Nghiên cứu sự phân bố và xu hướng ô nhiễm của các hợp chất thuốc trừ sâu cơ clo và các hợp chất polyclobiphenyl PCBs trong trầm tích tại vùng ven biển từ Thanh Hóa đến Bình Thuận, Việt
Trang 1Nghiên cứu sự phân bố và xu hướng ô nhiễm của các hợp chất thuốc trừ sâu cơ clo và các hợp chất polyclobiphenyl (PCBs) trong trầm tích tại vùng ven biển từ Thanh Hóa đến Bình
Thuận, Việt Nam
Trần Thị Duyên
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn Thạc sĩ ngành: Hóa học; Mã số: 60 44 01 18 Người hướng dẫn: PGS.TS Từ Bình Minh
Năm bảo vệ: 2013
Abstract Tối ưu hóa qui trình phân tích đồng thời lượng vết và siêu vết các hợp chất
OCPs và PCBs trong mẫu trầm tích với độ nhạy và độ chính xác cao, có thể áp dụng thành một phương pháp phân tích thường xuyên trong phòng thí nghiệm với số lượng mẫu lớn, đảm bảo cân bằng giữa các yếu tố chính xác của hóa học phân tích, tính kinh
tế và tiết kiệm thời gian Đồng thời áp dụng qui trình để phân tích nồng độ của các chất OCPs và PCBs trong mẫu trầm tích biển ở hàm lượng vết và siêu vết, nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm trong trầm tích lấy tại các khu vực ngoài khơi thuộc vùng biển miền Trung Việt Nam Việc đánh giá xu hướng và lịch sử ô nhiễm trên cơ sở sử dụng mẫu trầm tích lõi (sediment core) tuy đã được nghiên cứu nhiều trên thế giới, nhưng ở Việt Nam hầu như là chưa có, nhất là về đối tượng và các hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy Bản luận văn cũng đã cung cấp số liệu của một vài mẫu trầm tích lõi nhằm bước đầu đánh giá xu hướng và lịch sử ô nhiễm, và sơ cở quan trọng đóng góp vào công tác quan trắc, kiểm soát ô nhiễm để bảo vệ môi trường
Keywords Hóa phân tích; Thuốc trừ sâu; Hợp chất Polyclobiphenyl;
Content:
Trang 2MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG Trang MỞ ĐẦU ……… …… 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ………… ……….… 4
1.1 Giới thiệu về thuốc trừ sâu cơ clo và polyclobiphenyl …….………… 4
1.1.1 Giới thiệu về các thuốc trừ sâu cơ clo (OCPs) ……… 4
1.1.1.1 Giới thiệu về DDT, DDD, DDE ……….… 4
1.1.1.2 Giới thiệu về Hexacloxyclohexan (HCH) ……… 6
1.1.1.3 Những tác động của OCPs đối với động vật và con người ………… 8
1.1.2 Giới thiệu về polyclobiphenyl ( PCBs) ……… 9
1.1.2.1 Cấu tạo ……… 9
1.1.2.2 Phân loại ……… 10
1.1.2.3 Cách gọi tên ……… 10
1.1.2.4 Tính chất lí hóa ……… 11
1.1.2.5 Độc tính ……… 13
1.1.2.6 Sản xuất và sử dụng ……… 14
1.1.2 7 Các hợp chất Polyclobiphenyl hay gặp trong trầm tích ………… 15
1.2 Sự xâm nhập, di chuyển và chuyển hóa của OCPs và PCBs trong môi trường ……… ……… 16
1.2.1 Sự xâm nhập, di chuyển và chuyển hóa OCPs trong môi trường …… 16
1.2.1.1 Sự xâm nhập và di chuyển của OCPs trong môi trường ………… 16
1.2.1.2 Sự chuyển hoá của OCPs ……… 17
1.2.2 Sự xâm nhập, di chuyển và chuyển hóa PCBs trong môi trường …… 19
1.2.2.1 Sự xâm nhập và di chuyển của PCBs trong môi trường ……… 19
1.2.2.2 Sự chuyển hóa của các PCBs trong môi trường ……… 21
1.3 Giới thiệu sơ lược về vùng lấy mẫu và trầm tích … ……… 22
Trang 31.3.1 Giới thiệu sơ lược về vùng lấy mẫu ……… ……… 22
1.3.2 Giới thiệu về trầm tích ……… ……… 23
1.4 Một số phương pháp phân tích OCPs và PCBs trong mẫu trầm tích …… 23
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH …… 31
2.1 Đối tượng nghiên cứu ……….……… 31
2.1.1 Chỉ tiêu phân tích……….……… 31
2.1.2 Đối tượng phân tích ……….……… 32
2.2 Phương pháp nghiên cứu ……….……… 32
2.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ……….…… 32
2.2.2 Phương pháp phân tích ……….……….……….…… 33
2.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất ……….……… 35
2.3.1 Thiết bị ……….……….……….… 35
2.3.2 Dụng cụ ……….……….……….… 35
2.3.3 Chất chuẩn ……….……….……… 35
2.3.3.1 Chất chuẩn PCBs ………….……….……… 35
2.3.3.2 Chất chuẩn OCPs ………….……….……… 36
2.3.4 Hóa chất ……….……….………… 37
2.4 Thực nghiệm ……….……….……… 37
2.4.1 Nghiên cứu trên thiết bị GC- ECD ……….…….……… 37
2.4.2 Khảo sát bước chiết mẫu ………….………….……… 38
2.4.3 Khảo sát bước chuyển dung môi ……….……… 39
2.4.4 Khảo sát bước làm sạch mẫu bằng axit sunfuric đặc ……… 40
2.4.5 Khảo sát bước làm sạch mẫu bằng chất hấp phụ ……… 40
2.4.6 Khảo sát độ chính xác của phương pháp phân tích ……… 41
2.4.7 Phân tích mẫu thực tế ……….……….……… 41
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ……….… 42
3.1 Sắc đồ và thời gian lưu ……….….……… ….… 42
3.1.1 Sắc đồ của các PCBs………….….……….….……… 42
3.1.2 Sắc đồ của các OCPs ………….….…… ………….….……… 42
Trang 43.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị và của phương
pháp phân tích ……….….……….….……….….…………
43 3.3 Qui trình phân tích ………….….……….….……….……… 47
3.3.1 Điều kiện chiết mẫu và làm sạch mẫu ………….….……… 47
3.3.1.1 Điều kiện chiết mẫu ………….….……….……….……… 47
3.3.1.2 Điều kiện chuyển dung môi ………….….……….….…… 49
3.1.3 Điều kiện làm sạch mẫu bằng axit sunfuric đặc ………….… …… 50
3.3.1.4 Điều kiện làm sạch mẫu bằng chất hấp phụ ………….….….…… 51
3.2.2 Qui trình phân tích ………….….……….….……… 52
3.3 Kiểm tra độ đúng và độ lặp lại của phương pháp………….….… ….… 55
3.4 Kết quả phân tích mẫu thực tế………….….……….…… ….… 56
3.4.1 Kết quả phân tích mẫu trầm tích biển………….….…….………… 56
3.4.2 Sơ bộ cho nhận xét về kết quả phân tích ……….….……… 58
3.4.3 Đánh giá xu hướng và lịch sử ô nhiễm ……….….…….………….… 63
3.4.4 Đánh giá hiện trạng ô nhiễm và tác động đối với môi trường…….… 64
3.4.5 So sánh kết quả phân tích mẫu của luận văn với một số nghiên cứu trước đó………
66 KẾT LUẬN … ……… ……….……… 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO … ……… ……….……… 74
PHỤ LỤC … ……… ……… ……… ……… 81
Trang 5Luận văn Thạc sĩ Trần Thị Duyên
74
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1 Bộ Tài nguyên Môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội, Trung tâm nghiên cứu
Biển Đảo (2010), Điều tra, đánh giá tích hợp và dự báo biến động điều kiện tự
nhiên, tài nguyên, môi trường và tai biến thiên nhiên biển từ Thanh Hóa đến
Bình Thuận phục vụ phát triển kinh tế biển, Đề án 47/2006 Chính phủ theo
Quyết định số 47/2006/QĐ-TTg: “Điều tra cơ bản và quản lý tài nguyên môi
trường biển Việt Nam”
2 Bộ Tài nguyên và Môi trường, Tổng cục Môi trường, Cục Kiểm soát ô nhiễm
(2012), Báo cáo kết quả phân tích các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy trong
công nghiệp trong các đối tượng môi trường, sinh vật và sản phẩm tại Việt Nam,
Đề án “Hoàn thiện cơ chế, chính sách, pháp luật về quản lý các chất ô nhiễm
hữu cơ khó phân hủy POP” năm 2012
3 Bộ Tài nguyên và Môi trường, Tổng cục Môi trường, Vụ Khoa học và Công nghệ,
Vụ Pháp chế (2012), QCVN 43 : 2012/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
chất lượng trầm tích , Công Báo, Số 639+640, tr 62-70
4 Đặng Kim Chi (2006), Hóa học môi trường, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
5 Hoàng Thị Tuệ Minh (2005), Nghiên cứu xác định đồng thời dư lượng các hợp
chất PCBs và thuốc trừ sâu cơ clo trong mẫu nước, trầm tích và sinh học tại
một số điểm lấy mẫu đặc trưng thuộc đới duyên hải miền bắc Việt Nam, Luận
văn thạc sĩ, Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
6 Lê Đức Ngọc (2011), Nhập môn xử lý số liệu và kế hoạch hoá thực nghiệm, Đại
học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội
7 Lê Văn Khoa (1995), Môi trường và ô nhiễm, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội
8 Mai Trọng Nhuận (2011), Báo cáo“Điều tra đặc điểm địa chất, địa động lực,
địa chất khoáng sản, địa chất môi trường và dự báo tai biến địa chất vùng
biển Việt Nam từ độ sâu 30m nước đến độ sâu 100m nước, tỷ lệ 1:500.000”,
Thuộc Dự án “Điều tra đặc điểm địa chất, địa động lực, địa chất khoáng sản,
địa chất môi trường và dự báo tai biến địa chất các vùng biển Việt Nam”,
Trang 6Luận văn Thạc sĩ Trần Thị Duyên
75
Tổng cục Biển và hải đảo Việt Nam, Trung tâm Địa chất và khoáng sản biển,
trang 145-161 và 176-187
9 Nguyễn Đức Huệ (2005), Các phương pháp phân tích hữu cơ, Nhà xuất bản
Đại học Quốc gia Hà Nội
10 Nguyễn Đức Huệ (2010), Độc học môi trường (Giáo trình chuyên đề), Đại học
Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, trang 193-206
11 Nguyễn Văn Ri (2011), “Các phương pháp tách (Tài liệu dùng cho cao học)”,
Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội
12 Phạm Hùng Việt (2005), Sắc kí khí cơ sở lý thuyết và khả năng ứng dụng, Nhà
xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, trang 2, 34, 35, 38,160,161
13 Trần Quang Hùng (1999), Thuốc bảo vệ thực vật, NXB Nông nghiệp, Hà Nội
14 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (2007),
Hóa học phân tích Phần 2: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất
bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
15 Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình thống kê trong hóa phân tích, Đại học Khoa
học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
16 Trương Vũ Thị Ánh Nguyệt (2009), Xây dựng quy trình phân tích các hợp chất
polyclobiphenyl trong nước trên máy sắc kí khí đầu dò bắt điện tử, Luận văn
thạc sĩ, Đại học Khoa học tự nhiên – ĐH Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh
17 Vũ Đức Toàn (2004), Cảnh báo về ô nhiễm PCBs, Hóa học và ứng dụng, Số 2,
tr.2-3
Tiếng Anh
18 A Aguilar, A Borrell, P.J.H Reijnders (2002), "Geographical and temporal
variation in levels of organochlorine contaminants in marine mammals”, Marine
Environmental Research, 53, pp 425-452
19 Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (2000), Public
Health Statement for Polychlorinated Biphenyls (PCBs), Atlanta: GA, U.S
Department of health and human services, Public Health Service
20 Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (2000),
Toxicological profile for polychlorinated biphenyls (PCBs), Atlanta: GA, U.S
Department of health and human services, Public Health Service
Trang 7Luận văn Thạc sĩ Trần Thị Duyên
76
21 Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (2002),
Toxicological profile for DDT, DDD and DDE, Atlanta: GA, U.S Department
of health and human services, Public Health Service
22 Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) (2005),
Toxicological profile for alpha-, beta-, gamma-, and delta - hexachlorocyclohexane,
Atlanta: GA, U.S Department of health and human services, Public Health
Service
23 Canadian Council of Ministers of the Environment (2002), Canadian Sediment
Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life, Canadian Environmental
Quality Guidelines
24 D.D.MacDonald, C.G.Ingersoll, T.A.Berger (2000), “Development and
valuation of Consensus-Based Sediment Quality Guidelines for Freshwater
Ecosystems”, Arch Environ Contam Toxicol, 39, pp 20-31
25 DDT, http://en.wikipedia.org/wiki/DDT
26 Dang Duc Nhan, F.P Carvalho, Nguyen Manh Am, Nguyen Quoc Tuan,
Nguyen Thi Hai Yen, J.-P.Villeneuve, C Cattini (2001), “Chlorinated
pesticides and PCBs in sediments and molluscs from freshwater canals in the
Hanoi region”, Environmental Pollution, 112, pp 311-320
27 Dang Duc Nhan, Nguyen Manh Am, F.P Carvalho, J.P Villeneuve, C Cattini
(1999), “Organocholorine pesticides and PCBs along the coast of north
Vietnam”, The Science of the Total Environment 237/238, pp 363-371
28 Dang Duc Nhan, Nguyen Manh Am, Nguyen Chu Hoi, Luu Van Dieu,
F.P.Carvalho, J-P.Villeneuve, C Cattini (1998), “Organochlorine pesticides
and PCBs in the Red River Delta North Vietnam”, Marine Pollution Bulletin,
36(9), pp 742-749
29 Daniel A Abramowicz, Daniel R Olson (1995), “Accelerated biodegradation
of PCBs”, Chemtech, 25(7), pp 36-41
30 Dan Yang, Shihua Qi, Jiaquan Zhang, Chenxi Wu, Xinli Xing (2013),
“Organochlorine pesticides in soil, water and sediment along the Jinjiang
River mainstream to Quanzhou Bay, southeast China”, Ecotoxicology and
Environmental Safety, 89, pp 59-65
Trang 8Luận văn Thạc sĩ Trần Thị Duyên
77
31 Environment Canada (1998), "The Grasshopper Effect and Tracking Hazardous
Air Pollutants" The Science and the Environment Bulletin
32 Florian Thevenon, Luiz Felippe de Alencastro, Jean-Luc Loizeau, Thierry
Adatte, Dominique Grandjean, Walter Wildi, John Poté (2013), “A
high-resolution historical sediment record of nutrients, trace elements and
organochlorines (DDT and PCB) deposition in a drinking water reservoir
(Lake Brêt, Switzerland) points at local and regional pollutant sources”,
Chemosphere, 90, pp 2444-2452
33 Guo-liang Wang, Lu-ming Ma, Jian-hui Sun, Gan Zhang (2010), “Occurrence
and distribution of organochlorine pesticides (DDT and HCH) in sediments
from the middle and lower reaches of the Yellow River, China", Environ
Monit Assess, 168, pp 511-521
34 Huayun Yang, Shanshan Zhuo, Bin Xue, Chunlong Zhang, Weiping Liu
(2012), “Distribution, historical trends and inventories of polychlorinated
biphenyls in sediments from Yangtze River Estuary and adjacent East
China Sea”, Environmental Pollution, 169, pp 20-26
35 Jiaquan Zhang, Shihua Qi, Xinli Xing, Lingzhi Tan, Xiangyi Gong, Yuan
Zhang, Junpeng Zhang (2011), “Organochlorine pesticides (OCPs) in soils
and sediments, southeast China: A case study in Xinghua Bay”, Marine
Pollution Bulletin, 62, pp 1270-1275
36 John D Sivey, Cindy M Lee (2007), “Polychlorinated biphenyl contamination
trends in Lake Hartwell, South Carolina (USA): Sediment recovery profiles
spanning two decades”, Chemosphere, 66, pp 1821-1828
37 Kai Hsien Chi, Moo Been Chang, Shuh Ji Kao (2007), “Historical trends of
PCDD/Fs and dioxin-like PCBs in sediments buried in a reservoir in
Northern Taiwan”, Chemosphere, 68, pp 1733-1740
38 Karina S.B Miglioranza, Mariana Gonzalez, Paola M Ondarza, Valeria M
Shimabukuro, Federico I Isla, Gilberto Fillmann, Julia E Aizpún, Víctor J
Moreno (2013), “ Assessment of Argentinean Patagonia pollution: PBDEs,
OCPs and PCBs in different matrices from the Río Negro basin”, Science of
the Total Environment, 452-453, pp 275-285
Trang 9Luận văn Thạc sĩ Trần Thị Duyên
78
39 Lindane, http://en.wikipedia.org/wiki/1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane
40 Linxi Yuan, Shihua Qi, Xiaoguo Wu, Chenxi Wu, Xinli Xing, Xiangyi Gong
(2013), “Spatial and temporal variations of organochlorine pesticides
(OCPs) in water and sediments from Honghu Lake, China”, Journal of
Geochemical Exploration, 132, pp 181-187
41 Masao Kishida, Kiyoshi Imamura, Yasuaki Maeda, Tran Thi Ngoc Lan, Nguyen Thi
Phuong Thao, Pham Hung Viet (2007), “Distribution of Persistent Organic
Pollutants and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Sediment Samples from
Vietnam”, Journal of Health Science, 53(3), pp 291-301
42 Nguyen Hung Minh, Tu Binh Minh, Hisato Iwata, Natsuko Kajiwara, Tatsuya
Kunisue, Shin Takahashi, Pham Hung Viet, Bui Cach Tuyen, Shinsuke
Tanabe (2007), “Persistent Organic Pollutants in Sediments from Sai
Gon-Dong Nai River Basin, Vietnam: Levels and Temporal Trends”, Arch
Environ Contam Toxicol, 52, pp 458-465
43 Nguyen Hung Minh, Tu Binh Minh, Natsuko Kajiwara, Tatsuya Kunisue,
Hisato Iwata, Pham Hung Viet, Nguyen Phuc Cam Tu, Bui Cach Tuyen,
Shinsuke Tanabe (2007), “Pollution sources and occurrences of selected
persistent organic pollutants (POPs) in sediments of the Mekong River delta,
South Vietnam”, Chemosphere, 67, pp 1794-1801
44 Oya S Okay, Burak Karacık, B Henkelmann, Karl Werner Schramm (2011),
“Distribution of organochlorine pesticides in sediments and mussels from the
Istanbul Strait ”, Environ Monit Assess, 176, pp 51-65
45 Pham Manh Hoai, Nguyen Thuy Ngoc, Nguyen Hung Minh, Pham Hung
Viet, Michael Berg, Alfredo C Alder, Walter Gige (2010), “Recent levels of
organochlorine pesticides and polychlorinated biphenyls in sediments of the
sewer system in Hanoi, Vietnam”, Environmental Pollution, 158, pp
913-920
46 Pim De Voogt (1991), “Polychlorinated biphenyls in the environment”, Journal
of Chromatography, 595, pp 1-43
47 Polychlorinated biphenyl, http://en.wikipedia.org/wiki/Polychlorbiphenyl
48 Polychlorinated Biphenyls (PCBs), http://www.epa.gov/pcb/chemical and
Trang 10Luận văn Thạc sĩ Trần Thị Duyên
79
physical information.html
49 Rainer Gotz, Otto-Heinrich Bauer, Peter Friesel, Thomas Herrmann, Eckard
Jantzen, Manfred Kutzke, Raimund Lauer, Olaf Paepke, Klaus Roch, Udo
Rohweder, Rene Schwartz, Susanne Sievers, Burkhard Stachel (2007),
Vertical profile of PCDD/Fs, dioxin-like PCBs, other PCBs, PAHs,
chlorobenzenes, DDX, HCHs, organotin compounds and chlorinated ethers
in dated sediment/soil cores from flood-plains of the river Elbe, Germany”,
Chemosphere, 67, pp 592-603
50 Rawn, D.F.K., Lockhart, W.L., Wilkinson, P., Savoie, D.A., Rosenberg, G.B.,
Muir, D.C.G., (2001) “Historical contamination of Yukon Lake sediments by
PCBs and organochlorine pesticides: influence of local sources and watershed
characteristics”, Sci Total Environ, 280, pp 17-37
51 Rongbing Zhou, Lizhong Zhu, Kun Yang, Yuyun Chen (2006), “Distribution of
organochlorine pesticides in surface water and sediments from Qiantang River,
East China”, Journal of Hazardous Materials, A137, pp 68-75
52 Sang Hee Hong, Narayanan Kannan, Yongnu Jin, Jong Ho Won, Gi Myung
Han, Won Joon Shim (2010), “Temporal trend, spatial distribution, and
terrestrial sources of PBDEs and PCBs in Masan Bay, Korea”, Marine
Pollution Bulletin, 60, pp 1836-1841
53 Silvia Giuliani, Rossano Piazza, Luca Giorgio Bellucci, Nguyen Huu Cu,
Marco Vecchiato, Stefania Romano, Cristian Mugnai, Dang Hoai Nhon,
Mauro Frignan (2011), “PCBs in Central Vietnam coastal lagoons: Levels
and trends in dynamic environments”, Marine Pollution Bulletin, 62, pp
1013-1024
54 Sinh N.N., Thuy L.T.B., Kinh N.K., Thang L.B., (1999) “The persistent organic
pollutants and their management in Vietnam In: Proceedings of the Regional
Workshop on the Management of Persistent Organic Pollutant, POPs”, United
Nations Environment Programme, Hanoi, Vietnam, pp 385- 406
55 S.K Sahu, P.Y Ajmal, G.G Pandit, V.D Puranik (2009), “Vertical distribution
of polychlorinated biphenyl congeners in sediment core from Thane Creek
area of Mumbai, India”, Journal of Hazardous Materials, 164, pp