SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ CẦN THƠ

Khoa học, công nghệ và Đổi mới sáng tạo - Khơi dậy khát vọng kiến tạo tương lai

Nghiên cứu tình trạng ô nhiễm của decabromodiphenyl ether và decabromodiphenyl ethane trong mẫu bụi lắng và trầm tích ở khu vực đô thị Hà Nội

[24/06/2024 12:57]

Nhằm hạn chế nguy cơ cháy nổ và các hậu quả của sự cố cháy nổ, nhiều chất chống cháy đã được bổ sung vào các loại vật liệu khác nhau dưới dạng liên kết hóa học với mạch polyme nền (chất phản ứng) hay được phối trộn với vật liệu mà không thông qua liên kết hóa học (chất phụ gia). Trong đó, các chất chống cháy phụ gia được cho là có nguy cơ cao giải phóng từ nguồn phát thải ra môi trường xung quanh. Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs, điển hình là decabromodiphenyl ether, BDE-209) và decabromodiphenyl ether (DBDPE) là các chất chống cháy brom hữu cơ (BFRs) được sản xuất với lượng lớn và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như điện và điện tử, dệt, vật liệu xây dựng, nội thất, giao thông vận tải, đồ gia dụng. PBDEs (với 3 hỗn hợp thương mại là penta-, octa- và deca-BDE) đã được liệt kê trong Công ước Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs). PBDEs là các chất ô nhiễm phổ biến trong môi trường, có khả năng tích lũy sinh học cao và biểu hiện những tác động tiêu cực đến sức khỏe môi trường và con người. Đặc biệt, trong các hỗn hợp thương mại PBDEs có thể tồn tại lượng vết các chất dioxins và furans chứa brom với độc tính cao hơn PBDEs. Vì vậy, các hợp chất brom hữu cơ khác đã được giới thiệu làm chất thay thế cho PBDEs, điển hình là DBDPE. Phân tử DBDPE gồm hai nhóm pentabromophenyl (–C6Br5) liên kết với nhóm (–CH2–CH2–) thay vì nhóm (–O–) như BDE-209, giúp hạn chế sự hình thành không chủ định các hợp chất dioxins và furans chứa brom.

Tại Việt Nam, sự có mặt của PBDEs đã được phát hiện trong nhiều thành phần môi trường khác nhau như không khí, bụi, đất, nước, trầm tích, sinh vật và cơ thể con người. Hàm lượng PBDEs trong các mẫu môi trường và sinh học ở Việt Nam nằm trong khoảng thấp và đặc trưng tích lũy của PBDEs cũng không có sự  khác biệt đáng kể so với các nước khác. Thông tin về sự ô nhiễm của DBDPE trong môi trường  ở nước ta còn hạn chế. DBDPE được tìm thấy trong các mẫu bụi thu thập năm 2008 tại một số khu vực ở miền Bắc Việt Nam với hàm lượng 15–1600 ng/g, thấp hơn so với BDE-209 (22–7900 ng/g). Trong một  nghiên cứu khác được thực hiện năm 2019 tại khu vực tái chế  rác thải điện tử, hàm lượng DBDPE (5100–240 000 ng/g) đã cao tương đương so với BDE-209 (9700–230 000 ng/g), cho thấy xu hướng sử  dụng DBDPE thay thế cho hỗn hợp deca-BDE thương mại. Các nghiên cứu quan trắc đồng thời DBDPE và BDE-209 là rất cần thiết, giúp cung cấp thông tin đầy đủ  vềtình trạng ô nhiễm, xu hướng phân bố  và biến đổi của tình trạng ô nhiễm các chất BFRs trong môi trường. Trong nghiên cứu này, hàm lượng của BDE-209 và DBDPE được phân tích đồng thời trong các mẫu bụi lắng trên mặt đường, mẫu trầm tích hồ  và mẫu trầm tích sông lấy tại khu vực đô thị ở Hà Nội. Kết quả phân tích sẽ cung cấp những thông tin cập nhật về mức độ ô nhiễm và mối liên hệ giữa BDE-209 và DBDPE trong môi trường.

1. Phương pháp nghiên cứu

Mẫu nghiên cứu được thu thập tại khu vực đô thị ở Hà Nội trong thời gian từ năm 2016 đến 2019. Các mẫu bụi đường được quét bằng dụng cụ không có thành phần nhựa (chổi quét bằng lông thú, xẻng hót bằng giấy bìa) trên mặt đường của 12 tuyến đường chính tại một số quận nội thành bao gồm Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Đống Đa, Thanh Xuân, Cầu Giấy và Long Biên. Mỗi mẫu bụi có khối lượng 200–300 g được chứa trong túi giấy và chuyển về phòng thí nghiệm cùng ngày thu thập. Tại  phòng thí nghiệm, mẫu bụi được rây qua sàng có khẩu độ  0,1 mm để  lấy pha hạt mịn cho phân tích. Mẫu trầm tích hồ  (n  = 10) được lấy tại 5 hồ  bao gồm hồ Tây, hồ Thủ Lệ, hồ Bảy Mẫu, hồ Yên Sở và hồ Văn Quán sử dụng thiết bị  lấy mẫu grab kiểu Birge-Ekman. Mẫu trầm tích sông (n  = 8) được lấy tại 4 sông bao gồm sông Tô Lịch, sông Kim Ngưu, sông Lừ và sông Sét sử dụng thiết bị lấy mẫu grab kiểu Van Veen. Mẫu sau khi lấy từ  đáy hồ và sông được chuyển vào hộp chứa  bằng thép không gỉ và vận chuyển về phòng thí nghiệm cùng ngày thu thập. Mẫu trầm tích ướt được phơi khô trong không khí trong phòng tối đến khối lượng không đổi, nghiền nhỏ và rây qua sàng có khẩu độ 1 mm trước khi phân tích.

Mẫu bụi và mẫu trầm tích được phân tích tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và Đại học Ehime, Nhật Bản. Khoảng 1,0000 g mẫu khô (bụi và trầm tích) được chuyển vào ống thủy tinh 50 mL. Sau khi thêm chất chuẩn đồng hành (13C12-BDE-209), mẫu được chiết với thiết bị phát siêu âm VCX 130 với acetone và acetone/hexane (1:1, v/v). Dịch chiết được cô  đặc, chuyển dung môi hexane và làm sạch với acid sulfuric đặc và cột sắc ký chứa silica gel hoạt hóa. BDE-209 và DBDPE được rửa giải với 30 mL hỗn hợp  dichloromethane/hexane (1:3, v/v). Dịch rửa giải được cô đặc và thêm chất nội chuẩn FBDE-168 trước khi phân tích. BDE-209 và DBDPE được tách và phân tích trên hệ  thống sắc ký khí khối phổ  (GCMS-QP2010 Ultra; Shimadzu) sử  dụng cột tách DB-5ht (15 m × 0,25 mm × 0,10 µm; Agilent Technologies) và khí mang helium (1 mL/phút). Detector MS được vận hành  ở  chế  độ  ion  hóa âm (ECNI) và quan sát chọn lọc ion (SIM).  Nhiệt độ  cổng bơm mẫu, bộ  phận ghép nối GC/MS và nguồn ion là 260, 310 và 250°C. Chương trình nhiệt độcủa lò cột như sau: 135°C (1 phút), tăng đến 215°C (10 °C/phút), tăng đến 275°C (5°C/phút), tăng đến 295°C (20°C/phút, 0,5 phút), và cuối cùng tăng đến 310°C (20°C/phút, 4 phút). Thời gian lưu và mảnh khối định lượng/định tính của 2 chất phân tích lần lượt là: BDE-209 (24,802 phút; m/z = 487/489), DBDPE (26,254 phút; m/z = 79/81). Hàm lượng  BDE-209  và  DBDPE trong mẫu được tính toán bằng phương pháp nội chuẩn theo đơn vị  ng/g mẫu khô. Giới hạn phát hiện của BDE-209 và DBDPE lần lượt là 0,5 và 0,05 ng/g. Độ  thu hồi của chất đồng hành trong các mẫu nằm trong khoảng từ  50% đến 130%, đáp ứng yêu cầu của phương pháp tiêu chuẩn US EPA 1614 (20% đến 200% cho 13C12-BDE-209).

Liều lượng hấp thụ hàng ngày của BDE-209 và DBDPE (ng/kg/ngày) qua con đường hấp thụbụi trên đường được ước tính theo công thức: ID = C × IR × TF / BW. Trong đó C là hàm lượng chất ô nhiễm  trong bụi (ng/g), IR là tốc độ  hấp thụ  bụi (0,02 g/ngày), TF là phần thời gian di chuyển ngoài đường trong 1 ngày (2/24) và BW là trọng lượng cơ thể trung bình (60 kg). Giá trị ID ước tính được sẽ được so sánh với liều tham chiếu (RfD) của BDE-209 (7000 ng/kg/ngày theo US EPA; và của DBDPE (4 mg/kg/ngày theo US HHS). Đối với rủi ro sinh thái của BDE-209 trong trầm tích, các hàm lượng tìm thấy trong mẫu sẽ được so sánh với giá trị hướng dẫn của Bộ  Môi trường và Biến đổi khí hậu Canada (federal environmental quality guideline FEQG = 19 ng/g mẫu khô, quy về 1% tổng carbon hữu cơ). Rủi ro sinh thái của DBDPE được đánh giá thông qua giá trị  hàm lượng không có  ảnh hưởng dự  đoán (predicted no-effect concentration PNEC = 833 mg/kg) theo Bộ  Môi trường và Biến đổi khí hậu Canada. Tỉ lệ giữa giá trị ước tính/đo được (ID trong bụi hoặc hàm lượng trong trầm tích) so với giá trị tham chiếu (RfD, FEQG hoặc PNEC) nhỏ hơn 1 phản ánh mức độ rủi ro chấp nhận được (an toàn).

2. Kết luận

Hàm lượng BDE-209 và DBDPE được phân tích đồng thời trong các nền mẫu môi  trường khác nhau thu thập tại khu vực đô thị ở Hà Nội. Hai chất này được tìm thấy trong tất cả các mẫu nghiên cứu với mức hàm lượng ở mức tương đối thấp hơn hoặc tương đương với các quốc gia khác trong khu vực và trên thế giới. Trong một số  mẫu bụi trên mặt đường và nhiều mẫu trầm tích sông, hàm lượng DBDPE thậm chí cao vượt BDE-209. Các kết quả này góp phần khẳng định xu hướng sử  dụng chất chống cháy DBDPE thay thế  cho các hỗn hợp deca-BDE thương mại đã bị cấm sản xuất và sử dụng theo Công ước Stockholm. Phân tích tương quan cho thấy hàm lượng BDE-209 và DBDPE có mối liên hệ  khá chặt chẽ với nhau do chúng có chung nguồn phát thải và/hoặc tính chất tương tự. Các nghiên cứu tổng thể về mức độ ô nhiễm, nguồn phát thải, hành vi và sự tồn tại trong môi trường, cùng với các tác động của các chất chống cháy brom hữu cơ, bao gồm cả  các chất đã bị cấm và những chất thay thế cần tiếp tục được thực hiện ở Việt Nam, đặc biệt tại các khu vực thu gom, xử lý, tái chế rác thải và khu vực đô thị.

Tạp chí Khoa học và Công nghệ ĐH Thái Nguyên - Tập 228, số 10, năm 2023
Bản quyền @ 2017 thuộc về Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ
Địa chỉ: Số 02, Lý Thường kiệt, phường Tân An, quận Ninh Kiều, thành phố Cần Thơ
Điện thoại: 0292.3820674, Fax: 0292.3821471; Email: sokhcn@cantho.gov.vn
Trưởng Ban biên tập: Ông Trần Đông Phương An - Phó Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Cần Thơ