Đánh giá mức độ ô nhiễm BTEX trong không khí khu vực dân cư thuộc quận Hai Bà Trưng, Thành phố Hà Nội

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTEX : Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen : Benzen, Toluen, Xylen : Bảo vệ môi trường : Detectơ cộng kết điện tử Electron capture detector : Detectơ ion hóa ngọn lửa

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Công Tập

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BTEX TRONG KHÔNG KHÍ KHU VỰC DÂN CƯ THUỘC QUẬN HAI BÀ TRƯNG, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội 2015

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BTEX TRONG KHÔNG KHÍ KHU VỰC DÂN CƯ THUỘC QUẬN HAI BÀ TRƯNG, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐỖ QUANG HUY

TS ĐỖ TRẦN HẢI

Hà Nội 2015

Trang 3

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1.TỔNG QUAN 3

1.1 Tính chất hóa lý của BTEX 3

1.2 Nguồn phát sinh BTEX trong môi trường 4

1.3 Hình thái và chuyển hóa của BTEX trong môi trường 6

1.3.1 Benzen 6

1.3.2 Toluen 7

1.3.3 Etylbenzen 7

1.3.4 Xylen 7

1.4 Tác động của BTEX đến môi trường 8

1.5 Tác động của BTEX đến sức khỏe con người 8

1.5.1 Benzen 9

1.5.2 Toluen 10

1.5.3 Etylbenzen 12

1.5.4 Xylen 14

1.6 Các phương pháp lấy mẫu và định lượng BTEX trong không khí 15

1.7 Tình hình nghiên cứu BTEX ở trên Thế giới và Việt Nam 18

1.7.1 Tình hình nghiên cứu BTEX ở một số quốc gia trên Thế giới 18

1.7.2 Tình hình nghiên cứu BTEX ở Việt Nam 20

1.8 Đánh giá rủi ro môi trường của BTEX 22

1.8.1 Xác định nguy cơ gây hại 22

1.8.2 Đánh giá liều lượng đáp ứng 22

1.8.3 Đánh giá nguy cơ phơi nhiễm 22

1.8.4 Mô tả đặc tính rủi ro 22

1.9 Tổng quan về quận Hai Bà Trưng 25

1.9.1 Vị trí địa lý 25

1.9.2 Địa hình 27

1.9.3 Khí hậu 27

1.9.4 Đặc điểm giao thông 27

Chương 2.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1 Đối tượng nghiên cứu 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

Trang 4

2.2.1 Phương pháp lấy mẫu tại hiện trường 29

2.2.2 Phương pháp vận chuyển và bảo quản mẫu 34

2.2.3 Phương pháp phân tích sắc ký khí xác định BTEX 34

2.2.4 Thực nghiệm 36

2.2.5 Phương pháp phỏng vấn 40

2.2.6 Đánh giá rủi ro sức khỏe tiềm năng 40

Chương 3.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Thể tích mẫu quy đổi theo điều kiện chuẩn 41

3.1.1 Thể tích lấy mẫu tại nút giao thông Đại La - Minh Khai ở vị trí T1, T2 quy đổi theo điều kiện chuẩn 43

3.1.2 Thể tích lấy mẫu tại nút giao thông Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân ở vị trí T3, T4 quy đổi theo điều kiện chuẩn 43

3.1.3 Thể tích lấy mẫu tại nút giao thông Trần Khát Chân - Kim Ngưu ở vị trí T1, T2 quy đổi theo điều kiện chuẩn 43

3.2 Nồng độ BTEX tại các vị trí nghiên cứu 41

3.2.1 Nồng độ BTEX trong không khí tại khu vực nút giao thông Đại La - Minh Khai 43

3.2.2 Nồng độ BTEX trong không khí tại khu vực nút giao thông Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân 44

3.2.3 Nồng độ BTEX trong không khí tại khu vực nút giao thông Trần Khát Chân - Kim Ngưu 45

3.3 Đặc điểm ô nhiễm các chất BTEX trong không khí khu vực nghiên cứu 46

3.3.1 Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo thời gian 46

3.3.2 Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo không gian 53

3.4 Đánh giá nguy cơ rủi ro sức khỏe tiềm năng 55

3.5 Kết quả phỏng vấn tình hình sức khỏe người dân 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 67

Trang 5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Tính chất vật lý của BTEX 4

Bảng 2 Các thiết bị và dụng cụ lấy mẫu khí 16

Bảng 3 Các loại pha rắn dùng để hấp phụ BTEX 16

Bảng 4 So sánh hai phương pháp giải hấp nhiệt và giải hấp bằng dung môi 17

Bảng 5 Các nghiên cứu BTEX ở một số thành phố trên Thế giới 19

Bảng 6 Kết quả quan trắc BTEX ở một số thành phố trên Thế giới 20

Bảng 7 Nồng độ trung bình BTEX tại các vị trí quan trắc ở TPHCM 20

Bảng 8 Nồng độ trung bình, thấp nhất, cao nhất của BTEX bên đường ở Hà Nội tháng 11-12 năm 2004 (µg/m3) 21

Bảng 9 Nồng độ trung bình của BTEX ở giờ cao điểm và thấp điểm ngày trong tuần và cuối tuần 21

Bảng 10 Thông số lấy mẫu tại điểm T1, T2 nút giao thông Đại La lấy ngày 01/10 và ngày 11/10 31

Bảng 11 Thông số lấy mẫu tại điểm T3, T4 nút giao thông Đại Cồ Việt lấy ngày 06/10 và ngày 12/10 33

Bảng 12 Thông số lấy mẫu tại điểm T5, T6 nút giao thông Trần Khát Chân lấy ngày 09/10 và ngày 11/10 33

Bảng 13 Quy đổi đơn vị BTEX từ ppm sang mg/m3 38

Bảng 14 Nồng độ BTEX trong mẫu chuẩn 38

Bảng 15 Các phương trình định lượng BTEX trên GC/FID 38

Bảng 16 Định lượng nguy cơ gây ung thư và nồng độ tham chiếu 39

Bảng 17 Thể tích mẫu lấy tại các vị trí T1 và T2 nút giao thông Đại La ngày 01/10 và 11/10 được quy đổi về thể tích ở điều kiện chuẩn 40

Bảng 18 Thể tích mẫu lấy tại các vị trí T3, T4 nút giao thông Đại Cồ Việt ngày 06/10 và 12/10 được quy đổi về thể tích ở điều kiện chuẩn 40

Bảng 19 Thể tích mẫu lấy tại các vị trí T5, T6 nút giao thông Trần Khát Chân ngày 09/10 và 11/10 được quy đổi về thể tích ở điều kiện chuẩn 41

Trang 6

Bảng 20 Kết quả xác định nồng độ BTEX tại khu vực nút giao thông Đại

La - Minh Khai theo giờ tại vị trí T1, T2 43

Bảng 21 Kết quả xác định nồng độ BTEX tại khu vực nút giao thông Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân theo giờ tại vị trí T3, T4 44

Bảng 22 Kết quả xác định nồng độ BTEX tại khu vực nút giao thông Chần Khát Chân - Kim Ngưu theo giờ tại vị trí T5, T6 45

Bảng 23 Nồng độ trung bình của BTEX tại giờ cao điểm và giờ thấp điểm vào ngày trong tuần và cuối tuần tại vị trí T1, T2 48

Bảng 26 Nồng độ trung bình của BTEX tại các nút giao thông 52

Bảng 27 Các giá trị sử dụng cho đánh giá phơi nhiễm ước tính 56

Bảng 28 Đánh giá rủi ro tiềm năng cho BTEX 57

Bảng 29 Tình hình bệnh tật theo nhóm tuổi 59

Bảng 30 Tình hình bệnh tật theo nhóm khoảng cách 59

Trang 7

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 Công thức cấu tạo của BTEX 3

Hình 2 Hình thái và chuyển hóa của benzen trong không khí 6

Hình 3 Phản ứng tạo gốc tự do của toluen với các chất ô nhiễm khác trong không khí 8

Hình 4 Sự vận chuyển của BTEX trong cơ thể người 9

Hình 5 Sự chuyển hóa của toluen trong cơ thể người và động vật 11

Hình 6 Sự chuyển hóa của etylbezen trong cơ thể người và động vật 13

Hình 7 Sự chuyển hóa xylen trong cơ thể người 15

Hình 8 Cột hấp phụ Micro Packed Injector (MPI) 17

Hình 9 Hệ thống giải hấp nhiệt 18

Hình 10 Thiết bị lấy mẫu khí MP-30 Minipump 29

Hình 11 Sơ đồ các vị trí lấy mẫu BTEX ở quận Hai Bà Trưng 30

Hình 12 Các ống hấp phụ BTEX đưa về phòng thí nghiệm 34

Hình 13 Bình khí chuẩn BTEX nồng độ 10 ppm 38

Hình 14 Đường ngoại chuẩn của etylbenzen 39

Hình 15 Biểu đồ diễn biến nồng độ BTEX ngày 01/10/2014 tại vị trí T1 46

Hình 21 Diễn biến nồng độ BTEX theo thời gian 51

Hình 22 Nồng độ trung bình của BTEX so sánh với QCVN theo khoảng cách vị trí T1, T2 54

Hình 23 Nồng độ trung bình của BTEX so sánh với QCVN theo khoảng cách vị trí T3, T4 54

Trang 8

Hình 24 Nồng độ trung bình của BTEX so sánh với QCVN theo khoảng

cách vị trí T5, T6 54 Hình 25 Đường ngoại chuẩn của BTEX 67 Hình 26 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 01/10/2014 tại

vị trí T1 trong máy GC-FID 68 Hình 27 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 tại

vị trí T1 trong máy GC-FID 68 Hình 28 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 7h-9h ngày 06/10/2014 tại vị

trí T3 trong máy GC-FID 68 Hình 29 Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 11h-13h ngày 06/10/2014 tại

vị trí T5 trong máy GC-FID 69 Hình 34 Các vị trí lấy mẫu BTEX 77 Hình 35 Phân tích mẫu BTEX 78

Trang 9

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTEX

: Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen

: Benzen, Toluen, Xylen

: Bảo vệ môi trường

: Detectơ cộng kết điện tử (Electron capture detector)

: Detectơ ion hóa ngọn lửa (Flame ionization detector)

: Hệ thống sắc kí khí (Gas Chromatography)

: Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế

(International Agency for Cancer Research)

: Liều lượng trung bình tiếp nhận hàng ngày nhận trong thời gian sống (Lifetime Average Daily Dose)

: Viện Quốc gia về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp

(National Institue for Occupational Satefy and Health)

: Quy chuẩn Việt Nam

: Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ

(United States Environmental Protection Agency)

: Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatle organic compounds)

: Tổ chức y tế Thế giới (World Health Organization)

Trang 10

LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Đỗ Quang Huy, Giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên -Đại học Quốc gia Hà Nội, TS Đỗ Trần Hải, Viện trưởng Viện nghiên cứu Khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ

em trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ths Thái Hà Vinh, Trưởng phòng Giám sát và Phân tích môi trường, Trạm Quan trắc và Phân tích môi trường lao động đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được thực tập tại Viện và giúp đỡ

em trong quá trình thực hiện luận văn

Em xin cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã dành tâm huyết truyền đạt kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Xin cảm ơn bạn bè, người thân trong gia đình đã giúp đỡ, động viên

em hoàn thành tốt nhất khóa học tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Hà Nội, tháng 08/2015 Học viên cao học

Trang 11

MỞ ĐẦU

Ô nhiễm không khí đang là một thách thức lớn mà chúng ta phải đối mặt trong thiên niên kỷ này Con người gây ô nhiễm môi trường không khí bằng các nguồn cơ bản: do các hoạt động công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải và các hoạt động sống khác của con người, do hoạt động của các vi sinh vật Trong

đó nguồn ô nhiễm không khí do giao thông vận tải đang có xu hướng gia tăng và đóng vai trò khá lớn, nhất là tại các đô thị [5]

Hà Nội là thành phố lớn thứ hai của cả nước, trong những năm qua, cùng với sự gia tăng dân số là sự bùng nổ số lượng các phương tiện giao thông cơ giới đường bộ Tại Hà Nội tốc độ gia tăng số lượng phương tiện giao thông cơ giới hàng năm là gần 20%, vượt quá sự đáp ứng về cơ sở hạ tầng đường giao thông Chất lượng không khí ở Hà Nội đang ngày càng xấu do sự gia tăng của dân số, khu công nghiệp và các nguồn khí thải từ các khu dân cư Trong đó, khí thải giao thông là nguyên nhân chủ yếu gây ra ô nhiễm không khí tại Hà Nội [5]

Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, khí thải từ các loại xe

cơ giới là nguồn gây ô nhiễm không khí lớn nhất và nguy hại nhất tại các đô thị Những yếu tố gây ô nhiễm môi trường không khí do phương tiện giao thông cơ giới đường bộ chủ yếu là: bụi, SO2, CO2, CO, NOx, VOCs, CxHy, , trong đó có một số thành phần gây nguy hại cho sức khỏe và môi trường như: benzen, toluen, etylbenzen, xylen, gọi tắt là BTEX BTEX có mặt trong không khí chủ yếu là từ khí thải của các động cơ đốt trong dùng trong các phương tiện giao thông vận tải Con người bị phơi nhiễm BTEX thì sẽ biểu hiện gây kích thích cho

da và các giác quan, gây suy yếu hệ thần kinh trung ương và ảnh hưởng đến gan, thận và máu Theo Tổ chức Bảo vệ Môi trường của Mỹ (USEPA), mặc dù cơ chế tác động của benzen đối với sức khỏe cộng đồng chưa rõ ràng nhưng benzen có liên quan đến việc làm tăng tỷ lệ mắc bệnh bạch cầu và khối u ở người

Với tốc độ gia tăng dân số và phương tiện giao thông cơ giới tại Hà Nội như hiện nay sẽ làm cho môi trường không khí tại đây ngày càng ô nhiễm trầm trọng đe dọa đến sức khỏe người dân Vì vậy, việc xác định BTEX trong không

Trang 12

khí, đánh giá ô nhiễm BTEX ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, từ đó đề xuất giải pháp nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm không khí là những việc làm cần thiết

Trong những năm qua đã có nhiều nhà khoa học, nhiều công trình nghiên cứu, phân tích xác định thành phần, hàm lượng của các chất ô nhiễm trong môi trường không khí, nhưng các dung môi hữu cơ nới chung và BTEX nói riêng vẫn chưa được quan tâm đúng mức Để đóng góp vào hướng nghiên cứu trên, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Đánh giá mức độ ô nhiễm BTEX trong không khí khu vực dân cư thuộc quận Hai Bà Trưng, Thành phố Hà Nội”

Nội dung nghiên cứu gồm:

- Nghiên cứu lấy mẫu và phân tích xác định nồng độ BTEX trong các mẫu không khí lấy ở ba nút giao thông chính thuộc quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội (nút giao thông là điểm giao giữa các tuyến phố Đại La - Minh Khai, Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân và Trần Khát Chân - Lò Đúc)

- Sử dụng số liệu nồng độ BTEX đã xác định được để đánh giá mức độ ô nhiễm BTEX trong không khí tại nút giao thông và trong khu vực sinh sống của người dân xung quanh các nút giao thông này

- Dựa vào nồng độ BTEX đã xác định để tính toán đánh giá nguy cơ rủi

ro của BTEX đối với sức khỏe người dân sống trong khu vực này

- Trên cơ sở thống kê bệnh tật của người dân sống trong khu vực xung quanh ba nút giao thông nghiên cứu thông qua phỏng vấn xác định sự tồn tại của nhóm các bệnh tật có nguy cơ gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dân sống trong vùng nghiên cứu

Trang 13

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tính chất hóa lý của BTEX

BTEX là cụm từ viết tắt của benzen, toluen, etylbenzen, xylen BTEX có trong thành phần của nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong BTEX phát tán ra không khí có trong khói thải của động cơ xe và từ các bình chứa nhiên liệu BTEX là những chất nguy hiểm tham gia vào các phản ứng quang hoá và tạo ra các sản phẩm phụ như là ozon, peroxyaxetyl nitrat, các gốc tự do và nitơ oxit Theo các nghiên cứu độc học, BTEX là các hợp chất kích thích và gây hại cho

hệ thần kinh

Phân tử BTEX có chứa một vòng thơm, hình 1 [2]

Benzen Toluen Etylbenzen o,m,p-Xylen

Hình 1 Công thức cấu tạo của BTEX

Benzen là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy, ít tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ, được sử dụng làm dung môi trong công nghiệp [20]

Toluen là chất lỏng trong suốt, không màu, có mùi gần giống benzen, không tan trong nước, rất dễ cháy Toluen được ứng dụng trong sản xuất sơn, pha loãng sơn, nước làm bóng móng tay, sơn mài, keo dính, cao su, in ấn, thuộc

da, dùng làm dung môi hoà tan nhiều loại vật liệu [21]

Etylbenzen là chất lỏng, không màu, có mùi giống xăng dầu, bay hơi ở nhiệt độ thường, dễ cháy nổ [13]

Xylen là chất lỏng không màu, mùi đặc biệt của dung môi thơm, không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực, dễ cháy Xylen được ứng dụng làm dung môi trong ngành in, cao su, công nghiệp da, pha loãng sơn, vecni, công nghiệp xơ tổng hợp, thành phần trong lớp phủ ngoài của vải và giấy [14] Có ba đồng phân của xylen trong đó các nhóm metyl khác nhau trên vòng

Trang 14

benzen gồm: octho-xylen, meta-xylen và para-xylen (o,m,p-xylen) Xylen còn được gọi là xylol hoặc dimetylbenzen Xylen chủ yếu là một hóa chất tổng hợp Tính chất vật lý của BTEX được trình bày trong bảng 1 [6], [11]

Ghi chú: “-”: không có số liệu

1.2 Nguồn phát sinh BTEX trong môi trường

- Nguồn tự nhiên

Trang 15

Benzen được phát hiện và phân lập từ hắc ín từ những năm 1800, phát thải khí từ núi lửa, cháy rừng cũng góp phần đáng kể benzen vào môi trường Benzen có trong dầu thô, xăng dầu và khối thuốc lá [20]

Toluen phát sinh trong tự nhiên từ dầu thô và cây tolu [21]

Etylbenzen trong tự nhiên được tìm thấy có trong dầu thô [13]

Xylen trong tự nhiên có trong dầu mỏ, nhựa than đá và hình thành trong quá trình cháy rừng ở mức độ nhỏ [14]

- Nguồn nhân tạo

Benzen được tạo ra chủ yếu từ dầu mỏ, được sử dụng trong công nghệ sản xuất một số loại cao su, dầu nhờn, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc bảo vệ thực vật Benzen hiện diện trong không khí là do đốt than đá, dầu, khí thải từ phương tiện giao thông, các trạm xăng và khói thuốc lá [20] Khói thải của các phương tiện giao thông được ước tính là nguồn phát thải benzen nhân tạo lớn nhất trên thế giới Khói thuốc lá cũng là nguồn cung cấp benzen đáng kể Trung bình 1 điếu thuốc lá thải ra từ 6-73 µg benzen [4] Benzen được tìm thấy ở những gia đình có người hút thuốc lá là 16µg/m3 cao hơn tại những gia đình không có người hút thuốc lá là 9,2 µg/m3 Lượng benzen tại những nơi tập trung người hút thuốc lá như là các quầy bar ở Mỹ có thể từ 26 đến 36 µg/m3 [4]

Toluen được thêm vào trong quá trình sản xuất xăng dầu và các nhiên liệu khác từ dầu thô, quá trình sản xuất than cốc từ than đá và là một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất styren Toluen được dùng làm chất pha loãng sơn, đánh bóng móng tay, sơn mài, chất kết dính, cao su và trong một số quy trình in ấn và thuộc da sơn Toluen nhiễm vào nguồn nước mặt và nước ngầm do sự cố tràn dầu, rò rỉ kho dung môi, rò rỉ từ các bể chứa xăng dầu ở các trạm xăng dầu [21]

Một số quốc gia sản xuất etylbenzen như Mỹ, Trung Quốc, Etylbenzen ứng dụng trong sản xuất styrene dùng làm monome để sản xuất nhựa polystyren,

nó được tổng hợp từ benzen và etylen với xúc tác axit Một số sản phẩm có chứa etylbenzen: xăng dầu, sơn, mực, thuốc bảo vệ thực vật, vani, thuốc lá, Khí thải từ phương tiện giao thông cũng là nguồn đóng góp etylbenzen vào không khí [13]

Xylen phát sinh trong môi trường từ sản xuất công nghiệp: làm bao bì, đóng tàu, các ngành sản xuất có sử dụng xylen Một lượng khá lớn xylen vào môi trường do sự rò rỉ của các kho chứa và bãi chôn chất thải công nhiệp Một

Trang 16

lượng nhỏ trong nhiên liệu dùng cho máy bay và xăng dầu Khí thải do phương tiện giao thông cũng đóng góp một lượng xylen trong môi trường không khí [14]

1.3 Hình thái và chuyển hóa của BTEX trong môi trường

1.3.1 Benzen

Benzen trong nước và đất phân hủy chậm, ít tan trong nước, có thể đi qua lớp đất vào nước ngầm Benzen từ bề mặt nước và đất có thể bốc hơi vào trong không khí Khi ở trong không khí, benzen phản ứng với các chất khác và phân hủy trong vòng vài ngày Benzen trong không khí có thể lắng đọng trở lại bề mặt đất do mưa hoặc tuyết Trong môi trường, benzen không tích tụ trong thực vật

Benzen qua một số biến đổi và chuyển hóa bởi các phản ứng khác nhau trong môi trường [20] Các sản phẩm biến đổi trong môi trường không khí được thể hiện trong hình 2:

Hình 2 Hình thái và chuyển hóa của benzen trong không khí

Benzen trong không khí chủ yếu tồn tại ở giai đoạn bay hơi Quá trình chuyển hóa chủ yếu của benzen là phản ứng của nó với gốc hydroxyl khí quyển Benzen cũng có thể phản ứng với các gốc oxy hóa khác trong khí quyển như gốc nitrat và ozon, tuy nhiên tỷ lệ chuyển hóa được coi như không đáng kể so với tốc độ phản ứng với gốc hydroxyl Sự quang hóa của benzen trong nitơ dioxit trong hệ thống không khí hình thành phenol, nitro benzen, glyoxal, fomandehit,

Trang 17

andehit maleic Trong sự hiện diện của NOx và SO2 tỷ lệ chuyển hóa quang hóa của benzen trong pha khí là lớn hơn so với chỉ có không khí Các sản phẩm của benzen với NOx như: NO, o-; p-nitrophenol và 2,4-; 2,6-dinitrophenol có thể ảnh hưởng tiêu cực với sức khỏe con người Tuy nhiên các sản phẩm này thời gian tồn tại trong không khí tương đối ngắn Sự quang phân trực tiếp của benzen trong không khí là ít có khả năng bởi không khí có thể lọc ra bước sóng ánh sáng <290 nm và benzen không hấp thụ bước sóng >260 nm [20]

1.3.2 Toluen

Toluen trong nước và đất bay hơi vào trong không khí hoặc bị phân hủy thành những chất khác Toluen có thể tích tụ sinh học trong cá, sò, thực vật và động vật sống trong nước có nhiễm toluen Tuy nhiên, toluen không tích tụ đến hàm lượng cao vì hầu hết các loài động vật có thể chuyển hóa nó thành những hợp chất khác và bài tiết ra ngoài [21]

Toluen trong khí quyển bị phân hủy nhanh bởi phản ứng với các gốc hydroxyl, quá trình phân chia hình thành các hydrocacbon đơn giản Toluen cũng bị oxy hóa bởi phản ứng với NO, oxy và ozon, nhưng tỷ lệ các phản ứng này với cường độ thấp hơn so với gốc hydroxyl [21]

1.3.3 Etylbenzen

Etylbenzen thường được tìm thấy trong không khí Etylbenzen từ đất và nước dễ dàng đi vào không khí hoặc nhiễm vào nguồn nước ngầm Trong không khí etylbenzen bị phá vỡ trong vòng chưa đầy ba ngày dưới tác động của ánh sáng mặt trời Trong nước mặt (như sông ngòi và đại dương), etylbenzen sẽ bị phá vỡ và tạo phản ứng với một số chất khác hiện diện trong nước Trong đất, etylbenzen sẽ bị phân hủy bởi vi sinh vật trong đất [13]

1.3.4 Xylen

Hầu hết lượng xylen trong đất và nước (ngoại trừ nước ngầm) dễ bị bay hơi vào không khí, sau đó dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời sẽ bị phân hủy và kết kợp với các hóa chất có hại khác Chính vì lí do này, xylen ít khi được tìm thấy trong lớp đất mặt và nước mặt trừ khi nguồn thải liên tục thải ra mà xylen chưa kịp phân hủy

Trang 18

Một lượng nhỏ xylen sẽ nhiễm vào thực vật, cá và chim Xylen trong lớp đất mặt có thể ngấm vào đất và di chuyển vào tầng nước ngầm Xylen có thể tồn tại trong nước ngầm một tháng trước khi phân hủy [14]

1.4 Tác động của BTEX đến môi trường

BTEX là các hợp chất dễ bay hơi nên dễ phát tán trong không khí Ở nồng

độ cho phép, BTEX không gây hại cho môi trường, nhưng ở nồng độ cao sẽ gây ra những tác động đáng kể đến môi trường Nếu BTEX đi vào môi trường do đổ vở hoặc rò rỉ từ các thùng chứa sẽ gây hại đến hệ sinh thái BTEX hiện diện trong không khí sẽ phản ứng với một số chất ô nhiễm khác làm tăng tính độc hại đối với môi trường Đặc biệt, BTEX có liên quan đến việc hình thành ozon (là chất oxy hóa mạnh tạo ra nhiều chất ô nhiễm khác) làm tăng hàm lượng ozon trong không khí, tham gia các phản ứng quang hóa hình thành sương mù quang hóa Ngoài ra, trong không khí BTEX còn tham gia phản ứng tạo gốc tự do, hình 3 [10]:

Hình 3 Phản ứng tạo gốc tự do của Toluen với các chất ô nhiễm khác

trong không khí

1.5 Tác động của BTEX đến sức khỏe con người

Con người tiếp xúc với BTEX có thể do ăn uống (nước nhiễm BTEX), hít phải (tiếp xúc với BTEX trong không khí), hoặc hấp thụ qua da Phơi nhiễm cấp tính với mức độ cao của xăng dầu và các thành phần có chứa BTEX tác động lên da và kích thích giác quan, hệ thần kinh trung ương và những ảnh hưởng đến

hệ hô hấp Tiếp xúc kéo dài các hợp chất này có tác dụng tương tự như với gan , thận và hệ thống máu Hình 4 sự vận chuyển BTEX trong cơ thể người hình 4 [13], [14], [20], [21]

Trang 19

Hình 4 Sự vận chuyển của BTEX trong cơ thể người

1.5.1 Benzen

Mọi người đều bị phơi nhiễm một lượng nhỏ benzen mỗi ngày từ môi trường, nơi làm việc, ở nhà Benzen có thể bị nhiễm vào cơ thể do hít thở không khí có chứa benzen, ăn uống thực phẩm có nhiễm benzen Nguồn chính gây phơi nhiễm benzen là khói thuốc lá, các trạm xăng, bình chứa nhiên liệu của các phương tiện giao thông, khí thải từ phương tiện giao thông và khí thải công nghiệp Một người hút thuốc lá (32 điếu thuốc/ ngày) sẽ bị nhiễm 1,8 mg benzen/ngày [4] Những người sống gần các nhà máy lọc dầu, sản xuất hóa dầu, sản xuất khí đốt có khả năng bị phơi nhiễm cao Mức độ bị phơi nhiễm benzen qua đường thực phẩm, thức uống, nước uống không cao bằng đường không khí Những người bị phơi nhiễm benzen ở nồng độ cao thường là những người làm việc trong ngành công nghiệp sản xuất hoặc sử dụng benzen như: công nhân sản xuất cao su, giày, hóa chất, khí đốt, [20]

Benzen xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa và da Khi bị phơi nhiễm benzen ở liều lượng cao trong không khí, khoảng phân nữa hàm lượng benzen do hít vào sẽ qua màng phổi và đi vào máu Khi bị phơi nhiễm benzen ở liều lượng cao trong thực phẩm và thức uống, hầu hết lượng benzen

Trang 20

này sẽ đi theo đường tiêu hóa vào máu Chỉ một lượng nhỏ benzen đi qua da và vào máu trong quá trình da tiếp xúc với benzen hoặc sản phẩm có chứa benzen Trong máu, benzen di chuyển khắp cơ thể và tích tụ trong tủy xương và mỡ Trong gan và tủy xương, benzen bị chuyển hóa thành các dẫn xuất như là phenol, muconic axit, S-phenyl-N-acethyl cysteine (PhAC) Hầu như chúng ta

có thể tìm thấy các chất chuyển hóa này trong nước tiểu của người bị nhiễm sau khi bị phơi nhiễm trong vòng 48 giờ Phơi nhiễm benzen trong không khí trong khoảng thời gian 5-10 phút ở liều lượng 10.000-20.000 ppm sẽ bị tử vong và ở liều lượng 700-3.000 ppm sẽ bị đờ đẫn, chóng mặt, tim đập nhanh, nhức đầu, run, bấn loạn hoặc bất tỉnh Trong hầu hết các trường hợp, các triệu chứng trên sẽ mất đi sau một thời gian dài không bị phơi nhiễm và hít thở không khí trong lành [20]

Benzen tiếp xúc da gây bỏng đỏ và đau rát, văng vào mắt gây kích ứng và gây hại cho giác mạc Những người hít thở benzen trong thời gian dài có thể bị gây tác hại cho mô, sự hình thành tế bào máu và đặc biệt là xương tủy Những ảnh hưởng này phá vỡ quá trình sản xuất máu bình thường và giảm một số thành phần quan trọng trong máu Lượng hồng cầu giảm gây ra bệnh thiếu máu, bị chảy máu quá mức Quá trình sản xuất máu có thể trở lại bình thường sau khi ngưng phơi nhiễm benzen Phơi nhiễm benzen quá mức có thể gây hại cho hệ thống miễn dịch, làm tăng khả năng nhiễm trùng và giảm khả năng phòng chống bệnh ung thư Phơi nhiễm benzen thời gian dài có thể gây ung thư những bộ phận hình thành máu còn gọi là bệnh bạch cầu Việc phơi nhiễm benzen có liên quan đến sự phát triển của một loại bệnh ung thư gọi là ung thư tủy cấp Cả hai

tổ chức quốc tế nghiên cứu ung thư (IACR) và USEPA đã xác nhận benzen là chất gây ung thư đối với con người [20]

Phơi nhiễm benzen có thể gây hại cho bộ phận sinh sản Một số phụ nữ làm việc trong môi trường có nồng độ benzen cao khi kiểm tra sức khỏe kết quả cho thấy sự giảm kích cỡ buồng trứng Ngoài ra, phơi nhiễm benzen còn ảnh hưởng thai nhi ở phụ nữ mang thai và khả năng làm cha ở nam giới Tuy nhiên ngưỡng gây hại và cơ chế gây hại thì chưa biết [20]

1.5.2 Toluen

Con người có thể bị phơi nhiễm toluen từ nhiều nguồn như nước uống, thực phẩm, không khí, những sản phẩm tiêu dùng có chứa toluen, hít thở không khí trong môi trường làm việc, hít mùi từ keo và dung môi sử dụng Khí thải thử

Trang 21

động cơ xe cũng đóng góp một lượng toluen đáng kể vào không khí Những người tiếp xúc với xăng dầu, dầu lửa, sơn, sơn mài có rủi ro phơi nhiễm cao nhất Do toluen là một dung môi thường được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng nên chúng ta có thể bị phơi nhiễm kể cả ở trong nhà và ngoài trời khi sử dụng xăng dầu, chất làm bóng móng tay, mỹ phẩm, cao su, xi măng, sơn, chất tẩy rửa sơn, phẩm màu, thuốc nhuộm, mực in, chất làm sạch bộ chế hòa khí, chất pha loãng trong sơn mài Những người hút thuốc lá cũng bị nhiễm một lượng nhỏ toluen trong khói thuốc Một người hút một gói thuốc lá/ngày sẽ bị nhiễm 1000 µg toluen Một người làm việc ở nơi có sử dụng toluen, nếu nồng

độ trung bình trong không khí là 50 ppm, người đó sẽ bị nhiễm 1000 mg/ngày với tốc độ hít thở bình thường [21]

Toluen xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa, da và vào máu Quá trình chuyển hóa toluen trong cơ thể người và động vật nêu trong hình 5 [21]:

Hình 5 Sự chuyển hóa của toluen trong cơ thể người và động vật

Trang 22

- Đường hô hấp: nhiệt độ không khí càng cao toluen càng dễ bay hơi, khả năng cơ thể hấp thụ càng nhiều nên càng dễ bị nhiễm độc

- Đường miệng: đau đầu, buồn nôn, viêm dạ dày, hôn mê,… tùy theo lượng toluen nuốt vào

- Đường da: Toluen có thể hoà tan lớp mỡ bảo vệ da gây tác dụng cục bộ

- Đường mắt: gây tổn thương do tiếp xúc

Tóm lại, toluen tác động mạnh nhất lên hệ thần kinh trung ương, gan, thận, da,…

- Nhiễm độc cấp tính: khả năng gây mê và nhiễm độc thần kinh là nguy

cơ chính của toluen

- Tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ toluen quá cao có thể bị nhức đầu, buồn nôn, chóng mặt, hôn mê, khó thở, mạch yếu, suy thoái hệ thần kinh như mệt mỏi, giảm ý thức, nhầm lẫn, loạn nhịp tim, có thể tử vong do ngừng hô hấp

- Tiếp xúc với toluen còn có thể bị kích ứng mắt và đường hô hấp gây ho, đau ngực, khó thở hoặc hôn mê, có thể bị tổn thương giác mạc

- Nếu người mẹ bị phơi nhiễm toluen trong suốt thời gian dài mang thai thì trẻ em sinh ra sẽ bị ảnh hưởng hệ thần kinh và chậm phát triển

Những nghiên cứu hiện nay trên người và động vật cho thấy toluen không phải là chất gây ung thư như benzen, nhưng ở nồng độ 4000 ppm trong không khí có thể gây tử vong [21]

1.5.3 Etylbenzen

Con người có thể phơi nhiễm etylbenzen từ đường hô hấp, tiêu hóa và da

- Nhiễm từ không khí: những người sống ở các thành phố hoặc gần các nhà máy hoặc quốc lộ sẽ bị phơi nhiễm do sự đốt cháy nhiên liệu (xăng dầu, khí đốt, than đá) và sản xuất công nghiệp Khói thuốc lá cũng là nguồn gây phơi nhiễm

- Nhiễm qua nguồn nước: nguồn nước của một số khu dâncư của một số nơi gần các vị trí chứa chất thải nguy hại, các bể đựng nhiên liệu ngầm dưới đất của các trạm xăng dầu có hàm lượng etylbenzen cao Ngoài ra, con người còn có thể bị nhiễm do sử dụng các vòi nước có chứa etylbenzen để uống và nấu ăn

Trang 23

Những người làm việc trong các nhà máy sản xuất khí đốt, dầu, keo xịt tóc, các thợ sơn, các công nhân sơn vecni và các nhà máy sản xuất hóa chất có thể bị phơi nhiễm etylbenzen ở liều lượng cao

Phơi nhiễm etylbenzen trong thời gian ngắn ở liều lượng cao có thể gây tổn thương mắt, gây tổn thương màng nhầy ở mũi và thanh quản, nhức đầu, choáng váng, bất tỉnh Theo tổ chức IACR đã xác định phơi nhiễm etylbenzen trong thời gian dài có thể gây ra bệnh ung thư ở người Sự chuyển hóa của etylbenzen trong cơ thể người và động vật được mô tả trong hình 6 [13]:

Hình 6 Sự chuyển hóa của Etylbezen trong cơ thể người và động vật

- Khi hít vào etylbenzen gây nhức đầu, choáng váng, có cảm giác uể oải,

ho, co thắt, bất tỉnh và có khả năng giảm hô hấp Hơi gây tổn thương mắt, hệ thống hô hấp và da ở nồng độ thấp, nồng độ cao gây ngủ hoặc đôi khi tạo ra trạng thái thờ thẫn, tác động lên hệ thần kinh trung ương Khi vào bụng gây rối loạn tiêu hóa, buồn nôn, ói mửa

Trang 24

- Triệu chứng nhiễm độc cấp tính: hơi ở nồng độ thấp gây tổn thương mắt, hệ thống hô hấp và da, ở nồng độ cao gây hôn mê và tác động lên hệ thần kinh trung ương Làm tẩy chất nhờn ở da, gây tổn thương giác mạc, khi hít vào

có thể làm sưng phổi và giảm khả năng hô hấp dẫn đến chết Phơi nhiễm thường xuyên làm mệt mỏi, chóng mặt, da và niêm mạc chảy máu, hư hại thận Trong

cơ thể, etylbenzen sẽ bị chuyển hoá thành các hóa chất khác và thải qua đường nước tiểu sau hai ngày phơi nhiễm, số ít thải ra qua đường hô hấp và phân [13] 1.5.4 Xylen

Con người có thể phơi nhiễm xylen qua đường hô hấp, tiêu hóa và qua da Chất bay hơi từ một số sản phẩm tiêu dùng có thể gây phơi nhiễm xylen, trong một số tòa nhà ít thông thoáng nồng độ xylen trong không khí trong nhà cao hơn không khí ngoài trời Những người làm việc trong các nhà máy sản xuất sơn, làm trong phòng thí nghiệm, người chưng cất xylen, trong các gara, sản xuất dụng cụ nội thất cũng bị phơi nhiễm xylen ở liều lượng khá cao[14]

Xylen xâm nhập vào cơ thể người phần lớn qua đường hô hấp, qua đường

ăn uống và qua da thì ít hơn Khi hít phải xylen, khoảng 50-75% sẽ được hấp thu vào phổi Khi ăn phải thức ăn có nhiễm xylen, nó sẽ hấp thu vào ruột Khi tiếp xúc với chất có chứa xylen, nó sẽ hấp thu qua da nhưng lượng này chỉ khoảng 12% so với hấp thu vào phổi Sau đó, xylen vào máu và đi khắp cơ thể Một lượng nhỏ xylen sẽ được tìm thấy trong hơi thở và nước tiểu của người bị phơi nhiễm sau 2 giờ Hầu hết xylen sẽ được thải ra ngoài cơ thể sau 18 giờ kết thúc phơi nhiễm Khoảng 4-10% xylen có thể bị giữ lại trong mỡ một thời gian dài trước khi thải ra

Phơi nhiễm xylen ở hàm lượng cao trong thời gian ngắn có thể gây kích ứng da, mắt, mũi, cổ họng, khó thở, suy giảm chức năng phổi, làm chậm các phản ứng của thị giác, giảm trí nhớ, đau dạ dày và có thể một số thay đổi ở gan

và thận Đối với xylen, khi bị phơi nhiễm ở liều lượng cao thì cho dù trong thời gian ngắn hay dài đều ảnh hưởng đến hệ thần kinh, thiếu vận động cơ, chóng mặt, rối loạn và thay đổi sự cân bằng của cơ thể Một số trường hợp nhiễm xylen ở hàm lượng rất cao trong thời gian ngắn đã bị tử vong, giảm trọng lượng, thay đổi và chậm phát triển xương, phụ nữ mang thai khi nhiễm xylen ở liều lượng cao sẽ ảnh hưởng lên thai nhi Các thông tin nghiên cứu trên xúc vật không đủ để chứng minh xylen gây ung thư ở người Cả hai tổ chức quốc tế là

Trang 25

IACR và USEPA đều không đủ thông tin để xác nhận xylen là chất gây ung thư

và xem như là chất không gây ung thư ở người [14] Sự chuyển hóa của xylen trong cơ thể người được trình bày hình 7

Hình 7 Sự chuyển hóa Xylen trong cơ thể người

1.6 Các phương pháp lấy mẫu và định lượng BTEX trong không khí

Các phương pháp lấy mẫu và phân tích BTEX trong không khí được dùng phổ biến trên thế giới là các phương pháp TO (TO-1, TO-2, TO-3, TO-12, TO-14, TO-15, TO-17) của EPA, phương pháp MDHS (82, 88, 96), hoặc phương pháp NIOSH 1501 [4]

Nhìn chung, có nhiều phương pháp lấy mẫu cho BTEX nhưng có thể tóm gọn lại gồm có hai phương pháp chính gồm lấy mẫu chủ động và lấy mẫu thụ động theo được trình bày ở bảng 2 [4]:

Trang 26

Bảng 2 Các thiết bị và dụng cụ lấy mẫu khí

 Cần có bơm hút khí

 Hệ thống tương đối phức tạp

 Khí được hút vào ống chứa chất

hấp thu rắn hay nén vào canister

 Chỉ lấy mẫu cho chu kì ngắn

đi vào quá lớn thì những BTEX bị hấp phụ ở giây đầu của quá trình lấy mẫu sẽ thoát ra khỏi ống lấy mẫu Vì thế trong quá trình lấy mẫu BTEX thể tích khí được phép lấy mẫu được kiểm soát nghiêm ngặt Một số loại pha rắn hấp phụ BTEX được trình bày trong bảng 3 [4]:

Bảng 3 Các loại pha rắn dùng để hấp phụ BTEX

Anasorb 727 Hạt polyme với bề mặt kỵ nước

Chromosorb 106 Hạt polyme với bề mặt kỵ nước

Anasorb 747 Than hoạt tính dạng hạt có nguồn gốc dầu mỏ

Trang 27

Trong các loại chất hấp phụ này thì than gáo dừa có khả năng hấp phụ BTEX rất tốt, giá lại thấp Tuy nhiên chỉ được dùng với phương pháp giải hấp bằng dung môi vì than gáo dừa bị nhiễm kim loại trong quá trình điều chế nên xúc tác phản ứng chuyển hóa BTEX ở nhiệt độ cao

BTEX được định lượng bằng GC với các đầu dò MS, FID, ECD,…tùy thuộc vào chất cần xác định Có thể dùng giải hấp nhiệt (thermal desorption) hay giải hấp bằng dung môi (solvent desorption) So sánh hai phương pháp được trình bày trong bảng 4 [4]

Bảng 4 So sánh 2 phương pháp giải hấp nhiệt và giải hấp bằng dung môi

Giải hấp nhiệt Giải hấp bằng dung môi Thời gian chuẩn bị ít Tốn thời gian chuẩn bị mẫu

Không độc hại, không gây ô nhiễm

môi trường

Độc hại, gây ô nhiễm môi trường

Không thất thoát mẫu, sai số trong quá

Hình 8 Cột hấp phụ Micro Packed Injector (MPI)

Việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu, chất mang rắn, phương pháp phân tích tùy theo điều kiện của phòng thí nghiệm, kinh phí và các chất cần phân tích Với BTEX thì than hoạt tính là chất hấp thu lí tưởng nếu dùng phương pháp giải hấp bằng dung môi Phương pháp này có hạn chế là dung môi CS2 khá độc, tuy nhiên chi phí thấp và phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm ở Việt Nam vì cho đến nay

Trang 28

hầu như chưa có phòng thí nghiệm được trang bị máy GC với bộ phận giải hấp nhiệt Thiết bị giải hấp nhiệt được chỉ ra trong hình 9 [4]:

Hình 9 Hệ thống giải hấp nhiệt

1.7 Tình hình nghiên cứu BTEX ở trên Thế giới và Việt Nam

1.7.1 Tình hình nghiên cứu BTEX ở một số quốc gia trên thế giới

BTEX đã và đang được các quốc gia trên thế giới tiến hành quan trắc, đặc biệt là ở các thành phố lớn của các quốc gia phát triển đã tiến hành khảo sát thường xuyên nồng độ của BTEX trong môi trường không khí Các nghiên cứu trước đây của BTEX ở các thành phố lớn trên thế giới được chỉ ra ở Bảng 5

Các nghiên cứu được thực hiện với các loại tiếp xúc BTEX khác nhau như: đô thị, xe bus, đường hầm, trong nhà, cá nhân, môi trường xung quanh,…

và với các đối tượng, các điểm quan trắc khác nhau: nhân viên bán hàng, lái xe, nhân viên ở trạm xăng, người bán hàng rong, nhân viên văn phòng, giao thông đường phố, … Nghiên cứu tiếp xúc cá nhân với BTEX ở Ấn Độ đã cho thấy BTEX ở mức độ cao (527,3/ 472,8/ 1265,5/ 402,8 µg/m3) Nghiên cứu ở thành phố Mexico tiến hành đo tiếp xúc cá nhân với BTEX được thực hiện trên các đối

Trang 29

tượng là: nhân viên trạm xăng, người bán hàng rong, nhân viên văn phòng Kết quả chỉ ra phơi nhiễm BTEX trong nhân viên trạm xăng là cao nhất (310/ 680/ 110/ 490 µg/m3) [12]

Bảng 5 Các nghiên cứu BTEX ở một số thành phố trên Thế giới

Vị trí Loại tiếp xúc

(thời gian)

Đối tượng hoặc nơi

Các chất

ô nhiễm

Nồng độ (µg/m3) Trung Quốc Đô thị

Lái xe bus BTX 527,3 /472,8 /1265,5/

402,8 Mexico City Cá nhân

(ca làm việc)

Trạm xăng Hàng rong Văn phòng

BTEX BTEX BTEX

310/ 680/ 110/ 490 77/ 160/ 28/ 128 44/ 470/ 17/ 81 Karachi,

Pakistan

Xung quanh (4-6 giờ)

Giao thông đường phố

Không hút thuốc

Benzen 10,3

Ở Úc, việc nghiên cứu về phơi nhiễm BTEX được thực hiện dưới sự hợp tác của các trường đại học và các tổ chức bảo vệ môi trường của chính phủ Các nghiên cứu này tập trung vào các vấn đề như: xác định nồng độ BTEX trong không khí do nguồn phát thải từ giao thông, xác định thời gian và tần suất tiếp xúc, nhận diện các loại nguy hại và phơi nhiễm cá nhân Các nghiên cứu tiến hành lấy mẫu tại các vị trí như: bãi đậu xe, giao lộ, đường cao tốc, trên

xe bus, trong xe hơi, trong xe lửa, trạm xăng, đường nội thị,…Kết quả thu được cho thấy nồng độ BTEX cao nhất là ở bãi đậu xe ngầm với benzen: 5,6 ppb, toluen: 24,7 ppb, xylen: 23,6 ppb [4] Kết quả quan trắc chất lượng không khí của thành phố Coruna (nằm miền trung của Tây Ban Nha) là: benzen 3,4 μg/m3, toluen 23,6 μg/m3, ethylbezen 3,3 μg/m3, xylen 2,7 μg/m3 Ở Đan Mạch, nồng độ trung bình của benzen trong không khí ngoài trời ở đô thị là 2,9 μg/m3 Nồng độ trung của BTEX được quan trắc ở Đức là: benzen 9,6 μg/m3, toluen 25,7 μg/m3, xylen 27,6 μg/m3 Antwerp (một tỉnh của nước Bỉ) cũng đã tiến hành quan

Trang 30

trắc và kết quả thu được với hàm lượng benzen là 4,4 μg/m3 Kết quả quan trắc BTEX ở một số thành phố khác trên thế giới được trình bày trong bảng 6 [12]

Bảng 6 Kết quả quan trắc BTEX ở một số thành phố trên Thế giới

Tên chất Ioannina - Hy Lạp

(µg/m3)

HongKong - Trung Quốc (µg/m3)

Yokohama - Nhật Bản (µg/m3)

Koltaca -

Ấn Độ (µg/m3) Benzen 11,3-40,5 2,8-15,1 0,38-1,13 91,9

Toluen 19,7-101,1 4,6-139,4 1,23-8,95 158,7

Etylbenzen - 2,2-24,7 0,12-0,88 61,1

Xylen 12,5-52 4,2-41,3 0,26-0,64 133,6

1.7.2 Tình hình nghiên cứu BTEX ở Việt Nam

Hàm lượng BTEX trong xăng dầu khi không được kiểm soát chặt chẽ sẽ làm gia tăng các chất độc hại trong không khí, rất có hại cho sức khoẻ con người Từ năm 2000, 2003 và 2005, Trung tâm Dịch vụ Phân Tích Thí Nghiệm và Phòng quản lý Môi trường thuộc Sở Khoa học, Công nghệ

và Môi trường trước đây đã hợp tác phân tích Benzen, Toluen và Xylen (BTX) ở một số mẫu không khí với phương pháp lấy mẫu thụ động với kết quả trong bảng 7 [7] :

Bảng 7 Nồng độ trung bình BTEX tại các vị trí quan trắc ở TPHCM

Nồng độ trung bình/năm 2000

Khuyến cáo của WHO Benzen 99,2 µg/m3 38,3 µg/m3 30,2 µg/m3 5 µg/m3

Toluen 172,6 µg/m3 74,3 µg/m3 81 µg/m3 120 µg/m3Xylen 123,9 µg/m3 76,3 µg/m3 78,3 µg/m3

Theo kết quả quan trắc trên, hàm lượng benzen giảm từ năm 2000 đến

2005 giảm khoảng 3,3 lần Điều này có thể là do hàm lượng benzen cho phép trong xăng dầu giảm từ 5% xuống còn 2,5% Tuy nhiên, hàm lượng benzen trong không khí vẫn còn cao gấp 6 lần so với khuyến cáo của WHO

Năm 2004, ba đường phố đã được lựa chọn để giám sát BTEX đại diện cho điều kiện giao thông khác nhau tại Hà Nội là đường Trường Chinh (TC),

Trang 31

đường Điện Biên Phủ (ĐBP), đường Nguyễn Trãi (NT) [24] Các điểm lấy mẫu được đặt trên cả hai mặt của một con đường ở khoảng cách 3m từ làn giao thông Nồng độ tối đa theo giờ (ở 25 độ C và 1 at) của benzen tại NT,

TC, và ĐBP là 10170; 3120; và 93 µg/m3, tương ứng Lưu lượng giao thông cao tại NT cùng với sự phát thải liên quan đến các hoạt động khu công nghiệp

có thể là nguyên nhân cho sự ô nhiễm cao hơn, bảng 8 [25]

Bảng 8 Nồng độ trung bình, thấp nhất, cao nhất của BTEX bên đường

ở Hà Nội tháng 11-12 năm 2004 (µg/m 3 )

Đường

Min GM Max Min GM Max Min GM Max Min GM Max Min GM Max

NT 21 123 10170 44 87 260 13 24 69 29 56 170 15 30 88Nồng độ trung bình của BTEX vào giờ cao điểm (trung bình cho giờ cao điểm buổi sáng, 7:00-9:00h và giờ cao điểm buổi chiều, 16:00-19:00h) và vào những giờ thấp điểm (11:00-13:00h) là thấp hơn đáng kể vào cuối tuần (chủ nhật ngày 14 tháng11) so với các ngày trong tuần (23 và 24 Tháng Mười Một), đặc biệt là trong giờ cao điểm, Bảng 10 Vào ngày thường, mức độ BTEX trong giờ cao điểm cao hơn so với giờ thấp điểm 67%, 52%, 58%, 54%, và 53% cho benzen, toluen, etylbenzen, m,p-Xylen, và o-xylen, tương ứng Vào ngày Chủ Nhật, sự khác biệt giữa cao điểm và nồng độ thấp điểm nhỏ hơn với sự khác biệt tương ứng 33%, 41%, 40%, 38% và 32%, tương ứng Vào giờ cao điểm, tỷ lệ các ngày trong tuần đến cuối tuần cho BTEX dao động từ 1,6 (toluen) đến 2,3 (benzen), trong khi tỷ lệ cho giờ thấp điểm thấp hơn nhiều (1,2-1,3) [25]

Bảng 9 Nồng độ trung bình của BTEX ở giờ cao điểm và thấp điểm

ngày trong tuần và cuối tuần

Benzen Toluen Etylbenzen m,p- Xylen o- XylenNồng độ BTEX ngày trong tuần (23 và 24/11/ 2004) (µg/m3)

Nồng độ BTEX ngày cuối tuần (Chủ nhật 14/11/2004) (µg/m3)

Trang 32

Năm 2007, một chương trình quan trắc được thiết kế và thực hiện để

mô tả nồng độ PM2.5 và BTEX trên đường Hoàng Văn Thụ ở thành phố Hồ Chí Minh Quan trắc đã được thực hiện từ tháng 12 năm 2007 đến tháng 1 năm 2008,

ở cả các ngày trong tuần và cuối tuần, đã thu được 284 mẫu theo giờ BTEX (ống hấp phụ) Các ngày trong tuần có nồng độ cao hơn với nồng độ ban ngày 6 đến 53,18; 170,3 đến ;24,5 đến 59 và 2 đến 21 µg/m3 cho benzen, toluen, etylbenzen, m,p,o-Xylen tương ứng, so với nồng độ tương ứng vào cuối tuần/ngày lễ 8 đến 34; 14 đến 122, 3; 12, 5 đến 34 và 2 đến 12 µg/m3 Nồng độ benzen cao nhất vào ban ngày vượt quá tiêu chuẩn theo giờ Việt Nam 22 µg/m3, đặc biệt là vào giờ cao điểm (07:00, 11:00 và 18:00) khi nồng độ cao hơn so với tiêu chuẩn khoảng 2 lần Nồng độ toluen và xylen là luôn thấp hơn tiêu chuẩn theo giờ Việt Nam là 1000 µg/m3 và 500 µg/m3 tương ứng [18] 1.8 Đánh giá rủi ro môi trường của BTEX

Đánh giá rủi ro môi trường là đánh giá khả năng gây hại cho sức khỏe do tiếp xúc của con người với các chất độc hại theo thời gian (NJNEP, 2009) Quá trình đánh giá rủi ro được thực hiện thông qua bốn bước, bao gồm xác định nguy

cơ gây hại, tìm ra liều lượng đáp ứng, đánh giá nguy cơ phơi nhiễm và mô tả đặc tính rủi ro (NCR, 1983)

1.8.1 Xác định nguy cơ gây hại

Xác định nguy cơ gây hại là xác định khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người do tiếp xúc với các chất hóa học, trong đó bao gồm việc xác định sự tồn tại của các mối nguy hại, chất gây ô nhiễm có liên quan, ảnh hưởng gây ung thư hoặc các loại tác động có hại đến sức khỏe

1.8.2 Đánh giá liều lượng đáp ứng

Đánh giá liều lượng đáp ứng cho biết đặc trưng mối quan hệ giữa liều lượng (phơi nhiễm hóa chất), tỷ lệ mắc bệnh và mức độ nghiêm trọng của các ảnh hưởng bất lợi đối với sức khỏe Đánh giá liều lượng đáp ứng được đánh giá khác nhau giữa ảnh hưởng gây ung thư và không gây ung thư

1.8.3 Đánh giá nguy cơ phơi nhiễm

Đánh giá nguy cơ phơi nhiễm nhằm xác định mức độ (cường độ, tần số, thời gian hoặc liều) mà con người tiếp xúc với một hóa chất trong môi trường (NJNEP, 2009) Trong quá trình đánh giá nguy cơ phơi nhiễm, đặc tính của sự phơi nhiễm,

Trang 33

con đường phơi nhiễm và định lượng nồng độ phơi nhiễm được xác định Thông thường, định lượng nồng độ phơi nhiễm tiến hành với các bước sau đây:

Bước 1: Ước tính nồng độ phơi nhiễm bằng cách sử dụng dữ liệu theo dõi Bước 2: Tính toán lượng chất hóa học cụ thể từ mỗi con đường phơi nhiễm Lượng hóa chất do hít phải tiếp xúc với con người được tính bằng cách

sử dụng phương trình 2.1, bao gồm các thông số về nồng độ phơi nhiễm, tỷ lệ hô hấp, thời gian phơi nhiễm, khoảng thời gian phơi nhiễm và tần suất phơi nhiễm, trọng lượng cơ thể và thời gian phơi nhiễm trung bình (USEPA, 1989)

Lượng hấp thụ (hít vào) (I) đi vào cơ thể mỗi ngày của một người được tính toán theo công thức:

CA * IR * ET * EF * ED

I =

BW * AT

Trong đó:

I: Lượng hấp thụ đi vào cơ thể mỗi ngày của một người (mg/kg.ngày)

CA: Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí (mg/m 3 )

IR: Tỷ lệ hít vào (m 3 /giờ)

ET: Thời gian phơi nhiễm (giờ/ngày)

EF: Tần suất phơi nhiễm (ngày/năm)

ED: Khoảng thời gian phơi nhiễm (năm)

1.8.4.1 Ảnh hưởng gây ung thư

Đối với các chất gây ung thư, nguy cơ mà mỗi cá nhân phát triển bệnh ung thư trong suốt thời gian phơi nhiễm cả đời được tính toán bằng cách sử dụng lượng hấp thụ dự đoán (I) và thông tin liều lượng - đáp ứng của hóa chất

cụ thể Đối với lượng hấp thụ thấp, giả định rằng mối quan hệ giữa liều lượng

(2.1)

Trang 34

đáp ứng sẽ là tuyến tính Như vậy, mức độ rủi ro gây ung thư được tính bằng cách sử dụng phương trình (2.2)

Risk = CDI * SF

Trong đó :

Risk : Mức độ rủi ro gây ung thư;

CDI: (hay I) Lượng hấp thụ (hít vào) đi vào cơ thể mỗi ngày của một người bị nhiễm độc mãn tính sống trên 70 năm (mg/kg.ngày);

SF: Hệ số rủi ro gây ung thư (mg/kg.ngày) -1

Tuy nhiên, công thức này chỉ áp dụng cho mức độ rủi ro thấp (<0,01) Đối với mức độ rủi ro cao, phương trình (2.3) được sử dụng để đánh giá mức độ rủi ro gây ung thư

Risk = 1 - Exp (-CDI * SF)

Trong đó:

Risk : Mức độ rủi ro gây ung thư;

CDI: Lượng hấp thụ (hít vào) đi vào cơ thể mỗi ngày của một người bị nhiễm độc mãn tính sống trên 70 năm (mg/kg.ngày);

SF: Hệ số rủi ro gây ung thư (mg/kg.ngày) -1

Tổng rủi ro gây ung thư (riskT) được tính theo phương trình (2.4)

ni

Risk = Risk

Trong đó:

Risk T : Tổng rủi ro gây ung thư;

Risk i : Rủi ro gây ung thư của chất thứ i, i từ 1 đến n

1.8.4.2 Ảnh hưởng không gây ung thư

Không giống như các mức độ rủi ro gây ung thư, mức độ rủi ro không gây ung thư được đánh giá bằng cách so sánh nồng độ tiếp xúc trong một thời gian

cụ thể với liều lượng tham chiếu (RfD) có nguồn gốc , thời gian tiếp xúc tương

tự Tỷ lệ này được gọi là thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư và

(2.2)

(2.3)

(2.4)

Trang 35

được thể hiện trong phương trình 2.5 Phương trình 2.5 áp dụng cho chất lỏng và chất rắn

E

HQ =

RfD

Trong đó:

HQ: Thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư

E : Mức độ phơi nhiễm(= I ) (mg/kg.ngày);

RfD: Liều lượng ô nhiễm đặc trưng tham chiếu (mg/kg.ngày) (áp dụng đối với chất lỏng và chất rắn)

Nếu là chất khí thì thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư

HQ được tính dựa vào phương trình (2.6)

HI : Chỉ số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư;

HQ : Thương số rủi ro của ảnh hưởng không gây ung thư của chất thứ i, i

Trang 36

- Phía Đông giáp sông Hồng (bên kia sông là quận Long Biên);

- Phía Nam giáp quận Hoàng Mai;

- Phía Tây giáp quận Đống Đa và quận Thanh Xuân

Tính đến hết quí 4 năm 2011, tổng diện tích tự nhiên của quận Hai Bà Trưng là 10,89km2, dân số là 311,2 vạn người, mật độ dân số 30842 người/km2 Quận có 20 đơn vị hành chính cấp phường, 102 đường phố

Địa bàn quận cơ bản được chia làm hai khu vực khác nhau:

- Khu vực các phường phía Bắc: gồm 08 phường (Lê Đại Hành, Nguyễn

Du, Bùi Thị Xuân, Ngô Thì Nhậm, Phố Huế, Đồng Nhân, Phạm Đình Hổ, Đống Mác) được tính từ đường vành đai I (Đại Cồ Việt – Trần Khát Chân) vào trung tâm Đây là khu vực các phường được hình thành từ các khu phố cũ từ thời Pháp thuộc Khu vực này có hệ thống hạ tầng kỹ thuật tương đối hoàn chỉnh, được đầu tư thường xuyên từ nhiều năm Hệ thống hạ tầng xã hội, dịch vụ, thương mại phát triển mạnh

- Khu vực các phường phía Nam: gồm 12 phường (Bạch Đằng Thanh Lương, Thanh Nhàn, Bạch Mai, Cầu Dền, Quỳnh Mai, Quỳnh Lôi, Trương Định, Bách Khoa, Đồng Tâm, Minh Khai, Vĩnh Tuy): Khu vực này có một số ít tuyến phố cũ được hình thành từ thời Pháp thuộc như phố Bạch Mai, Đại La Còn lại hầu hết là các khu vực làng xóm, khu dân cư cũ, được hình thành và phát triển qua quá trình đô thị hóa giai đoạn sau này Hệ thống hạ tầng kỹ thuật còn thiếu đồng bộ, nhất là tại các phường Trương Định, Vĩnh Tuy, Thanh Lương… Hệ thống hạ tầng xã hội đang được tập trung phát triển mạnh trong những năm gần đây Nhà ở phát triển manh mún chủ yếu trong các ngõ, ngách

Trên địa bàn quận có các tuyến giao thông quan trọng với các trục giao thông chính như sau: Đường Giải Phóng (trục QL1A) ở phía Tây, đường Trần Khánh Dư - Nguyễn Khoái ở phía Đông, đường Trương Định - Bạch Mai - Phố Huế; các tuyến đường trục ngang chính là Trần Khát Chân - Đại Cồ Việt (vành đai I), đường Minh Khai - Đại La (vành đai II) Đây là những tuyến đầu mối giao thông quan trọng nối liền quận Hai Bà Trưng với các tỉnh phía Nam, các quận, huyện của thủ đô Hà Nội Với vị trí địa lý như vậy sẽ tạo điều kiện thuận lợi trong việc phát triển kinh tế, chính trị, thương mại, dịch vụ xã hội và giao lưu

Trang 37

văn hoá với các quận, huyện khác của Thành phố Hà Nội nói riêng và các tỉnh khác trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ nói chung

1.9.2 Địa hình

Quận Hai Bà Trưng thuộc vùng Đồng bằng châu thổ sông Hồng, địa hình bằng phẳng, có hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông Mức chênh lệch độ cao giữa các vùng không đáng kể, độ cao trung bình từ 4 - 10m so với mực nước biển,

Phần lớn diện tích đất trên địa bàn quận là đất phi nông nghiệp; đất nông nghiệp của quận chiếm tỷ lệ thấp (1,46% diện tích tự nhiên), chủ yếu là các ao

hồ nhỏ nuôi trồng thủy sản và trồng rau màu [8]

Nhiệt độ bình quân hàng năm khoảng 24oC, nhiệt độ tháng cao nhất là 28,8oC, nhiệt độ thấp nhất (tháng 1) là 15,9oC, nhiệt độ cao tuyệt đối ghi nhận được là 40oC, nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối là 4,5oC

Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.600 - 1.700 mm, chủ yếu tập Trung vào các tháng 6,7,8 và tháng 9 chiếm 75% lượng mưa cả năm Lượng mưa tháng cao nhất 335,29 mm (vào tháng 8), lượng mưa thấp nhất 17,8 mm (vào tháng 12)

Độ ẩm không khí hàng năm bình quân 85%, độ ẩm trung bình cao nhất 90% và độ ẩm trung bình tháng thấp nhất 81%

1.9.4 Đặc điểm giao thông

Trên địa bàn quận Hai Bà Trưng có ba nút giao thông quan trọng, trong

đó có nút giao thông Đại La - Minh Khai, Trần Khát Trân - Lò Đúc và Đại Cồ Việt - Trần Khát Trân Trên dọc các con đường chính thuộc ba nút giao nói trên luôn luôn có một lượng lớn xe ô tô, xe máy qua lại Đặc biệt các con đường này

Trang 38

là các tuyến đường phân làn xe ô tô cỡ lớn đi từ phía Nam thành phố sang phía Bắc Hà Nội, do vậy lượng xe tải rất lớn Hơn nữa đây cũng là tuyến đường chính để người dân đi làm, học sinh đi học ở các vùng phía Nam, phía Đông thành phố đi vào trong nội thành làm việc và lượng lớn người dân đi làm, học sinh đi học trong nội thành đi ra ngoại thành làm việc Với các lý do đó, ba nút giao thông này thường xuyên tắc đường vào giờ cao điểm Với mật độ giao thông lớn như vậy, về lý thuyết thì không khí tại nút giao thông và khu vực quanh nút giao thông sẽ bị ô nhiễm bởi khói bụi giao thông; cho đến nay ba nút giao thông đã nêu trên chưa thấy có các nghiên cứu đánh giá về ô nhiễm bụi và BTEX

Trang 39

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là hợp chất gây ô nhiễm không khí BTEX gồm: benzen, toluen, etylbenzen, xylen

Địa điểm lấy mẫu để xác định BTEX trong không khí là tại ba nút giao thông chính thuộc quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội bao gồm:

- Nút giao thông Đại La - Minh Khai, giao cắt với đường Trương Định;

- Nút giao thông Đại Cồ Việt - Trần Khát Chân, giao cắt với đường Bạch Mai;

- Nút giao thông Trần Khát Chân - Kim Ngưu, giao cắt với đường Lò Đúc và một số điểm ở trong khu dân cư xung quanh ba nút giao thông trên Ba nút giao thông có lưu lượng người tham gia giao thông khá lớn, đông đúc và thường xuyên xảy ra ách tắc giao thông vào giờ cao điểm

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp lấy mẫu tại hiện trường

2.2.2.1 Phương pháp lấy mẫu chủ động

Phương pháp lấy mẫu chủ động được sử dụng trong việc lấy các mẫu khí

để xác định các chất dễ bay hơi trong không khí, trong đó có BTEX Phương pháp lấy mẫu chủ động thường có các đặc tính sau: Hệ thống cần có bơm hút khí; mẫu khí được hút và chứa trong ống hấp phụ rắn hoặc dung dịch lỏng Phương pháp thích hợp cho lấy mẫu di động và có chu kỳ lấy mẫu ngắn theo giờ

và theo ngày Thiết bị lấy mẫu khí MP-30 Minipump (Code 8086-030) của Hãng SIBATA (Nhật Bản), hình 10

Hình 10 Thiết bị lấy mẫu khí MP-30 Minipump

Trang 40

Nguyên tắc của phương pháp là cho các chất có khả năng hấp phụ tiếp xúc với không khí có chứa BTEX Hợp chất BTEX sẽ hấp phụ lên than hoạt tính, sau đó được rửa giải và xác định bằng sắc ký khí với đầu dò ion hóa ngọn lửa (GC-FID) Để lấy mẫu khí xác định BTEX, Chúng tôi đã sử dụng ống hấp phụ thủy tinh chứa than hoạt tính 150 mg ký hiệu Mã số 20267 ORBO™ - 32 của Hãng SUPELCO sản xuất

2.2.2.2 Quy trình lấy mẫu

Mở hai đầu ống thủy tinh của than hoạt tính, nối ống than với máy hút khí, điều chỉnh tốc độ máy hút khí đạt 0,1 L/phút Tại vị trí lấy mẫu miệng ống than đặt cách mặt đất 1,5 m Hút mẫu khí theo các thời gian khác nhau Thể tích mẫu khí được xác định theo công thức sau:

V = F x T

Trong đó:

- V: Thể tích lấy mẫu (lít);

- T: Tốc độ hút (lít/phút);

- F: Thời gian lấy mẫu (phút)

Công thức quy đổi sang điều kiện tiêu chuẩn (trong phòng thí nghiệm ở

250C, 760 mmHg):

P1*V1/T1 = P0*V0/T0

Trong đó:

- P 0 : Áp suất tiêu chuẩn (760 mmHg);

- V 0 : Thể tích tiêu chuẩn (Lit) ;

- T 0 : Nhiệt độ tiêu chuẩn (T 0 + 273);

- P 1 : Áp suất thực tế (mmHg);

- V 1 : Thể tích thực tế (Lít);

- T 1 : Nhiệt độ tiêu chuẩn (T 1 + 273)

Sau khi lấy mẫu xong, đậy kín hai đầu ống lấy mẫu bảo quản ở nhiệt độ

40C trong hộp xốp và chuyển về phòng thí nghiệm

2.2.2.3 Vị trí lấy mẫu

Đề tài tiến hành lấy mẫu không khí ở sáu vị trí thuộc ba nút giao thông chính thuộc quận Hai Bà Trưng, Thành phố Hà Nội ,hình 11

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	2,9 MB