiro(RQ) 51

Bảng2.4.Đ ặ c tínhcủa cácthànhphần môitrường[87] 54

Bảng3.1 NồngđộvàtỉlệpháthiệncủacácPPCPstrongnướcsôngCầu 57

Bảng3.2.Thông sốkhốiphổcủacácchấtnghiêncứu 65

Bảng3.3.Giátrị tốiưunănglượngphânmảnhFvà nănglượngvachạ m CE.66B ảng3.4 Thôngsốcủahệkhốiphổ 67

Bảng3.5.Chếđộchạyphađộngchocột BEH 69

Bảng3.6.Bảngtổnghợptínhiệuchấtphântíchởcácnồngđộkhácnhau 73

Bảng3.7.Độchụmvàđộđúngcủaphương phápphântích 74

Bảng3.8.SosánhgiữaPPCPs điểnhìnhởSôngCầuvàcáckhuvựckhác 77

Bảng3.9.HệsốtươngquanPearson(R)giữanồngđộPPCPstrongnướcvàtrongcáclớptrầmtíc h 866

Bảng3.10.TươngquanPearson giữathànhphầnhữucơvàthànhphầnsét 877

Bảng3.11 HệsốphânbốKdg i ữ anướcvàtrầmtíchcủaPPCPs 899

Bảng3.12.Tảilượng PPCPsđiểnhìnhđổvàoSôngCầu(TháiNguyên) 911

Bảng3.13.Tínhtoánnồngđộdự báokhông gâyảnhhưởngPNEC(ng/L) 944

Hình1.1 SựdichuyểncủaPPCPstrongmôi trường[18] 1

Hình1.2 BiểuđồgiatăngchiphíchoviệcmuadượcphẩmởViệt Nam[8] 10

Hình1.3 CácnguồnpháttánPPCPsvào môi trường[43] 11

Hình1.4.CácnồngđộđượcbáocáocủacácPPCPsđiểnhìnhtrongnướcthảibởinhiềunh ómnghiêncứukhácnhau[60] 14

Hình1.5.NồngđộPPCPskhácnhautrongnướcmặt(sôngvàsuối)đượcbáocáobởin hiều nhómnghiêncứukhácnhau [60] 16

Hình1.6.SựbiếnđổiPPCPsđượctìmthấytrongtrầmtíchởcácquốcgiakhácnhau.Dữliệuđượctổ nghợp bởiN.J.D.Reyes,F.K.F.Geronimo[67] 18

Hình1.7.TầnsuấtpháthiệnPPCPstrongmôitrườngnướcởViệtNamtrongnhữngnămgần đây[11, 68] 19

Hình1.8.Cáckỹthuật chiếttáchđượcsử dụnggầnđây[74] 20

Hình1.9.Sự phânbốsốlượngnghiêncứutheophươngpháplàmsạch[74] 21

Hình1.10.SosánhxuhướngsửdụngmáyphântíchPPCPs[74] 23

Hình1.11.BảnđồSôngCầu 26

Hình2.1 Khung logic nghiêncứu 33

Hình2.2 Sắcđồkhối phổion mẹcủaCBM 34

Hình2.3 Sự ảnhhưởngcủaF(a)vàCE(b)lêntínhiệuionhóaCBM 35

Hình2.4.VịtrílấymẫudọcsôngCầu2015 42

Hình2.5 VịtrílấymẫunướcvàtrầmtíchsôngCầutạiTP.TháiNguyên 43

Hình2.6 Quytrìnhxửlý mẫunước 45

Hình2.7 Cácthiếtbịhỗtrợtáchvàlàmgiàu chấtphântích 46

Hình2.8 Quytrìnhxửlý mẫutrầmtích 47

Hình3.1 Sựhiệndiện củacácPPCPstrongnướcsôngCầu (n=23) 56

Hình3.2.SựhiệndiệncủacácPPCPstrongtrầmtíchSôngCầu(n=8) 60

Hình3.3 Sự phânbốPPCPstheokhônggianvàthờigian 61

Hình3.4 ChỉsốảnhhưởngInIcủacácchấtPPCPs 62

Hình3.5 Sắcđồkhối phổIonmẹcủaCAF 64

Hình3.6 Sắcđồkhối phổIonconcủaCAF 65

Hình3.7.Ảnhhưởng nhiệtđộdòngkhílêntínhiệupeak 66

Hình3.8.Sựảnhhưởngcủatỉlệphađộng đếnthờigianlưuvàtín hiệu 68

Hình3.9.Tốiưuhóatáchcácchấtbằngcột PlusC18 69

Hình3.10.Kếtquảphântáchcácchấtbằng cộtBEH 70

Hình3.11 Ảnhhưởngthểtíchbơmmẫutớidiệntíchtínhiệuthunhận 71

Hình3.12 Ảnhhưởngthểtíchbơmmẫu tớitínhiệuthu nhận(50ppb) 72

Hình3.13.Phươngtrìnhđườngchuẩncủa CIP,CBM,SMX vàCAF 73

Hình3.14 BiếnđổinồngđộPPCPstheokhônggian (mùakhô) 77

Hình3.15 BiếnthiêntỉlệcácPPCPsnghiêncứutrongnguồnnướcsôngCầu 80

Hình3.16.BiếnthiênnồngđộPPCPstrêndòngchínhsôngCầu 80

Hình3.17 MốiquanhệnồngđộPPCPsở mùamưavàmùakhô (n=13) 81

Hình3.18.HệsốtươngquangiữanồngđộcácPPCPstrongnướcsôngCầu(n=13) .8 2 2 Hình3.19 MốiliênhệgiữaPPCPs vớicácthôngsốchấtlượngnước(n=13) 833

Hình3.20.SựbiếnthiênnồngđộPPCPs 844

Hình3.21 Tỉlệthành phầncủa4PPCPsnghiêncứutrongtrầmtíchsôngcầu 85

Hình 3.22.ẢnhhưởngcủaTOC(%)vàthànhphần sét(S) lênnồngđộPPCPs(mùakhô,n=22) 88

Hình3.23.Lưulượng cácdòngnhánhđổvàoSôngCầu (TháiNguyên) 91

Hình3.24.Thương sốrủiroRQ ởhai mùamưavàkhô 95

Hình3.25.Hệsố nguyhạitrongcácsôngởTrungQuốc[18] 96

Hình3.26.RQttt r o n g m ô itrườngtrầmtích sôngCầu 97

1 Tínhcấpthiếtcủađềtài MỞĐȀU

Trongnhữngnămgầnđây,sựxuấthiệncủadượcphẩmtrongmôitrườngnướcđãthu hút sự chú ý ngày càng tăng và được xác nhận thuộc nhóm chất ô nhiễm mới nổi(emergingpollutants)bởicáctácđộngbấtlợicủachúngtớimôitrườngnước,hệsinhthái và sức khỏe cộng

đồng [1] Môi trường ngày càng ô nhiễm và đời sống kinh tếngày càng được cải thiện là những tiền đề choviệc sử dụng dược phẩm và các sảnphẩm chăm sóc cá nhân (PPCPs) trên toàn thếgiới đang tăng lên hàng năm Chỉ tínhriêng việc sử dụng thuốc kháng sinh, các nghiên cứu trong khoảng thời gian

từ năm1995 đến 2006 đã chỉ ra rằng liều lượng thuốc tính theo đầu người đã tăng50% [2].Ướctínhtiêuthụkhángsinhhàngnămtrênthếgiớidaođộngtừ100.000đến200.000tấn vàmức tiêu thụ kháng sinh đang không ngừng tăng lên [3] Tùy thuộc vào cấutrúc của của từng loại thuốc nên cácchất dược phẩm sau khi vào trong cơ thể ngườivà động vật sẽ được đào thải ra môi

banđầuhoặcchấtchuyểnhóa.TheoK.Kümmerer[3]cókhoảng(10÷90)%lượngdượcphẩm bị đàothải ra khỏi cơ thể mà không bị chuyển hóa Ngoài ra dược phẩmcònxâmnhậpvàomôitrườngtheonhiềuconđườngkhácnhaunhưtừcáccơsởsảnxuấthoặc thải bỏthuốc quá hạn không đúng quy định [4] Đó chính là nguyên nhân màcác chất dược phẩm thường xuyên đượctìm thấy trong môi trường nước ở nhiều nơitrên thế giới [1, 5, 6] Những nghiên cứu gần đây cho thấy sự có

phẩmtrongmôitrườngđãlàmthayđổitươngtácvàcácquátrìnhsinhtháinhưlàmứcchếhô hấp của visinh vật, ức chế quá trình quang hợp của thực vật, làm giảm quá trìnhsinh trưởng nói chung [5] Mối quan tâmchính được nêu ra bởi sự hiện diện củaPPCPs trong môi trường nước là khả năngcủa chúng can thiệp vào hệ thống nội tiếtđểtạoracáctácđộngkhôngmongmuốn/phávỡcân bằngnộimôi [7]

Hiện nay đời sống của người dân Việt Nam đã được cải thiện đáng kể, mứcđộquan tâm đến các vấn đề sức khỏe ngày càng được chú ý nên lượng thuốc tiêuthụhàngnămkhôngngừngtănglên.ViệtNamlàmộttrongnhữngthịtrườngtăngtrưởngcaonhấtởchâuÁđốivớicácsảnphẩmdượcphẩmtronggiaiđoạn2011-

2015vàdựkiếnsẽgiữđượctốcđộnàytrong20nămtới.Giátrịthịtrườngtoànngànhnăm2015

đạt khoảng 4,2 tỷ USD và dự kiến đạt 10 tỷ USD vào năm 2020 [8] Việc sửdụngPPCPskhôngngừnggiatăngởViệtNamtrongtrongnhữngnămtrởlạiđâycùngvớihệ thống hạtầng xử lý nước thải hầu hết còn kém, tất yếu sẽ dẫn đến việc xuất hiệndư lượng PPCPs trong môi trường Một sốnghiên cứu đã khảo sát về sự có mặt củaPPCPs trong môi trường nước mặt ởđồng

nướcthảiđôthịởHàNộivàThànhphốHồChíMinh[10,11];nướcaotrangtrạiởHàNội,Hải Phòng, TháiBình và Cần Thơ [12, 13] và cả nước thải đô thị/bệnh viện [14-16].Tuy nhiên những nghiên cứu ở Việt Nam đến nay chủ yếu tập trung vào

dư lượngkháng sinh Các nghiên cứu chưa có sự đánh giá một cách có hệ thống theokhônggian và thời gian Bên cạnh đó, trong các nghiên cứu đã thực hiện tại ViệtNam,

quátrìnhphântíchcácPPCPsthườngđượcthựchiệnởcácnướctiêntiếnnhưNhậtBản,HànQuốc

…Việcphântíchđồng thờicácPPCPsvẫncònhạnchếởViệtNam

Với tổng diện tích lưu vực chiếm 2% diện tích lưu vực cả nước và 8% tổngdiệntích lưu vực sông Hồng, sông Cầu là một trong những tiểu lưu vực sông lớn ởViệtNam (cũng là một trong năm con sông dài nhất ở miền Bắc Việt Nam) [17].SôngCầu chảy qua 06 tỉnh miền Bắc là nơi tập trung dân cư đông đúc cùng với cáchoạtđộngpháttriểnkinhtếxãhội.NướcthảisinhhoạtđượcxácđịnhlàmộttrongnhữngnguồnthảichínhgópphầngâyônhiễmnguồnnướcsôngCầu,đặcbiệtlàkhuvựchạlưusôngtừthànhphốTháiNguyên.NgoàicácthôngsốđặctrưngnhưBOD,cáchợpchất nitơ, phot pho, vi sinh vật, … nước thải sinh hoạt còn lànguồn thải chứa mộtlượng nhất định dư lượng các hợp chất PPCPs Bên cạnh đó lượngnước thải sinhhoạt này hầu hết chưa được xử lý trước khi xả thải vào sông Cầu dohạ tầng về xử lýnước thải trong khu vực còn nhiều hạn chế Là một trong ba lưu vực sông liên tỉnh ởViệt Nam được xếp vàođiểm nóng về ô nhiễm môi trường nước và được Thủ tướngChính phủ ra quyết định phê duyệt đề án tổng thể bảo vệ môi trường LVS,chính vìthế chất lượng nước sông Cầu nhận được nhiều sự quan tâm giám sát từ các

cơ quanquản lý cấp bộ, ngành, địa phương và cả cộng đồng nghiên cứu khoa học Tuy nhiênhiện nay chưa có nghiên cứu nào thực hiệnkhảo sát và đánh giá dư lượng PPCPstrong nguồn nước sông Cầu Chính vì vậy nghiên cứu này

hiệntrạngmộtsốPPCPsđiểnhìnhtrongnước/trầmtíchSôngCầuđịaphậnTháiNguyên

2 Mụctiêunghiêncứu

- RàsoátmứcđộônhiễmPPCPstrongsôngCầuvàxácđịnhcácchấtPPCPsgâyônhiễmđiểnhình;

- XâydựngđượcquytrìnhphântíchcácPPCPsđiểnhình trongmẫunướcvàtrầmtíchsông;

- Xácđịnh mứcđộônhiễmcácPPCPsđiểnhìnhvàsựphânbốcủachúngtrongnướcvàtrầmtíchkhuvựctrọngđiểmcủaSôngCầu;

3 Nộidungnghiêncứu

Cácnộidungnghiêncứucủa luậnánđược thựchiệnbaogồm:

1) Thu thập các thông tin dữ liệu hiện có, các công trình nghiên cứu đã công bốvềhiệntrạngmứcđộ ônhiễmPPCPstrongnguồnnước

Luận án tiến hành thu thập những dữ liệu hiện có, những kết quả nghiên cứuđãcông bố, những dự án đã được thực hiện nhằm có được những đánh giá tổng quátvàchi tiết nhất về mức độ ô nhiễm cũng như những tác động và rủi ro của PPCPs tớimôitrườngnước

2) ĐánhgiásơbộônhiễmPPCPsđồngthờixácđịnhcácchấtPPCPsđiểnhìnhtrongSôngCầu.LuậnántiếnhànhkhảosátvàlấymẫunhằmđánhgiásơbộmứcđộônhiễmcủacácnhómchấtPPCPstrênsôngCầu.VịtrílấymẫudọcSôngCầutừBắcCạn,xuốngTháiNguyên,BắcNinhvàHảiDương.SaukhiràsoátcácPPCPscómặtởSôngCầu,LuậnántiếptụcsànglọcnhằmxácđịnhmộtsốPPCPsđiểnhìnhdựatrêncácyếutốvềnồngđộ,tầnsuấtpháthiệnvàmứcđộ rủiro

3) XácđịnhcácđiềukiệntốiưuphântíchcácPPCPsđiểnhìnhtạiPTNởViệtNam

DựatrênmộtsốhướngdẫnkỹthuậtchỉdẫnchungvềphântíchPPCPscũngnhưxácđịnhcácyếutốtácđộngđếnphươngphápphântích,Luậnántiến

hànhxácđịnhcácđiềukiệntốiưuchophươngphápphântíchcácPPCPsđiểnhình

trongđiềukiệnPTNViệtNam

4) Đánh giá hiện trạng ô nhiễm PPCPs điển hình trong mẫu nước và trầm tíchsôngCầutạithànhphốTháiNguyên

LuậnántiếnhànhkhảosátvàlấymẫunhằmđánhgiámứcđộônhiễmcủaPPCPstrênsôngCầu.VịtrílấymẫuđượclựachọndựatrênnguyêntắclàđánhgiáđượcsựảnhhưởngtừcácdòngthảinhánhnằmdọctheosôngđếnnồngđộPPCPstrongnướcvà trầm tích Ngoài ra, mẫu cũng sẽ được lấy theo 2 mùa là mùa

yếutốảnhhưởngkhácnhưtốcđộdòngchảy,độsâu, cũngsẽđượcxemxétkhilựachọnđịađiểmlấymẫu

Công tác đánh giá hiện trạng ô nhiễm không chỉ dừng lại việc xác định nồngđộô nhiễm mà còn xác định tải lượng ô nhiễm các PPCPs đổ vào Sông Cầu (TP TháiNguyên)

5) Đánhgiá sựphânbốcủaPPCPsđiển hình trongnướcvàtrầmtích

SựtồntạicủacáchợpchấtPPCPstrongnướcvàtrầmtíchphụthuộcvàosựphânbố trầm tích-nước Sựphân bố này thường phức tạp và phụ thuộc vào các đặc điểmhóa lý của các hợp chất PPCPs, các đặc tínhhóa lý của nước và trầm tích Sự phânbố của PPCPs trong nước và trầm tích có vai

4 Đốitượngvà phạmvinghiêncứu

a Đốitượng:56hợpchấtPPCPsbaogồm30chấtthuộcnhómthuốckhángsinh,12chấtthuộ

cnhómthuốcgiảmđau,4chấtthuộcnhómthuốcchốngđộngkinh,4chấtthuộcnhómthuộcgiãnmạchmáuvà6chấtthuộcnhómcácPPCPskháctrongnướcvàtrầmtích

b Phạmvi:sôngCầu–TháiNguyên.

- Phương pháp phân tích tại PTN: Mẫu nước và trầm tích sau khi vận chuyểnvềPTN được chiết tách và làm giàu các hợp chất PPCPs bằng các kỹ thuật phùhợpnhư chiết pha rắn (SPE) đối với mẫu nước và chiết dung môi nhanh (ASE) vớimẫu trầm tích tại PTN Dịchchiết được định tính và định lượng các PPCPs bằngthiết bị sắc ký lỏng hai khối phổ Ngoài ra một sốthông số chất lượng nước baogồm SS, coliform, và một số thông số đặc trưng của trầm tích

kíchthướchạt,hàmlượngcacbonhữucơ,hàmlượngsétcũngđượcphântích

- Phương pháp phân tích, đánh giá và so sánh: các kết quả phân tích địnhlượngđược so sánh, đánh giá theo phân bố thời gian, không gian trong khu vựcnghiêncứu đồng thời so sánh đánh giá với các nghiên cứu liên quan đã đượccông bốtrongvàngoàinước

- Phương pháp hồi cứu tài liệu: Thu thập dữ liệu làm cơ sở so sánh đánh giá;kếthừa các phương pháp đánh giá rủi ro môi trường đã được giới nghiên cứucôngnhận;

- Phươngphápphântíchthốngkê:Đánhgiáđộtincậycủasốliệuthuthậptừthựcnghiệm; sử dụngphân tích hồi quy để xác định mối tương quan sự phân bố củaPPCPstrongnướcvàtrầmtích

6 Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễn

a Ýnghĩakhoahọc

- Đưaraquytrìnhphântíchđồngthời04PPCPsgồmsulfamethoxazole,ciprofloxacin,carbamazepinevàcaffeinetrongmẫunướcvàtrầmtíchlàmcơsở

để xây dựng quy trình phân tích các PPCPs khác và tiến tới xây dựng tiêuchuẩnvềquytrình/phương phápphântíchPPCPsphùhợpvớiđiềukiệnViệtNam.

- Xác định được hệ số phân bố thực nghiệm của PPCPs trong nước và trầmtíchsông Cầu là cơ sở cho việc đánh giá phân bố các PPCPs nghiên cứu trongnướcvàtrầmtích

b Ýnghĩathựctiễn

- Hình thành cơ sở dữ liệu ban đầu về ô nhiễm PPCPs trong nguồn nước sôngCầuđóng góp vào cơ sở dữ liệu ô nhiễm PPCPs trong nguồn nước tại Việt Nam giúpđịnh hướng hoạt động kiểmsoát các nguồn ô nhiễm cũng như đưa ra nhữngkhuyếncáophùhợptrongviệcsửdụngnguồnnướcsông Cầu

7 Nhữngđiểmmới củaluậnán

(1) Bộ số liệu về sự hiện diện của PPCPs trong nước và trầm tích sông Cầulàmcơ sở cho việc đánh giá mức độ nhiễm bẩn của PPCPs trong nguồn nước sôngCầu,đánhgiásự phânbốcủaPPCPstrongnướcvàtrầmtích

(2) Ướctínhđượch ệ sốphânbốphathựcnghiệmgiữanướcvàtrầmtíchmặtcủamột số PPCPstrong nguồn nước sông Cầu Đây là thông tin quan trọng trong việcquan trắc và phân tích các chất PPCPstrong nguồn nước, giúp dự báo mức độ lantruyềnônhiễmtheodòngchảy.Ư ớ c tínhđược tảilượngô nhiễmPPCPsđiểnhình

cơ thể vàxâm nhập vào môi trường theo nhiều con đường khác nhau (xem Hình

hiệndiệncủachúngtrongcáchệsinhtháilàmgiatăngnhữnglongạivềhiểmhoạđedọađến

môitrườngnướcvàsứckhỏeconngười

Hình1.1.SựdichuyểncủaPPCPstrong môi trường[18]

Dược phẩm là các sản phẩm hóa chất được sử dụng để chẩn đoán, điều trị,chữabệnh, hoặc phòng ngừa bệnh tật cho cả người và động vật, gồm cả các loạithuốc bấthợppháp[19].Cácloạithuốcthườngđượcbàochếvớihoạttínhsinhhọccaođểđạtđược hiệu quả trong điều trị Do đó, chúng có khả năng đặc biệt ảnh hưởng đếncácchứcnăngsinhhóavàsinhlýcủacáchệthốngsinhhọc.Dượcphẩmcóthểđượcđặctrưng hoặc phân

loại dựa trên cấu trúc hóa học, tác dụng của chúng (tức làphươngthứchoạtđộng),hoặcviệcsửdụngchúng(tứclàmụcđíchđiềutrị).Theochứcnăngđiềutrịchúngbaogồm thuốckhángsinh(dùngchongườivàthúy),thuốcchống

viêm không chất béo hữu cơ hòa tan (NSAID), thuốc điều chỉnh lipid máu,thuốcchốngđộngkinh,hormone,thuốcchẹnbeta(thuốcđiềutrịcaohuyếtáp),thuốcchốngtrầm cảm,thuốc chống ung thư, phương tiện tương phản tia X và thuốc cường giaocảmβ2(thuốcgiãnphếquản)[19-21].Sản phẩm chăm sóc cá nhân là các sản phẩmcó thành phần hoạt tính phục vụcácnhu cầu vệ sinh, thẩm mỹ của con người, thường được sử dụng trong các sảnphẩmnhư mỹ phẩm, đồ vệ sinh cá nhân và nước hoa [19], chẳng hạn như phụgiatắm,dầugội,thuốcbổtóc,sảnphẩmchămsócda,thuốcxịttóc,kemdưỡngda,thuốcnhuộm tóc, sảnphẩm vệ sinh răng miệng, xà phòng, kem chống nắng, nước hoa,thuốc cạo râu, v.v [20] Các sản phẩmchăm sóc cá nhân được xác định trong cácmẫu môi trường chủ yếu có thể đượcphân loại thành ba nhóm do chức năng củachúng,đólàchấtkhửtrùng,xạhương(tổnghợp)vàchất chống nắng[19,20].

Gầnđâycáchạtvinhựađượcthêmvàotrongmộtsốsảnphẩmchămsóccánhânnhư kem đánhrăng, chất tẩy da chết, dầu gội, sữa tắm… bởi khả năng làm sạch bụibẩn và chất nhờn trên da của chúng Saukhi được sử dụng, hạt vi nhựa không bị xửlý tại các hệ thống xử lý nước thải, vàtheo dòng thải đổ ra sông hồ và biển Chúngcó khả năng hấp phụ các chất chất độchữu cơ kỵ nước Các hạt vi nhựa này theochuỗi thức ăn đi vào cơ thể các loài sinh

(CIP)ClarithromycinErythromycin

Norfloxacin

PhânLoại Nhómchất Hợpchất đạidiện

nAcetaminophenAcetylsalicylicacidCarbamazepine(CBM)PrimidoneClofibrateGemfibrozil

(Antimicrobialagent s/Disinfectants)

TriclosanTriclocarban

Galaxolide(HHCB)Toxalide(AHTN)N,N-diethyl-m-

toluamide(DEET)

(alkyl-p-hydroxybenzoates)2-ethyl-hexyl-4-trimethoxycinnamate(EHMC)

camphor(4MBC)

4-methyl-benzilidine-1.1.2 ĐặctínhcủaPPCPs

a Đặctính hóalý

Côngthứchóahọc,khốilượngphântửvàcácđặctrưnghóalýgồmđộtan,KOW,Kd,KOCv àpKacủacácPPCPs điểnhìnhđược thểhiệntrongBảng1.2.

Bảng1.2 Tínhchấtlý hóacủamột sốchất điểnhìnhPPCPs[24,25]

(L/kg)

PPCPs CASNo MW Côngthức Độtan Log pK a Hệsố phân bố KOC

OW

3,327,789,583,016,148,9

(L/kg)

b Tínhbềnvững

Các đặc tính hóa lý của nhiều PPCPs cho thấy chúng không dễ dàng bị loạibỏbởi các quy trình xử lý nước thông thường, minh chứng là sự hiện diện củachúngtrong nước uống [26] Việc không có khả năng thực hiện việc loại bỏ hoàntoànPPCPskhỏinhàmáyxửlýchấtthảicónguycơtiềmẩnđốivớicácsinhvậtthủysinhvàsứckhỏecộngđồng.BằngchứngtừcácnghiêncứugiámsátlàPPCPsđãtìmthấyđườngxâmnhậpvàomôitrườngnướcvàphổbiếnởkhắpnơi[27].Bảnchấtcủaviệcsử dụng rộng rãi PPCPs trên toàn cầu, cùng với sự gia tăng

loạidượcphẩmmớirathịtrườngđanggópphầnđángkểvàosựhiệndiệnmôitrườngcủacác hóa chất này vàcác chất chuyển hóa (dạng hoạt động) của chúng trong môi trườngnước [20] Hơn nữa, mặc dù không phải tất cả

việcsửdụngvàthảivàomôitrườngliêntụckhiếnnhiềungườilầmtưởnglàPPCPskhôngbị phân hủyngay cả khi bị tác động bởi các quá trình môi trường như phân hủysinhhọc,phânhủyquanghọcvàhấpthụhạt.Dođó,cácdượcphẩmcóthểphânhủycuốicùng sẽ hoạt độnghiệu quả và hoạt động như các hợp chất khó phân hủy do chúngđược giải phóng liên tục vào môi trường[28] D Löffler, J Römbke [29] đã phânloại 10 dược phẩm và các chất chuyển hóacủa chúng thành các hợp chất có độ bềnthấp, trung bình và cao theo thời gian phântán của chúng (DT50) trong mẫu nước /trầm tích Paracetamol, Ibuprofen, 2-hyroxyibuprofen và CBM-diol được phân loạilà có độ bền thấp (DT50= 3,1-7 ngày),Oxazepam , Iopromide và Iver-mectin đượccoi là tồn tại ở mức độ vừa phải (DT50= 15-54 ngày) trong khi Clofibric acid,Diazepam,CBMđượcđánhgiálàbềnbỉcao(DT50=119-328ngày)[29].Mộtnghiêncứugầnđâyhơnđãchứngminhthuốcgiảiloâu(Oxazepam)cókhảnăngtồntạikéodàitrongcáchồnướcngọtdođầuvàotrongquákhứvàdânsốđôthịngàycàngtăng[30]

c Độctính

Một mối quan tâm chính được nêu ra bởi sự hiện diện của PPCPs trong môitrườngnước là khả năng của chúng can thiệp vào hệ thống nội tiết để tạo ra các tácđộngkhông mong muốn hoặc phá vỡ cân bằng nội tiết Tổ chức Y tế Thế giới(WHO) đãđịnh nghĩa các chất gây rối loạn nội tiết (ED) là “chất hoặc hỗn hợp

làmthayđổi(các)chứcnăngcủahệthốngnộitiếtvàdođógâyracácảnhhưởngxấuđến

sức khỏe ở một sinh vật, thế hệ con cháu hoặc quần thể phụ của nó” ED baogồmmột nhóm lớn các chất hóa học từ tự nhiên (ví dụ như mycotoxin vàphytoestrogen)vànguồngốctổnghợp(vídụnhưdiethylstilbesterolvàBisphenolA)trongnhiềuloạisản phẩm tiêu dùng (ví dụ như PPCPs, sản phẩm làm sạch, chất kháng khuẩn, chấtbảo quản thực phẩm vàphthalate) [31] Dược phẩm gây rối loạn nội tiết bao gồmhormone sinh dục,glucocorticoid, hormone tăng trưởng thú y và một số dược chấtkhông steroid Hơnnữa, độc tính phát sinh từ hỗn hợp phức tạp của PPCPs ởnồngđộthấpcóthểdẫnđếntươngtáchiệpđồng.ĐiềunàycónghĩalàmặcdùtừngPPCPscó thể có sẵn

ở nồng độ thấp nhưng không gây ra các tác dụng độc hại đáng kểkhitácđộngđơnlẻ;HỗnhợpPPCPsvẫncóthểgâyđộctínhsinhtháiđángkể.ĐiềunàyđãđượcchứngminhbởiM.Cleuvers[32];theođóthuốcchốngđộngkinh-CBMvàthuốc hạ lipid máu acid clofibric (cảhai thuộc các nhóm điều trị khác nhau) thể hiệntác dụng tiêu cực đối với Daphnia magna (một loài giáp sát nhỏ) mạnh hơn nhiềusovớicáchợpchấtđơnlẻởcùngnồngđộ.K.L.Thorpe,T.H.Hutchinson[33]cũngtiếtlộ rằng hiệu ứnghỗn hợp của estradiol (E2) và 4-tert-nonylphenol có thể tạo raphảnứngcộng/hiệplựcvàdođógâyrasảnxuấtvitellogeninởcá hồicon

Nhìn chung, độc tính của PPCPs trong môi trường nước vượt ra ngoài các tácđộngcấptínhđượcquansátkhiđạthoặcvượtquánồngđộđiềutrịmongmuốn(therapeuticlevel) Cácnghiên cứu gần đây đã chỉ ra độc tính của PPCPs thay đổi tùy thuộcvàosinhvậttiếpxúc,thờigiantiếpxúc,nồngđộchấtgâyônhiễmvàthờigianpháttriểntại đó xảy ra tiếpxúc Hơn nữa, các tác động của phơi nhiễm mức vết mãn tính(chronic trace-level exposure), đặc biệt là ở một

số giai đoạn phát triển nhạy cảm nhấtđịnh, chủ yếu quan sát được ở các sinh vật không

nhiềuhơnlàphơinhiễmliềucaocấptính[34].Donhiềuchấtgâyônhiễmdượcphẩmđượcđẩy vào môitrường sau khi con người hoặc thú y sử dụng nên nồng độ chất chuyểnhóa có thể cao hơn nồng độ của các hợpchất gốc Ví dụ, một số chất chuyển hóaacetyl hóa của kháng sinh (như N4-acetylsulfapyridine) được phát hiện là độc hơnhợp chất gốc (sulfapyridine) trongtảo [35] Ngoài ra, sự hiện diện của các tácnhândượchoạtđộngtrongcácđiềukiệnkhôngmongmuốntrongmôitrườngnướccóthểlàmthayđổicácđặctínhđộchọccủachúng.Đểminhhọa,cácsảnphẩmphânhủy

quangcủanaproxenđượcbáocáolàcónhiềutácđộngđộchạihơnsovớihợpchất

gốc trên tảo, luân trùng và động vật giáp xác [36] Các hợp chất dược phẩm cótínhaxit có thể gây ra các phản ứng độc học khác nhau ở các mức pH khác nhau ởcácsinh vật không phải mục tiêu tiếp xúc [37] và các kim loại được chứng minh làtíchtụ trong màng sinh học sông đã được chứng minh là làm tăng độc tính của mộtsốchất gây ô nhiễm kháng sinh (fluoroquinolones và tetracycline) theo cách phụgia[38].

1.1.3 Sảnxuất và sửdụng PPCPs

Năm 2017, doanh số bán dược phẩm toàn cầu là 996 tỷ đô la (cao hơn gần 30tỷđô la so với con số 968 tỷ đô la được công bố vào năm 2016) [39] Tỉ lệ tăngtrưởngkép trong ngành dược phẩm là 2.3% trong giai đoạn 2010 đến 2018, nó được dựbáolàtănglên6.9%trong6nămtiếptheo(2019đến2024).Doanhsốbánhàngtoàncầudựkiếnsẽlầnđầutiênvượtquáhàngnghìntỷđôlavàonăm2021-2022vàđ ạ t doanhthu 1.180 tỷ đô la vào năm 2024 [40].Cho đến nay, Hoa Kỳ vẫn là thị trường dượcphẩm lớn nhất (453 tỷ USD năm 2017), tiếp theo là các

tỷUSDnăm2017,baogồmTrungQuốc,Nga,BrazilvàẤnĐộ),ChâuÂu(214tỷUSDnăm2017)vàsauđólàcácthịtrườngcácnướcpháttriển(112tỷđôlavàonăm2017,baogồmNhậtBản,CanadavàÚc)

Việt Nam là một trong những thị trường tăng trưởng cao nhất ở châu Á đốivớicác sản phẩm dược phẩm trong giai đoạn 2011–2015 và dự kiến sẽ giữ được tốcđộnàytrong20nămtới.Giátrịthịtrườngtoànngànhnăm2015đạtkhoảng4,2tỷUSD,dự kiến đạt 10 tỷUSD vào năm 2020 Theo BMI (Business Monitor International),Việt Nam đứng thứ 13/175 quốc gia về cácthị trường toàn cầu tăng trưởng nhanhnhất về chi tiêu cho thuốc vào năm 2013 Tổng

1990,tănglênhơn7%vàonăm2014,caohơnhầuhếtcácnướcđangpháttriểnkhácởchâuÁ [41] Tăngtrưởng chi tiêu thuốc bình quân đầu người liên tục và ổn định Chi tiêuthuốc bình quân trên đầu người là 9,85 USD vào năm 2005 và 22,25USD vào năm2010vàlênđến44USDvàonăm2015[40].Tốcđộtăngtrưởngbìnhquânđạt17,7%/ năm từ 2005 đến 2010 và 14,6% trong giai đoạn 2010 đến 2015 Giả sử chi duytrìtốcđộtăngtrưởngítnhất14%/nămđếnnăm2025,ướctínhchitiêuthuốcbìnhquân

đầungườisẽ tănggấpđôilên85USDvào năm2020và tănggấpbốnlầnlên163USDvào năm2025(Hình1.2).

Hình1.2 Biểuđồgiatăngchiphí choviệcmuadượcphẩmởViệt Nam[8]

1.1.4 NguồnthảiPPCPs vàonguồnnước và cáctácđộngcủachúng

a NguồnthảiPPCPsvàonguồn nước

Sau khi sử dụng, nhiều PPCPs xâm nhập vào môi trường thông qua các conđườngkhác nhau (Hình 1.3) Các nguồn thải chính của PPCPs đối nguồn nước baogồmnước thải từ các nhà máy xử lý nước thải đô thị [20], các nhà máy xử lýnướcthảisinh hoạt và quá trình xâm nhập của nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp rácthải Trongquá trình sử dụng PPCPs cho các mục đích điều trị y tế, chúng được bàitiết và thảivàohệthốngnướcthảihoặcbểtựhoạivàđượcthugomvềcáccơsởxửlýnướcthảisinhhoạt PPCPs thường không được loại bỏ hoàn toàn trong các quy trình xử lý nướcthải thông thường, do đó thường có thểphát hiện được trong các nguồn nước mặt ởnồngđộtừng/Lđếnμg/L[42].Ngoàirag/L[42].Ngoàiraởmộtsốnơi,nướcthảicóthểđượcsửdụngđểtướivớibùnthảiđôthịđểlàmphânbónchođấtnôngnghiệpgâyrakhảnăngxâmnhập vào nguồn nước thông qua dòng chảy từ đất nông nghiệp[43] [44] Một nguồnkhác của PPCPs đối với môi trường là thông qua quá trình sản xuất của chúngkhinướcthảitừcơsởsảnxuấtđithẳngvàocáctrạmxửlýnướcthải[42].Vídụ,tỷlệ

loại bỏ các loại thuốc chống viêm không steroid (như ibuprofen và diclofenac)trongcác nhà máy xử lý nước thải có thể vượt 75%, nhưng CBM có tính kiềm chế đối vớicác phương pháp xử lý sinh học nên tỉ lệ loại

bỏ rất thấp; nhiều chất bị loại bỏ trongcác trạm xử lý nước thải như fluoroquinolon (70%) chủ yếu là

do bị hấp thụ mạnhvào bùn hơn là do phân hủy sinh học [45] Các bùn thải này

khuyếnkhíchtạothànhcácsảnphẩmcảitạođấthữucơ,nêncácPPCPscóthểtiếpcậnnướcngầmthôngquaviệcrửatrôitừđấtvàđiềunàycóthểgâyramốiđedọađốivớinướcuống.Thuốcthúyđượcthảiramôitrườngkhichấtthảiđộngvậtởtrạngtháirắnhoặclỏngđượcrảixuốngruộngnôngnghiệplàmphânbón.Cácloạithuốcthúynàycùngvới các chất chuyển hóa của chúng gây ô nhiễm đất và có thể xâm nhập vàochuỗithức ăn Do đó, nước thải từ nông nghiệp có thể xâm nhập vào nguồn nước mặtvàthấmvàonướcngầm[46].ĐốivớicácPPCPslàsảnphẩmchămsóccánhân,hầuhếtchúng được thảiqua chất thải vòi hoa sen, bồn tắm, bơi lội và rửa Tương tựdượcphẩm,chúngcóthểđiquacácnhàmáyxửlýnướcthảivàđếnmôitrường[43](Hình1.3)

Hình1.3 CácnguồnphátthảiPPCPsvàomôi trường[43]

CácPPCPsđượcsửdụngnhưlàhormonevàthuốctrừsâuthảivàomôitrườngnướcliêntụchoặcgiánđoạn.Việcxảnướcthảiđãquaxửlýđượcxácđịnhlànguồn

chính của PPCPs trong môi trường Các cơ sở sản xuất cũng có thể là nguồnthảiPPCPsquantrọngtạiđịaphươngởcácvùngnướcmặtlâncận,đặcbiệtlàởcácnướcthu nhập trungbình như Trung Quốc và Ấn Độ, nơi không có các quy định nghiêmngặt về thải thuốc ra môi trường Hơnnữa, dòng chảy đô thị và nông nghiệp, rò rỉ từbể tự hoại trong các sự kiện bão/lũ hoặc bể chứa sự cố hệ thốngđôi khi có thể trởthànhnguồntiềmnăngcủaPPCPstrongnướctựnhiên.

b TácđộngcủaPPCPstrongnguồnnước

(1) Tíchlũysinhhọc

MặcdùPPCPsđượcpháthiệntrongmôitrườngnướcvớinồngđộtươngđốithấpvà nhiều trong sốchúng cùng với các chất chuyển hóa của chúng có hoạt tínhsinhhọcvàcóthểtácđộngđếncácsinhvậtthủysinhkhôngphảimụctiêu.Mộtsốnghiêncứu đã kiểm traảnh hưởng của PPCPs đối với các sinh vật phi mục tiêu, đặc biệtlàcá.Sựtiếpxúccủacávàng(Carassiusauratus)vớigemfibroziltrongnướcởnồngđộphù hợp với môitrường trong 14 ngày dẫn đến hệ số tập trung sinh học trong huyếttương là 113 [47] Một nghiên cứu khác của

G Vernouillet, P Eullaffroy [48], chothấy sự tích tụ sinh học của thuốc chống động

(Pseudokirchneriellasubcapitata)vàgiápxác(Thamnocephalusplatyurus)vớicácyếutốtíchlũysinhhọclần lượt là 2,2 và 12,6 Hơn nữa J Wang and P.R Gardinali [49] đã báo cáo sựhấpthụvàlàmlắngđọngdượcphẩmcủacámuỗi(Gambusiaholbrooki)trongnước.Cácyếutốtíchlũysinhhọc đượcđođốivớiCAF,diphenhydramine,diltrazem,CBMvàibuprofen lần lượt là 2, 0.16,16.1, 4 và 28 Oxazepam được phát hiện ở nồng độ caoở cá rô Âu với hệ số tích lũy sinh học là 12 [50] B Du, S.P Haddad [51] cũngtiếtlộsựtíchtụfluoxetinetrongốcsênvớihệsốtíchlũysinhhọclà3000.S.R.deSolla,È.A Gilroy [52]theo dõi 145 PPCPs ở trai hoang dã và nuôi nhốt từ sông Grand,Ontario Bốn mươi ba dược phẩm từ các lớpkhác nhau đã được phát hiện trong môtrai, với các yếu tố tích tụ sinh học nằmtrong khoảng từ 0,66 đối với metformin đến32,022đốivớisertraline

Nhiềuchấtkhángsinhđãđượcpháthiệntrongtảo.Thànhphầnlipidcủatảocungcấp một điểm xâmnhập cho sự truyền dinh dưỡng các chất ô nhiễm hữu cơ ưa mỡ.Mộtnghiên cứuđượcthực hiệnbởiM.A.Coogan,R.E.Edziyie [53]đã phát hiệnsự

hiệndiệncủahaichấtkhángkhuẩnđượcsửdụngrộngrãi-triclocarban,triclosan

cũngnhưchấtchuyểnhóacủanólàmethyl-triclosantrongcácmẫutảođượcthuthậpxung quanh nhàmáy xử lý nước thải (WWTP) ở Texas Nồng độ PPCPs mục tiêutrong các mẫu nước thấp, dao động từ (50

÷ 200) ng/L, trong khi mức cao hơn (50 ÷400) ng/g trọng lượng tươi được phát hiện trong tảo Các mặt tích lũysinh học kếtquả dao động từ (700 ÷ 1500), (900 ÷ 2100) và (1600 ÷ 2700) cho methyl-triclosan,triclosanvàtriclocarban tươngứng

khángsinh(ciprofloxacin,tetracycline,ampicillin,trimethoprim,erythromycinvàtrimethoprim/sulpha-

methoxazole)đượcpháthiệntrongnướcthảicủamộtnhàmáyxửlýnướcthảiởÚcđãlàmtăngsứckhángkhángsinhcủa2chủngvikhuẩntựnhiênđược tìm thấy trong nguồn nước tiếp nhận [55] Các mối tương quandương cũng đãđược tìm thấy giữa vi sinh vật kháng kháng sinh và sự tập trung vết của các chấtgâyônhiễmkhángsinhthủysản[56].Hơnnữa,sựhiệndiệncủakhángsinhcóthểcótácđộngbấtlợiđốivớicácvikhuẩntựnhiêncótrongmôitrường.CụthểJ.Davies,G.B.Spiegelman[57]chothấyrằngngaycảởnồngđộứcchếthấp,khángsinhvẫncóthểpháthuytácđộngsinhhọccủachúngđốivớicáccộngđồngvisinhvậttựnhiênbằngcách ảnh hưởng đến quá trình phiên mã ở vi khuẩn Một số nghiên cứu đã báo cáocáctác dụng phụ đối với sinh vật thủy sinh bao gồm: độc tính của ciprofloxacinđốivớitảolục[58],độctínhcủaaxitoxolinic(mộtphụgiathứcănthườngđượcsửdụngtrongcáctrangtrạicá)đốivớiDaphniamagna,cũngnhưđộctínhcủakhángsinhhọfluoroquinolon(ciprofloxacinlomefloxacin,ofloxacin,levofloxacin,registerfloxacinvà flumequine) trên năm sinh vật thủy sinh, cynobacterium;Microcystis aerugi¬nosa,bèo tấm; Lemna nhỏ, tảo lục; Pseudokirchneriella subcapitata, giáp xác;Daphniamagnavàcátuếđầumập;Pimephalespromelas[59]

Hình 1 4 Các nồng độ được báo cáo của các PPCPs điển hình trong nước thải

thuốctrừsâu),vàChâuÁ(12%đốivớiPPCPs,13%đốivớihormone,trongkhikhôngtìmthấydữliệuvềthuốctrừsâu).TrongsốmườibaPPCPs,nồngđộcaonhấtởchâuÂuđượcbáocáođốivớiibuprofen(48.240ng/L)vàCAF(44.000ng/L)ởTâyBanNha.Các giá trị cao nhất ở Bắc Mỹ và Châu Á được báocáo đối với naproxen tương ứngởCanada(34.000ng/L)và CAFởNhậtBản(3.500ng/L).

Sựkhácbiệtvềnồngđộtrongnướcthảiphụthuộcvàonhiềuyếutốnhưthóiquenliềulượngkêdùng,hạtầngcáccôngtrìnhxửlý,hệthốngthugomriêngbiệthaythugomchungvớinướcmưa

b Trongnướcmặt

Nước mặt chủ yếu có nguồn gốc tự nhiên, tuy nhiên việc ô nhiễm PPCPstrongnước mặt lại có nguồn gốc từ các hoạt động của con người như nước thải sinhhoạt,nước thải chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản [60] Ở nhiều nước thu nhập cao,mặc dùcó hệ thống hạ tầng công trình xử lý nước thải tiên tiến, PPCPs vẫn thường xuyênđược tìm thấy trong cácdòng sông tiếp nhận nước thải sau xử lý [18] Theo báo cáocủa A Daneshvar [61],thứ tự tần xuất phát hiện PPCPs đứng đầu là Châu Âu (68%PPCPs, 59% hormonevà 65% hóa chất bảo vệ thực vật), tiếp theo là Bắc Mỹ(13%PPCPs,12%hormonevà25%thuốctrừsâu)vàChâuÁ(19%PPCPs,29%kíchthíchtốvà10

%thuốctrừsâu).ỞchâuÂu,nồngđộcácnhómchấtnàycaonhấtlầnlượtlà

43.500 ng/L (CAF), 81 ng/L (estrone) và 2.218 ng/L (simazine) Trong khi đó ởBắcMỹ, chúng lần lượt là 6.000 ng/L đối với CAF, 200 ng/L đối với estradiol và 9.840ng/L đối với atrazine Còn ởchâu Á là 6000 ng/L (CAF), 65 ng/L (estrone) và 780ng/L(atrazine).

Hình 1 5 Nồng độ PPCPs khác nhau trong nước mặt (sông và suối) được báo

c Trongtrầmtích

NồngđộPPCPscaonhấttrongtrầmtíchtừngđượcpháthiệnlàtừnhàmáyxửlýnước thải ởHveragerdi, Iceland S Huber, M Remberger [62] ghi nhận rằng nồngđộ cao của cetrimonium (680 µg/g)được tìm thấy trong trầm tích thải từ nước thảicủa Iceland, điều này chứng tỏ trầmtích/bùn có thể hoạt động như một bể chứa PPCPstrong nước thải [62] Thuốc kháng

trongnhữnghợpchấtcónồngđộcaonhấtđượcpháthiệntrongđấtvàtrầmtích.M.Ashfaq,

Y Li [63] cũng báo cáo nồng độ norfloxacin và ciprofloxacin lần lượt lên đến6.490ng/g và 6.050 ng/g trong các mẫu trầm tích được thu thập từ cống đô thị Sự phongphú của dư lượng kháng sinhđược phát hiện trong trầm tích là do các đặc tính hấpphụ phức tạp của các hợp chấtnày, chủ yếu là kết quả do có hệ số phân bố lớn trongtrầmtích

Ở các khu vực Châu Á, Châu Âu và Châu Mỹ, các hợp chất kháng sinhthườngđược phát hiện ở nồng độ cao trong chất nền rắn Y Wang, Y Li [64] đãphát hiệnthấy nồng độ tối đa là 20.600 ng/g norfloxacin trong các mẫu trầm tích từTrungQuốc, trong khi M Narumiya, N Nakada [65] đã báo cáo nồng độ triclosancao(14.500 ng/g) trong trầm tích cùng với các kháng sinh fluoroquinolon khác [64,65].Các kháng sinh fluoroquinolon khác, chẳng hạn như ofloxacin (4.601 ng/g) vàciprofloxacin (3.959 ng/g), cũngnằm trong số các hợp chất có nồng độ cao nhất ởkhu vực châu Âu [45] Nồng độcủa triclosan (9.322 ng/g) và ciprofloxacin (3.438ng/g) trong chất rắn sinh họcđược báo cáo bởi S Brown, L Kennedy [66] được tìmthấy là cao nhất trong khu vực Hoa Kỳ [66]

củacáchợpchấtPPCPstrongtrầmtíchđãđượcxácminhởmộtsốquốcgiatrênthếgiới(Hình1.6)

Hình1.6 Sự biếnđổiPPCPsđượctìmthấytrongtrầmtích ởcácquốcgia khácnhau DữliệuđượctổnghợpbởiN.J.D.Reyes,

F.K.F.Geronimo[67]

18

1.1.5.2 Hiệntrạng ô nhiễmPPCPsở Việt Nam

Việc sử dụng PPCPs không ngừng gia tăng ở Việt Nam trong trong nhữngnămtrởlạiđâycùngvớihệthốnghạtầngxửlýnướcthảihầuhếtcònkém,tấtyếusẽdẫnđến việc xuấthiện dư lượng PPCPs trong môi trường Do đó một số nghiên cứu đãkhảo sát về sự có mặt của PPCPs trongmôi trường nước mặt ởđồng bằng sông MêKông [9]; nước mặt, nước thải đô thị ởHà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, nước aotrang trại ở Hà Nội, Hải Phòng, Thái Bình và Cần Thơ [12, 13] và

cả nước thải đôthị/bệnh viện [14-16] Kết quả là một loạt các chất PPCPs bao gồm cácnhóm khángsinh, chất ức chế thần kinh và cả chất kích thích được phát hiện Hình 1.7 cho thấytần suất phát hiệnPPCPs trong môi trường nước ở Việt Nam trong những nămgầnđây.Trongđó,CAF,CBM,Licomycin,Primidone,SMX,Theophiline,vàTrimethoprimlàđượcpháthiệncảởmôi trườngnướcmặt, nướcthảivà8

Nướcmặt Nướct h ả i Nướcuống

Hình 1 7 Tần suất phát hiện PPCPs trong môi trường nước ở Việt Nam

trongnhữngnămgầnđây[11,68]

1.1.6 CácphươngphápphântíchPPCPs

1.1.6.1 Xửlý mẫu

Việcchuẩnbịmẫuchiếmphầnlớnthờigianphântích,nóthườngbaogồmquátrìnhchiếttáchsauđólàbướclàmsạch.Trongkhoảng7nămtrởlạiđây,rấtnhiều

cáckỹthuậtđượcsửdụngđểtáchPPCPstừcácmẫubùn.Bêncạnhcácphươngpháptiếp cận truyền thốngnhư chiết soxhlet [69] và chiết siêu âm [70], các phương phápkhác chiết mẫu sử dụng vi sóng [71] hoặcchiết lỏng có áp [72] đang ngày càng phổbiến Hầu hết các kỹ thuật chiết táchkhông đủ chọn lọc, nhiều các tạp chất khôngmong muốn vẫn bị tách theo PPCPs từmẫu bùn sang pha lỏng, do đó các quy trìnhlàmsạch là cầnthiết.

a Chiếttách

Chiếtmẫurắn(bùn,trầmtích)bằngdungmôi,thườngđượcgọilàchiếtrắn-lỏng(Solid-LiquidExtraction),làmộttrongnhữngphươngphápchuẩnbịmẫurắnlâuđờinhất Kỹ thuật này phục vụ đểloại bỏ và tách các hợp chất cần phân tích khỏicácthànhphầnkhốilượngcaophântửkhônghòatanvàcáchợpchấtkháccóthểgâytrởngạichocácbướctiếptheocủaquátrìnhphântích[73].Hình1.8thểhiệncácphươngphápchiếttáchđượcsửdụngtrong phântíchPPCPstrongnhữngnămgầnđây

Hình1 8.Cáckỹthuậtchiếttáchđượcsử dụnggầnđây[74]

Nhìn chung, phươngpháp chiết hỗ trợ siêu âm (UAE - assistedextraction) gần đây được sử dụng phổ biến chủ yếu là do tính đơn giản vàhiệu quảcao cũng như chi phí đầu tư thiết bị thấp, và do đó sẵn có tại hầu hết cácphòng thínghiệm trên thế giới O Zuloaga, P Navarro [75] đã ghi nhận rằng cho đếnnăm 2012,UAEnổilênnhưlàkỹthuậtchiếttáchmẫurắnphổbiếnnhất(17%),tiếptheolàPLE

(13%) và MAE (4%) Xu hướng đó đã được duy trì cho đến gần đây (2018).TuynhiênsửdụngphươngphápUAEmấtnhiềuthờigianvàthaotác.Dođó,đốivớicácmẫutrầmtíchgầnđâyđượcchiếtbằngphươngphápchiếtdungmôinhanh(Accelerated

SolventExtraction-ASE)

Nguyên lý của phương pháp chiết dung môi nhanh là quá trình chiết đượcthựchiện ở nhiệt độ cao áp suất cao nhằm nâng cao hiệu quả quá trình chiết đồngthờigiảmthờigianchiết.Quátrìnhchiếtxảyraởnhiệtđộcaolàmgiảmđộnhớtcủadungmôi do đó tăngkhả năng tiếp xúc của dung môi với mẫu cần chiết làm tăng hiệu quảchiết Bên cạnh đó, áp suất cao được sử dụng để giữ cho dung môi ởtrạng thái lỏngkhinhiệtđộtănglêntrênđiểmsôicủa nó[75]

b Làmsạch

Hầu hết các kỹ thuật chiết PPCPs trong bùn thải không đủ chọn lọc và sauđóthườngcầnthựchiệnbướclàmsạch.Mộtsốthànhphầngâynhiễuphổbiếnnhấtcủabùnlàcáchợpchấtnhưlipidvàcácchấtđượcthêmvàobùnnướcthảitrongquátrìnhxửlýnhưchấthoạtđộngbềmặtvàchấtkeopolyme,trongsốnhữngchấtkhác.Mặcdù hiện tượng nhiễu có thể xảy ra ở bất kỳ giai đoạn nào

tích,nhưngphântíchdụngcụdựatrênsắckýlỏngxenkẽvớikhốiphổbằngphươngphápionhóađặcbiệtnhạycảmvớicáchiệuứngnền[76]

Hình1.9.Sựphânbốsốlượngnghiêncứutheophươngpháplàmsạch [74]

Chiếtpharắn(SPE)làkỹthuậtphổbiếnnhấtđểlàmsạchPPCPssaukhichiếttừbùn, chất thải và từcác mẫu môi trường nói chung [74] Quy trình này vận hànhnhanh chóng và đơn giản, có thể dễ dàng tựđộng hóa và kết hợp với các kỹ thuậtcôngcụnhư sắc ký lỏng(LC).

Có ba cơ chế chiết tách khi sử dụng SPE: phân cực, không phân cực và traođổiion Hơn một nửa số tài liệu xuất bản được tìm thấy trong 6 năm qua sử dụngSPEpha đảo (63%) Cơ chế lưu giữ là sự tương tác giữa các nhóm không phân cựccủachấtphântíchquantâmvàcácnhómchứckhôngphâncựctrênchấthấpthụ(lựcVander Waals).Trong nhiều trường hợp, quá trình chiết xuất được thực hiện trongdungmôiphâncực[74].ChếđộSPEhỗnhợplàmộtphươngphápchiếtliênquanđếnchấthấpthụđượcthiếtkếđểthểhiệnhaihoặcnhiềutươngtácchínhchoviệclưugiữchấtphân tích Hầu hết các chất hấp thụ ở chế

độ hỗn hợp bao gồm các nhóm chức năngkỵ nước kết hợp với các nhóm chức năng trao đổi ion

ChếđộhỗnhợptraođổiCations)đãđượcsửdụng để làm sạch các chất chiết xuất có chứa các dược phẩm có tính axit [74].OasisMAX (Mixed Anion eXchange – Chế độ hỗn hợp trao đổi Anions) cũng đã được sửdụng trong các trường hợpkhác Tuy nhiên, pha đảo Oasis HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balanced) đã là lựachọn ưu tiên trong sáu năm qua [74] Nó là một chấthấp thụ pha đảo phổ quát dạngpolyme được phát triển để chiết xuất nhiều loại hợpchấtaxit,bazơvàtrungtínhtừcácchấtnềnkhácnhau

1.1.6.2 Địnhtínhvà địnhlượng

PhântíchPPCPsvềcơbảndựatrênsựphântáchsắckýkếthợpvớiphépđokhốiphổ PPCP hầu hếtlà các hợp chất phân cực với các hạn chế về độ bền nhiệt và sựbay hơi khi phân tích chúng bằng phương phápsắc ký khí (GC) [70] Tuy nhiên,những hạn chế này đã được khắc phục bằng các

hóa(acetylhóa),alkylhóa[77]vàsilylation[74].GClàmộtcôngnghệthiếtbịtươngđốirẻtiềnchophépthựchiệnloạiphântíchnàybởinhiềuphòngthínghiệmtrênthếgiới,bao gồm cả những phòng thí nghiệm

côngnghệthiếtbịtươngđốirẻtiềnchophépthựchiệnloạiphântíchnàybởinhiềuphòng

thínghiệmtrênthếgiới,baogồmcảnhữngphòngthínghiệmởcácnướcđangphát