Nghiên cứu phân tích và đánh giá tồn lưu dioxin trong thực phẩm lấy tại một số khu vực dân cư lân cận sân bay Biên Hòa

Nguyễn Hùng Minh, Phòng Phân tích Dioxin và Độc chất, Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường, người đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này.. Em xin gửi tới các

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

NGUYỄN THỊ LIÊN

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TỒN LƯU DIOXIN TRONG THỰC PHẨM LẤY TẠI MỘT SỐ KHU

VỰC DÂN CƯ LÂN CẬN SÂN BAY BIÊN HÒA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-NGUYỄN THỊ LIÊN

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ TỒN LƯU DIOXIN TRONG THỰC PHẨM LẤY TẠI MỘT SỐ KHU

VỰC DÂN CƯ LÂN CẬN SÂN BAY BIÊN HÒA

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS Nguyễn Hùng Minh

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn đối với TS Nguyễn Hùng Minh, Phòng Phân tích Dioxin và Độc chất, Trung tâm Quan trắc môi trường, Tổng cục Môi trường, người đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận văn này

Em xin gửi tới các thầy cô giáo trong Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hóa học Phân tích lời cảm ơn chân thành vì những kiến thức các thầy cô truyền đạt cho

em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các anh chị em trong Phòng Phân tích Dioxin và Độc chất, Trung tâm Quan trắc Môi trường, Tổng cục Môi trường đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn này

Xin gửi lời cảm ơn đến Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 101.04-2014.40 vì đã hỗ trợ kinh phí để em có thể hoàn thành được luận văn này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh và động viên để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn này

Học viên

Mục lục

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về các hợp chất Dioxin 3

1.1.1 Cấu tạo 3

1.1.2. Tính chất lý- hóa 5

1.1.3 Độc tính và cơ chế gây độc 6

1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm dioxin/furan ở Việt Nam và ảnh hưởng của chúng tới môi trường, con người 8

1.1.4.1 Hiện trạng ô nhiễm dioxin/furan ở Việt Nam 8

1.1.4.2 Ảnh hưởng của dioxin tới môi trường và con người 9

1.2 Sơ lược về khu vực sân bay Biên Hòa 12

1.2.1 Vị trí địa lí, điều kiện khí hậu 12

1.2.2 Thực trạng nhiễm độc Dioxin tại sân bay Biên Hòa 12

1.2.3 Tình hình phơi nhiễm Dioxin trong cộng đồng dân cư lân cận sân bay Biên Hòa 13 1.3 Tổng quan phân tích dioxin trong thực phẩm 14

1.4 Quy trình phân tích dioxin trong thực phẩm 16

1.4.1 Phương pháp tách chiết 16

1.4.2 Phương pháp làm sạch 17

1.4.3 Phương pháp định lượng chất phân tích 18

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 21

2.1 Đối tượng nghiên cứu 21

2.1.1 Chỉ tiêu phân tích 21

2.1.2 Đối tượng mẫu 21

2.2 Nội dung nghiên cứu 23

2.3 Phương pháp nghiên cứu 23

2.2.1 Phương phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu. 23

2.2.2 Phương pháp phân tích mẫu. 24

2.4 Thực nghiệm 25

2.4.1 Hóa chất, thiết bị , dụng cụ. 25

2.4.2 Quy trình chiết mẫu 28

2.4.3 Quy trình làm sạch mẫu 29

2.4.6 Ứng dụng phương pháp phân tích, phân tích mẫu thực phẩm lấy tại khu vực sân bay

Biên Hòa 32

2.4.7 Tính toán và đánh giá kết quả phân tích: 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích 35

3.1.1 Đường chuẩn phân tích dioxin. 35

3.1.2 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của thiết bị và phương pháp 36

3.1.3 Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp 37

3.2 Kết quả phân tích dioxin trong mẫu thực phẩm tại Biên Hòa 42

3.2.1 Hàm lượng Dioxin trong mẫu thực phẩm thu thập tại phường Tân Phong 42

3.2.2 Hàm lượng Dioxin trong mẫu thực phẩm thu thập tại phường Bửu Long 43

3.2.3 Hàm lượng Dioxin trong mẫu thực phẩm thu thập tại phường Quang Vinh 43

3.2.4 Hàm lượng Dioxin trong mẫu thực phẩm thu thập tại phường Trung Dũng 44

3.2.5 Ước tính mức tiêu thụ PCDD/Fs hàng ngày (pg/kg bw/ngày) của người dân khu vực xung quanh sân bay Biên Hòa 45

3.3 Đánh giá mức độ tồn lưu dioxin trong mẫu thực phẩm tại khu vực lân cận sân bay Biên Hòa 45

3.3.1 Đánh giá kết quả phân tích theo nồng độ khối và TEQ 45

3.3.2 Đánh giá đặc trưng đồng loại 47

3.4 Đánh giá theo từng loại thực phẩm 47

3.4.1 Dioxin trong mẫu rau, gạo 47

3.4.2 Dioxin trong các mẫu cá, ốc 49

3.4.3 Dioxin trong các mẫu gia cầm 50

3.4.4 Dioxin trong mẫu thịt gia súc 53

3.5 Đánh giá lượng tiêu thụ hàng ngày của người dân 55

KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

PHỤ LỤC 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Tính chất vật lý cơ bản của các dioxin và furan ở 250C……… 5

Bảng 1.2: LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật……… 7

Bảng 1.3 Hệ số độc tương đương của các dioxin, furan……… 7

Bảng 1.4: Tóm tắt một số kết quả nghiên cứu phân tích dioxin trong thực phẩm……… 11

Bảng 1.5: Một sô kết quả nghiên cứu quốc tế 15

Bảng 2.1: Chỉ tiêu phân tích Dioxin……… 21

Bảng 2.2: Số lượng và kí hiệu mẫu ở khu vực xung quanh sân bay Biên Hòa 22

Bảng 2.3: Nồng độ dung dịch chuẩn dựng đường chuẩn……… ….…… 26

Bảng 2.4: Điều kiện chiết mẫu trên thiết bị chiết Soxhlet thường……….……… 29

Bảng 2.5: Điều kiện tách và phân tích các chất Dioxin ……….…… 30

Bảng 3.1: Phương trình hồi qui và hệ số tương quan tuyến tính của đường chuẩn……….…… 35

Bảng 3.2: Giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích……….….… 36

Bảng 3.3: Hiệu suất thu hồi chất chuẩn 13C khi phân tích mẫu rau………… … 37

Bảng 3.4: Hiệu suất thu hồi chất chuẩn 13C khi phân tích mẫu cá……… 39

Bảng 3.5: Hiệu suất thu hồi chất chuẩn khi phân tích mẫu lặp thêm chuẩn…… 41

Bảng 3.6: Kết quả phân tích PCDD/Fs trên mẫu thực phẩm tại phường Tân Phong……… ………… 42

Bảng 3.7: Tóm tắt kết quả phân tích PCDD/PCDFs của mẫu thu thập tại phường Bửu Long ……….… … 43

Bảng 3.8: Kết quả phân tích PCDD/PCDFs của mẫu thu thập tại phường Quang Vinh ……….……….… … 44

Bảng 3.9: Kết quả phân tích PCDD/PCDFs của mẫu thu thập tại phường Trung Dũng ……… … 44

Bảng 3.10: Ước tính mức tiêu thụ PCDD/Fs hàng ngày (pg/kg bw/ngày) của người dân Biên Hòa ……… 45

Bảng 3.11: Hàm lượng dioxin trong mẫu trứng tại 1 số khu vực trên thế giới… 52

Hình 1.1: Cấu trúc Hóa học của 17 đồng loại dioxin ……… 4

Hình 1.2: Cấu trúc chung của các hợp chất policlo biphenyl……… 4

Hình 2.1: Bản đồ lấy mẫu ……… 23

Hình 3.1: Độ thu hồi trung bình của chất chuẩn trong mẫu rau ……… 38

Hình 3.2: Độ thu hồi trung bình của chất chuẩn trong mẫu cá ……… 38

Hình 3.3: Độ thu hồi của chất phân tích khi phân tích mẫu lặp ……… 40

Hình 3.4: Hàm lƣợng Dioxin trong mẫu trứng, thịt, cá tại Biên Hòa ….……… 46

Hình 3.5: Hàm lƣợng Dioxin trong mẫu rau tại Biên Hòa ……….……… 46

Hình 3.6: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu rau ……… ………… 48

Hình 3.7: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu gạo……… ………… 49

Hình 3.8: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu cá ……….….……… 50

Hình 3.9: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu ốc ……… ….……… 50

Hình 3.10: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu thịt gà……… ……… 51

Hình 3.11: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu trứng gà ……… ……… 52

Hình 3.12: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu vịt ……….….……… 53

Hình 3.13: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu thịt bò ……….….……… 54

Hình 3.14: Biểu đồ hàm lƣợng dioxin trong mẫu thịt lợn……… ……… 54

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

GC: Gas Chromatography HRGC: High Resolution Gas Chromatography HpCDD: Heptaclo Dibenzo-Para Dioxin HpCDF: Heptaclo Dibenzo Furan

HRMS: High Resolution Mass Spectrometry HxCDD: Hexaclo Dibenzo-Para Dioxin HxCDF: Hexaclo Dibenzo Furan

OCDD: Octaclo Dibenzo-Para Dioxin OCDF: Octaclo Dibenzo Furan

PCB: Polyclobiphenyl PCDD: PolycloDibenzo-Para Dioxin PCDF: PolycloDibenzo Furan

PeCDD: Pentaclo Dibenzo-Para Dioxin PeCDF: Pentaclo Dibenzo Furan

TCDD: Tetraclo Dibenzo-Para Dioxin TCDF: Tetraclo Dibenzo Furan

TDI: Lượng tiêu thụ hàng ngày ( Tolerable Daily Intake) TEQ : Độ độc tương đương (Toxic Equivalency Quantity) TT: Thứ tự

TB: Trung bình WHO: Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization)

MỞ ĐẦU

Dioxin là một trong 12 nhóm chất theo công ước Stockol m về các chất gây ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy , gây ô nhiễm môi trường Dioxin là những chất được hình thành một cách không chủ định của quá trình đốt cháy và trong quá trình sản xuất công nghiệp Nhiều công trình nghiên cứ u ghi nhận dioxin là một mối đe dọa cho môi trường, hệ sinh thái, sức khỏe con người Theo tổ chức Quốc tế Nghiên cứu về Ung thư thuộc Tổ chức Y tế Thế giới đã công bố 2,3,7,8-TCDD (chất độc nhất trong nhóm dioxin) được xếp vào chất ung thư nhóm 1 và không có liều phơi nhiễm

an toàn đối với dioxin [27]

Trong chiến tranh với Mỹ tại Việt Nam , năm 1961-1971, Mỹ sử dụng 74 triệu lít chất diệt cỏ (tương đương với 95 triệu kg) được phun rải lên 2,63 triệu ha, chiếm 15,2% diện tích toàn miền Nam Việt Nam Trong đó có 67% các chất chứa dioxin, theo ước tính có khoảng 366 kg dioxin Trong khoảng thời gian đó , sân bay Biên Hòa là một căn cứ chính trong chiến dịch Ranch Hand tại miền Nam Việt Nam, là nơi được dùng để lưu trữ và nạp các chất diệt cỏ lên máy bay đi phun rải , đồng thời là nơi tẩy rửa phương tiện sau khi phun rải Nơi đây cũng từng xảy ra các

vụ rò rỉ lớn các hóa chất này vào năm 1970 Sân bay này được xác định là khu vực

ô nhiễm dioxin nặng nhất Các mẫu đất , trầm tích và đặc biệt là một số loại thực phẩm địa phương gần sân bay Biên Hòa có nồng độ dioxin rất cao , vượt các tiêu chuẩn hiện hành trên thế giới về nồng độ dioxin cho phép trong môi trường và trong thực phẩm Theo các nghiên cứu khoa học trên thế giới , dioxin trong thức ăn là nguồn phơi nhiễm chính [3]

Sự tồn lưu dioxin trong môi trường , nhất là tại các điểm ô nhiễm nặng, vẫn đang tiếp tục ảnh hưởng đến cuộc sống và sức khỏe của người dân sống trong vùng : tỷ lệ tử vong trẻ em dưới 1 tuổi cao hơn so với các vùng khác ; tỷ lệ cao các bất thường sinh sản như sảy thai, đẻ non, ung thư màng nuôi và dị tật bẩm sinh ; các tổn thương về gen , các rối loạn miễn dịch , làm tăng cao một số bệnh nhiễm khuẩn ,… Hơn nữa khu vực xung quanh sân bay Biên hòa đang chuyển thành khu dân cư với

mật độ dân tập trung tương đối đông , do vậy việc phân tích phát hiện nồng độ của dioxin trong môi trường là rất cần thiết

Nhận thấy tầm quan trọng của việc phân tích hàm lượng dioxin trong thực phẩm nhằm góp phần đánh giá mức độ phơi nhiễm của cư dân sống gầ n sân bay Biên Hòa, chúng tôi thực hiện đề tài nghiên cứu : “Nghiên cứu phân tích và đánh giá tồn lưu dioxin trong thực phẩm lấy tại một số khu vực dân cư lân cận sân bay Biên Hòa”

Mặc dù hàm lượng dioxin trong thực phẩm là rấ t nhỏ nhưng độc tính của nó lại rất cao , nên đòi hỏi các phương pháp phân tích có độ nhạy và độ chọn lọc cao Trong luận văn này , chúng tôi dùng phương pháp sắc kí khí khối phổ phân giải cao (HRGC/HRMS), định lượng bằng ph ương pháp pha loãng đồng vị và nội chuẩn , dựa trên tham khảo phương pháp tiêu chuẩn US -EPA 1613 do cục bảo vệ môi trường Mỹ ban hành , đây là phương pháp có độ nhạy cao , độ chính xác cao dùng cho phân tích lượng vết và siêu vết các chất hữu cơ trong nền mẫu phức tạp [50]

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về các hợp chất Dioxin

1.1.1 Cấu tạo

Thuật ngữ “ Dioxin” dùng để chỉ một nhóm các hợp chất gồm 75 đồng loại polychlorinated dibenzo -p-dioxins (PCDDs) và 135 đồng loại polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) Các hợp chất dioxin có từ 4 đến 8 nguyên tử chlorine có liên kết tại mỗi vị trí 2-, 3-, 7- và 8- trong phân tử mới là các hợp chất có tác động độc hại đáng quan tâm Do vậy, trong tổng số 210 hợp chất đồng loại dioxin , chỉ có

17 hợp chất là độc hại và độc nhất là 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) [41]

Cấu trúc hóa học của PCDDs và PCDFs:

Hình 1.1: Cấu trúc Hóa học của 17 đồng loại dioxin Ngoài ra, một số hợp chất policlo biphenyl (PCBs) có tính chất tương tự như Dioxin thường được biết đế n bao gồm 12 chất, chia thành hai nhóm : PCBs đồng phẳng và mono-otho PCBs Cấu trúc chung của các hợp chất PCBs được biểu diễn trong Hình 1.2

Hình 1.2: Cấu trúc chung của các hợp chất policlo biphenyl

1.1.2 Tính chất lý- hóa

1.1.2.1 Tính chất vật lý

Các chất thuộc nhóm dioxin có nhiều tính chất vật lý giống nhau như ít tan trong nước nhưng hòa tan rất tốt trong dầu mỡ và các dung môi hữu cơ Chúng bám chắc vào các thành phần hữu cơ có trong đất , nước và không dễ bay hơi Ơ điều kiện thường, dioxin đều là những chất rắn , có nhiệt độ nóng chảy khá cao , áp suất hơi rất thấp Dioxin không phản ứng với oxy , nước và ít bị phân hủy bởi vi khuẩn nên chúng tồn tại trong môi trường trong một thời gia n rất dài Một số thông số vật lý cơ bản của các dioxin và furan được đưa ra trong Bảng 1.1 [3,21]

Bảng 1.1: Tính chất vật lý cơ bản của các dioxin và furan ở 250

C

TT Nhóm chất Áp suất hơi

Độ tan trong nước (mg.L -1 )

Hằng số định luật Henry

1.1.2.2 Tính chất hóa học

Các chất dioxin có độ bền hóa học cao do chúng không bị phân hủy trong môi trường axit , bazơ và các chất oxi hóa mà không có mặt chất xúc tác ngay cả ở nhiệt độ cao

Dioxin bay hơi hoàn toàn ở 8000

C và phân hủy ở 12000C đến 14000

C Nếu dùng thêm chất xúc tác có thể hạ nhiệt độ phân hủy xuống khoảng 3000

C Đồng loại độc độc nhất trong họ các chất dioxin /furan là 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD), có nhiệt độ sôi 4210C, nhiệt độ phân hủy khoảng 8000C đến

1.1.3 Độc tính và cơ chế gây độc

Trong tổng số 210 chất đồng loại dioxin khác nhau với những độc tính khác nhau, chỉ có 17 chất là rất độc hại Các chất này gây tác động lên sức khỏe bằng cách liên kết vớ i một phân tử phức tạp gọi là Aryl H ydrocarbon Receptor hay chất cảm thụ “ AHR” Mức độ liên kết càng chặt chẽ thì độc tính càng cao , trong đó 2,3,7,8-TCDD có khả năng liên kết chặt chẽ nhất với A HR Sau đó cặp phức chất này tiếp tục liên kết với một loại protein khác , Arnt (Ah-receptor nuclear translocator: protein vận chuyển hạt nhân thụ cảm ) để đi sâu vào tế bào , rồi nhân tế bào và tại đây dioxin trong phức chất tương tác với một đoạn gen đặc hi ệu trong chuỗi AND, kết quả dẫn tới sự sao mã sai lệch của mRAN và gây ra sự tổng hợp của nhiều gen và enzim khác nhau Độc tính của dioxin cũng phụ thuộc vào số nguyên tử clo và vị trí của nó trong phân tử Số nguyên tử clo và vị trí của nó trong các phân tử làm thay đổi hình dạng phân tử và do đó thay đổi khả năng l iên kết với chất cảm thụ AHR [4]

Độc tính của dioxin được thể hiện qua giá trị liều gây chết trung bình (Median Lethal Dose-LD50), tức là khối lượng chất độc trên một đơn vị thể trọng để làm chết 50% số vật thí nghiệm Giá trị LD50 phụ thuộc vào độc tính của chất , đặc trưng loài và con đường tiếp xúc LD50 thường được nghiên cứu trên các loài động vật rồi sử dụng các hệ số chuyển đổi để ước tính cho con người LD50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật được đưa ra trong Bảng 1.2

Bảng 1.2: LD 50 của 2,3,7,8-TCDD đối với một số loài động vật [3]

được đưa ra trong Bảng 1.3[52]

Bảng 1.3 Hệ số độc tương đương của các dioxin, furan

1.1.4 Hiện trạng ô nhiễm dioxin /furan ở Việt Nam và ảnh hưởng của chú ng

tới môi trường, con người

1.1.4.1 Hiện trạng ô nhiễm dioxin/furan ở Việt Nam

Nguồn dioxin được phát thải ra môi trường ch ủ yếu qua các hoạt động đ ốt rác, trong các ngành công nghiệp sản xuất sắt thép , đốt nhiên liệu ( than đá, dầu mỏ

và khí thiên nhiên) và một số quá trình công nghiệp có sự tham gia của các hợp chất chứa clo hay sản xuất các hợp chất cơ Clo như các nhà máy giấy hay nhà má y sản xuất thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu , quá trình đốt không hoàn toàn các chất thải rắn

và chất thải y tế Điều đáng quan ngại hiện nay là dioxin còn được phát hiện ở những nơi không hề có dấu hiệu phát thải dioxin ( ví dụ như Bắc cực ) Như vậy, có thể nói các hợp chất này có xu hướng phân bố trên toàn cầu Với các nguồn phát thải trên, dioxin được vận chuyển trong không khí sẽ thâm nhập vào môi trường và chuỗi thức ăn Hàm lượng d ioxin cao thường được phát hiện thấy trong đất , trầm tích và thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm như sữa , thịt, cá và một số loài động vật có vỏ; trong khi hàm lượng trong thực vật , nước và không khí xung quanh khá thấp [3]

Tại Việt Nam , nguồn dioxin chủ yếu là từ một lượng lớn chất diệt cỏ chứa dioxin được quân đội Mỹ phun rải xuống miền Nam Việt Nam Với mật độ phun rải lớn, chất diệt cỏ đã trở thành chất độc phát q uang có tính hủy diệt cao Lượng dioxin hình thành từ các hoạt động công nghiệp tại Việt Nam không đáng kể so với