Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc trưng nguồn phát thải các chất BTEX trong không khí trong nhà tại khu vực Hà Nội và đánh giá ảnh hưởng của chúng tới sức khỏe con người

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tiến hành lập bảng câu hỏi khảo sát cấu trúc các tòa nhà và các thông số ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà tại các trường mầm non trên địa bàn Hà Nội; thiết lập kế hoạch và thực hiện chiến dịch lấy mẫu không khí trong nhà và không khí ngoài trời tại các trường mầm non trên địa bàn Hà Nội,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đặc trưng nguồn phát thải các chất BTEX trong không khí trong nhà tại khu vực Hà Nội và đánh giá ảnh hưởng của chúng tới sức khỏe con người

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Xuân Trƣờng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG NGUỒN PHÁT THẢI CÁC CHẤT HỌ BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ TẠI KHU VỰC HÀ NỘI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƢỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Nguyễn Xuân Trƣờng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG NGUỒN PHÁT THẢI CÁC CHẤT HỌ BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ TẠI KHU VỰC HÀ NỘI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE CON NGƢỜI Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Trần Đình Trinh TS. Nguyễn Thị Thu Hiền Hà Nội – Năm 2019
LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Trần Đình Trinh và TS Nguyễn Thị Thu Hiền đã giao đề tài, trực tiếp hướng dẫn, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong phòng thí nghiệm Hóa Môi trường, khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, giúp tôi hoàn thành chương trình học tập và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn. Xin gửi lời cảm ơn tới các thành viên trong nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học & Công nghệ môi trường – Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi cũng xin bày tổ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và những người luôn động viện, khích lệ tôi trong quá trình hoàn thiện luận văn. Hà Nội, tháng 9 năm 2019 Học viên Nguyễn Xuân Trƣờng
MỤC LỤC MỞ ĐẦU..................................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................................... 3 1.1. Ô nhiễm không khí ........................................................................................................... 3 1.1.1. Khái niệm .................................................................................................................. 3 1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí ............................................................................ 3 1.2. Ô nhiễm không khí trong nhà ........................................................................................... 5 1.2.1. Khái niệm .................................................................................................................. 5 1.2.2. Các chất ô nhiễm BTEX trong nhà............................................................................ 6 1.3. Ảnh hưởng của BTEX đến sức khỏe con người ............................................................. 10 1.3.1. Benzen ..................................................................................................................... 11 1.3.2. Toluen ...................................................................................................................... 12 1.3.3. Etyl benzen .............................................................................................................. 12 1.3.4. Xylen ....................................................................................................................... 13 1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và trong nước về ô nhiễm BTEX trong không khí. .......... 13 1.4.1. Tổng quan hai phương pháp lấy mẫu trên thế giới .................................................. 13 1.4.2. Các nghiên cứu trên thế giới về ô nhiễm BTEX trong không khí trong nhà và ngoài trời ..................................................................................................................................... 15 1.4.3. Các nghiên cứu ở Việt Nam về ô nhiễm BTEX trong không khí trong nhà ........... 19 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM.............................................................................................. 23 2.1. Mục đích nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu .............................................................. 23 2.1.1. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 23 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................. 23 2.3. Thiết bị, dụng cụ lấy mẫu ............................................................................................... 24 2.4. Phương pháp và chiến dịch lấy mẫu tại các trường học ................................................. 25 2.4.1. Phương pháp lấy mẫu .............................................................................................. 25 2.4.2. Các bước lấy mẫu và vận chuyển ............................................................................ 26 2.5. Phân tích BTEX .............................................................................................................. 27 2.5.1. Phương pháp phân tích sắc ký khí khối phổ (GC – MS) ......................................... 27 2.5.2 Hóa chất, dụng cụ phân tích ..................................................................................... 29 2.5.3. Chuẩn bị dung môi CS2 ........................................................................................... 31 2.5.4. Quy trình phân tích BTEX bằng GC-MS ................................................................ 34 2.3.6. Xác định nguồn phát thải ......................................................................................... 38 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 45 3.1. Nồng độ các chất ô nhiễm BTEX trong không khí tại các trường mầm non ở Hà Nội theo mùa ................................................................................................................................ 45 3.1.1. Nồng độ các chất ô nhiễm BTEX tại các trường mầm non ở Hà Nội vào mùa đông. ........................................................................................................................................... 45
3.1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm BTEX tại các trường mầm non ở Hà Nội vào mùa hè. . 49 3.1.3. So sánh kết quả thu được ở hai mùa: mùa đông và mùa hè..................................... 51 3.1.3. So sánh với kết quả trên thế giới ............................................................................. 52 3.2. Nhận diện nguồn phát thải .............................................................................................. 57 3.2.1. Tỷ lệ I/O (indoor/outdoor) của các hợp chất BTEX ................................................ 57 3.2.2. Tỷ lệ giữa các hợp chất BTEX và mối tương quan ................................................. 60 3.3. Đánh giá rủi ro sức khỏe................................................................................................. 64 KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................... 68 PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 73
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các nguồn và các chất gây ô nhiễm không khí chủ yếu.............................4 Bảng 1.2: Tính chất vật lý của BTEX .........................................................................7 Bảng 1.3: Nguồn phát sinh các hợp chất BTEX ........................................................8 Bảng 1.4: Bảng so sánh các phương pháp lấy mẫu...................................................14 Bảng 1.5: Tổng hợp một số nghiên cứu BTEX trên thế giới ....................................17 Bảng 1.6: Nồng độ các chất BTEX ban ngày giữa các ngày trong tuần và cuối tuần từ tháng 12/2007 đếm tháng 1/2008..........................................................................20 Bảng 1.7: So sánh nồng độ BTEX ở Thành phố Hồ Chính Minh với một số thành phố khác trên thế giới ................................................................................................21 Bảng 1.8: Bảng so sánh giá trị nồng độ BTEX trong không khí trong nhà ở các khu chung cư ở thành phố Hà Nội với các thành phố khác trên thế giới. ........................21 Bảng 2.3: Nồng độ các chất chuẩn BTEX ................................................................30 Bảng 2.4: So sánh kết quả diện tích pic trên sắc ký đồ .............................................33 Bảng 2.5: Nồng độ các chất chuẩn BTEX ................................................................37 Bảng 2.6: Phương trình đường ngoại chuẩn của các hợp chất BTEX ......................37 Bảng 2.7: Giá trị hệ số rủi ro ung thư và nồng độ tham chiếu của các hợp chất BTEX ........................................................................................................................44 Bảng 3.1: Nồng độ tối đa cho phép của các hợp chất BTX đối với không khí ngoài trời trong một giờ và một năm. .................................................................................45 Bảng 3.2: Nồng độ các hợp chất BTEX trong không khí trong nhà ở 9 trường mầm non ở Hà Nội được thu thập vào mùa đông ..............................................................46 Bảng 3.3: Nồng độ các hợp chất BTEX trong không khí trong nhà ở 8 trường mầm non ở Hà Nội được thu thập vào mùa đông sau khi loại bỏ trường S8 .....................48 Bảng 3.4: Nồng độ các hợp chất BTEX trong không khí trong nhà ở 7 trường mầm non tại Hà Nội được thu thập vào mùa hè.................................................................49 Bảng 3.5: So sánh giá trị trung bình và trung vị của các hợp chất BTEX theo mùa khác nhau...................................................................................................................51
Bảng 3.6: So sánh nồng độ trung bình của các hợp chất BTEX trong không khí ngoài trời và trong nhà giữa các nghiên cứu trên thế giới ........................................53 Bảng 3.7: Tỷ lệ I/O của các chất BTEX khi có mặt trẻ em trong lớp học ................58 Bảng 3.8: Tỷ lệ giữa các hợp chất BTEX theo mùa .................................................60 Bảng 3.9: Hệ số tương quan Spearman giữa các hợp chất BTEX theo mùa ............62 Bảng 3.10: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư và nguy cơ gây ung thư bởi các hợp chất BTEX trong không khí trong nhà vào mùa đông (trong dấu ngoặc đơn là mùa hè). .....................................................................................................................64 Bảng 3. 11: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư và nguy cơ gây ung thư bởi các hợp chất BTEX trong không khí ngoài trời vào mùa đông (trong dấu ngoặc đơn là mùa hè) ......................................................................................................................64
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các hợp chất thơm BTEX ...........................................................................6 Hình 1.2: Sơ đồ vận chuyển BTEX trong cơ thể con người .....................................10 Hình 1.3: Tỷ lệ các chất BTEX trong hỗn hợp .........................................................16 Hình 2.2: Dụng cụ lấy mẫu chủ động .......................................................................14 Hình 2.1: Vị trí phân bố các điểm lấy mẫu (chấm đỏ) ..............................................23 Hình 2.3: Máy hút khí Sibata Ʃ 30MP ghép nối ống than hoạt tính SKC ................24 Hình 2.4: Dụng cụ lấy không khí trong nhà và ngoài trời được lắp hoàn chỉnh.......25 Hình 2.5: Mẫu BTEX ngay sau khi thu thập.............................................................27 Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống sắc ký khí .........................................................................29 Hình 2.7: Máy GC ghép nối với detector MS ...........................................................31 Hình 2.8: Bộ dụng cụ đun hồi lưu CS2......................................................................32 Hình 2.9: Bộ dụng cụ chưng cất CS2 ........................................................................32 Hình 2.10: So sánh sắc ký đồ của dung môi CS2 trước (1) và sau khi loại bỏ benzen (2) ..............................................................................................................................33 Hình 2.11: Giải hấp mẫu thực chứa BTEX bằng dung môi CS2 ..............................35 Hình 2.12: Chương trình nhiệt độ GC-MS ...............................................................35 Hình 2.13: Đường ngoại chuẩn của benzen ..............................................................38 Hình 2.14: Quy trình đánh giá rủi ro theo US-EPA ..................................................40 Hình 3.1: Tỷ lệ I/O của các hợp chất BTEX vào mùa đông, trong khoảng thời gian học tập của trẻ em .....................................................................................................59 Hình 3.2: Tỷ lệ I/O của các hợp chất BTEX vào mùa hè, trong khoảng thời gian học tập của trẻ em ............................................................................................................59
DANH MỤC VIẾT TẮT BTEX: Benzene, Toluene, Etylbenzene, Xylene BTX: Benzene, Toluene, Xylene FID: Flame Ionization Detector (Đầu dò ion hóa điện tử) GC: Hệ thống sắc ký khí (Gas Chromatography) IAQ: Chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality) IARC: Cơ quan Nghiên cứu ung thư quốc tế (International Agency for Research on Cancer) MS: Đầu dò khối phổ (Mass Spectrometry) NIOSH: Viện quốc gia về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp (National Institue for Occupational Safety and Health) OECD: Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for Economic Co-operation and Development) PAHs: Các hidrocacbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) PID: Đầu dò quang hóa (Photoionization Detector) TEX: Toluen, Etylbenzen, Xylen US-EPA: Cơ quan Bảo vệ Môi Trường Hoa Kỳ (United State Environmental Protection Agency) VOCs: Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatile organic compounds) WHO: Tổ chức y tế thế giới (World Health Organization)
MỞ ĐẦU Ngày nay, vấn đề ô nhiễm không khí, đặc biệt là ô nhiễm không khí trong nhà không chỉ còn là vấn đề riêng của quốc gia hay khu vực mà nó đã trở thành vấn đề toàn cầu. Những loại khí ô nhiễm gây hại cho sức khỏe con người như bụi, CO2, NO2, CO, SO2 và các loại hợp chất hữu cơ dễ bay hơi đã gây ra 1,6 triệu ca tử vong mỗi năm. Trong đó, hầu hết những ca nhiễm độc cấp tính là trẻ em dưới 5 tuổi [37]. Ở các nước đang phát triển, tỷ lệ tử vong đến từ nguyên nhân ô nhiễm không khí trong nhà là khoảng 3,7% khiến ô nhiễm không khí trong nhà trở thành nguyên nhân gây tử vong nguy hiểm nhất sau suy dinh dưỡng, quan hệ tình dục không an toàn, thiếu nước sạch và không có hệ thống vệ sinh đầy đủ, sạch sẽ [37]. Con người dành khoảng 90% cho các hoạt động ở trong nhà như: làm việc, học tập, nghỉ ngơi, vui chơi, giải trí, thể thao …. Do đó, chất lượng không khí trong nhà trở thành yếu tố quan trọng đối với sức khỏe và sự phát triển bền vững của mỗi cá nhân và cộng đồng nói chung [37]. Bên cạnh đó, hệ hô hấp của trẻ em chưa phát triển một cách đầy đủ nên các em là nhóm đối tượng nhạy cảm với các chất ô nhiễm không khí hơn so với người trưởng thành, phần lớn thời gian hoạt động học tập, vui chơi của trẻ diễn ra tại các trường học [36]. Hiện nay, chất lượng không khí trong các trường học ngày càng thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, trong một số trường hợp, kết quả chỉ ra rằng không khí trong nhà ô nhiễm hơn không khí ngoài trời[7]. Trong các loại khí gây ô nhiễm, BTEX (benzen, toluen, etyl benzen, xylen) là họ các hợp chất hữu cơ điển hình thuộc nhóm các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), có khả năng gây rủi ro đến sức khỏe của con người. Các hợp chất này có thể gây ra các ảnh hưởng sức khỏe khác nhau như: kích thích mắt, mũi và họng, đau đầu, buồn nôn, tổn thương gan, thận và hệ thần kinh trung ương. Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) đã phân loại bezen là chất gây ung thư cho người người (nhóm 1) và etyl benzen có khả năng gây ung thư cho người (nhóm 2B) [37] 1
Đến nay, mức độ ô nhiễm BTEX trong nhà và ngoài trời chưa được nghiên cứu rộng rãi tại Hà Nội. Nguy cơ sức khỏe của người dân khi tiếp xúc với BTEX chưa được quan tâm đầy đủ. Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm không khí trong nhà tại Hà Nội là rất cần thiết, là căn cứ để các nhà khoa học đề xuất các giải pháp làm giảm ô nhiễm BTEX trong không khí, bảo vệ sức khỏe người dân. Với mục đích đó, đề tại được lựa chọn là: “Nghiên cứu đặc trƣng nguồn phát thải các chất BTEX trong không khí trong nhà tại khu vực Hà Nội và đánh giá ảnh hƣởng của chúng tới sức khỏe con ngƣời”. Nội dung nghiên cứu bao gồm:  Lập bảng câu hỏi khảo sát cấu trúc các tòa nhà và các thông số ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà tại các trường mầm non trên địa bàn Hà Nội.  Thiết lập kế hoạch và thực hiện chiến dịch lấy mẫu không khí trong nhà và không khí ngoài trời tại các trường mầm non trên địa bàn Hà Nội.  Kết quả phân tích nồng độ BTEX trong không khí trong nhà và không khí ngoài trời tại các trường mầm non trên địa bàn Hà Nội. Biện luận kết quả so với các nghiên cứu tương tự ở Việt Nam và trên Thế giới.  So sánh nồng độ các chất BTEX theo 2 mùa: mùa đông và mùa hè  Nhận dạng nguồn phát thải các chất ô nhiễm tìm thấy trong lớp học.  Đánh giá rủi ro về sức khỏe.  Kết luận và kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo. 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Ô nhiễm không khí 1.1.1. Khái niệm Trong bầu khí quyển của trái đất thì tầng đối lưu là gần mặt đất nhất - tầng của gió bão. Tại tầng này, các chất ô nhiễm thường xuyên được rửa sạch bởi mưa và tuyết rơi. Ô nhiễm không khí được hiểu chủ yếu như là sự thay đổi bất thường thành phần và nồng độ của các chất trong tầng không khí gần mặt đất - tầng đối lưu [4]. Do đó, ta có thể chấp nhận một định nghĩa về ô nhiễm không khí như sau: “Ô nhiễm không khí có nghĩa là đã có mặt một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm trong bầu không khí xung quanh như bụi, khói, hơi, khí hay mùi...với khối lượng, tính chất và thời gian đủ để gây hại đối với sự sống của người hay động, thực vật, hoặc tác hại tới của cải vật chất hoặc cản trở quá mức đối với sự tồn tại bình yên của sự sống và của cải vật chất trên trái đất” [4]. Trong một định nghĩa tương tự: “Ô nhiễm không khí có nghĩa là sự có mặt của một hay nhiều chất ô nhiễm hoặc sự phối hợp của chúng trong không khí ngoài trời với khối lượng và thời gian đủ để gây hại hoặc có chiều hướng gây hại đối với sự sống của người, động, thực vật hoặc của cải vật chất” [4]. 1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí Trong thực tế, có hai nguồn gây ra ô nhiễm không khí, đó là nguồn ô nhiễm tự nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo ngắn liền với các hoạt động của con người [4]. Nguồn ô nhiễm tự nhiên: [4] - Gió lốc, bão sa mạc: làm tăng hàm lượng bụi ở một thời điểm và một không gian nào đó. - Núi lửa phun, cháy rừng …: phát tán vào bầu khí quyển một lượng bụi và khí khổng lồ. 3
- Hiện tượng phân hủy, thối rữa xác động thực vật xảy ra thường xuyên sẽ đưa vào trong không khí các khí độc hại, thường nằm ở giới hạn nền. Nếu xảy ra sau một thảm họa không thường xuyên sẽ thải ra không khí một lượng khí độc hại vượt quá giới hạn nền sẽ gây ra sự ô nhiễm không khí xung quanh khu vực xảy ra thảm họa. Nguồn ô nhiễm nhân tạo: [4] Thường xảy ra hiện tượng cục bộ với nồng độ cao, gây tác hại cho con người và các sinh vật và của cải vật chất trong vùng ô nhiễm. Dưới đây là khái quát các nguồn và các chất gây ô nhiễm không khí nhân tạo: Bảng 1.1: Các nguồn và các chất gây ô nhiễm không khí chủ yếu Chất ô nhiễm Nguồn ô nhiễm - Các nhà máy nhiệt điện - Các ngành công nghiệp đốt làm nhiên liệu Oxit cacbon - Giao thông vận tải (CO, CO2) - Các lò đốt rác và dân dụng - Phân hủy, lên men yếm khí - Các cơ sở luyện kim Hợp chất chứa - Các cơ sở sản xuất hóa chất các kim loại có - Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại độc tính cao - Sử dụng các sản phẩm thuốc trừ dịch hại - Giao thông vận tải - Thuốc trừ sâu Các hợp chất cơ - Các cơ sở sản xuất hóa chất clo - Các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy - Khử trùng bằng clo và các hợp chất chứa clo hoạt động. - Đốt nhiên liệu Hydrocacbon - Công nghiệp sơn và vật liệu phủ - Các cơ sở sản xuất linh kiện điện tử cần làm sạch bằng dung 4
môi hữu cơ - In ấn, sơn, vẽ… - Các cơ sở sản xuất hóa chất hữu cơ - Luyện cốc... - Các cơ sở sản xuất hóa chất - Các nhà máy nhiệt điện Lưu huỳnh oxit - Luyện kim - Các công đoạn đốt nhiên liệu khác Các hợp chất cơ - Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại phot pho - Sử dụng thuốc trừ dịch hại - Các cơ sở sản xuất hóa chất Hơi kiềm, hơi - Xử lý bề mặt kim loại axit - Các cơ sở sử dụng axit và kiềm trong sản xuất Trong bảng phân loại các hợp chất gây ô nhiễm không khí nêu trên, BTEX thuộc nhóm các hợp chất hydrocacbon. 1.2. Ô nhiễm không khí trong nhà 1.2.1. Khái niệm - Chất lượng không khí trong nhà Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA): Chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality - IAQ) đề cập đến chất lượng không khí bên trong các tòa nhà và công trình, đặc biệt là khi điều đó liên quan đến sức khỏe và sự tiện nghi của người dân sinh sống trong tòa nhà. Sự hiểu biết và kiểm soát các chất ô nhiễm có thể giúp giảm rủi ro của các vấn đề về sức khỏe do ô nhiễm không khí trong nhà [3]. - Ô nhiễm không khí trong nhà Theo Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD): Ô nhiễm không khí trong nhà đề cập đến ô nhiễm hóa học, sinh học và vật lý của không khí ở trong nhà. 5
Điều đó có thể gây ra nhiều ảnh hưởng bất lợi cho sức khỏe. Các nguồn chính gây ô nhiễm không khí trong nhà là bụi PM5, nitơ đioxit (NO2), sulfur đioxit (SO2), cacbon monoxit (CO), focmaldehit và các hợp chất hydrocacbon đa vòng thơm (PAHs). Ở các nước công nghiệp phát triển, ngoài NO2, CO và focmaldehit, còn có amiăng, radon, thủy ngân, các loại sợi khoáng nhân tạo, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, chất gây dị ứng, khói thuốc lá, vi khuẩn và virut là các nhân tố chính gây ô nhiễm[3]. 1.2.2. Các chất ô nhiễm BTEX trong nhà 1.2.3.1. Tính chất hóa lý của BTEX BTEX là cụm từ viết tắt của benzen, toluen, etyl benzen và xylen – là một phần nhỏ của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), thường được tìm thấy trong thành phần của dầu khí như xăng, dầu thô, dầu diesel hoặc khí thải từ núi lửa và cháy rừng. Các chất hữu cơ BTEX có cấu tạo như hình 1.1: Hình 1.1: Các hợp chất thơm BTEX Tính chất vật lý của các hợp chất BTEX được thể hiện trong bảng 1.2 [29-32] 6
Bảng 1.2: Tính chất vật lý của BTEX Etyl TT Đặc tính Benzen Toluen m-Xylen o-Xylen p-Xylen benzen m- o- p- Công thức 1 C6H6 C7H8 C 8 H8 CH3C6H4C CH3C6H4C CH3C6H4C phân tử H3 H3 H3 Khối lượng 2 phân tử 87,12 92,15 106,17 106,17 106,17 106,17 (g/mol) Điểm sôi 3 80,1 110,6 136,2 139,1 144 138 (oC) Điểm nóng 4 5.5 -95 -95 -47,9 -25 13 chảy (oC) Tỷ trọng 5 0,877 0,867 0,867 0,864 0,88 0,86 (g/cm3) 6 Độ phân cực 3,0 2,3 - 2,4 2,4 2,4 Tính trộn lẫn 7 Không Không - Không Không Không với nước Hệ số K’H 0,232- 0,232- 8 0,225 0,224 - 0,232-0,248 (25oC) 0,248 0,248 Nồng độ ngửi thấy 34 – 119 2 – 2,6 9 8 ppm 0,08 – 3,7 ppm trong không ppm ppm khí Là hợp chất không màu, ở điều kiện bình thường tồn tại ở dạng Một số tính 10 thể lỏng, dễ cháy, có mùi đặc trưng của hydrocacbon thơm, tan chất chung. trong ancol, clorofom, ête, cacbon disunfua... 7
1.2.3.1. Nguồn phát sinh các hợp chất BTEX Nguồn phát sinh hợp chất BTEX được chia ra làm 2 loại: nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo và được trình bày qua bảng 1.3 [29-32]: Bảng 1.3: Nguồn phát sinh các hợp chất BTEX TT Hợp Loại Nguồn phát sinh chất nguồn - Phát hiện và phân lập từ hắc ín từ năm 1800. Tự nhiên - Phát sinh từ núi lửa và cháy rừng. - Có trong dầu thô, xăng dầu và khói thuốc lá. - 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 1 Benzen thực vật. - Benzen hiện diện trong không khí là do đốt than đá, Nhân tạo dầu, khí thải từ phương tiện giao thông, các trạm xăng và khói thuốc lá. Đối với không khí trong nhà, khói thuốc lá cũng là nguồn cung cấp benzen đáng kể. Trung bình, 1 điếu thuốc lá thải ra từ 6 – 73 μg benzen. Tự nhiên - Từ dầu thô và cây olu. - Toluen được thêm vào trong quá trình sản xuất xăng dầu và các nhiên liệu khác từ dầu thô, quá trình 2 Toluen Nhân tạo sản xuất than cốc từ than đá và là một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất styren. - Toluen có thể tìm thấy trong chất làm bóng móng 8
TT Hợp Loại Nguồn phát sinh chất nguồn 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. - Toluen vào môi trường nước mặt thông qua sự cố tràn dầu, rò rỉ kho dung môi, rò rỉ từ các bể chứa xăng dầu ở các trạm xăng dầu. Tự nhiên - Được tìm thấy trong dầu thô. - Etylbenzen ứng dụng trong sản xuất stiren ở Mỹ và Trung Quốc dùng làm monome để sản xuất nhựa Etyl 3 polystiren, nó được tổng hợp từ benzen và etylen với benzen Nhân tạo xúc tác axit. Một số sản phẩm có chứa etylbenzen: xăng dầu, sơn, mực, thuốc bảo vệ thực vật, véc - ni, thuốc lá. - Dầu mỏ, nhựa than đá và nồng độ nhỏ trong quá Tự nhiên trình cháy rừng. - Xylen phát sinh từ sản xuất công nghiệp: làm bao bì, đóng tàu, nhiên liệu cho máy bay và các ngành sản xuất có sử dụng xylen. Ngoài ra, xylen còn được 4 Xylen phát hiện trong một loạt các sản phẩm tiêu dùng, bao Nhân tạo gồm xăng, sơn, sơn dầu, đồ gỗ mới, thuốc chống gỉ sắt và khói thuốc lá. Một lượng khá lớn xylen đi vào môi trường do sự rò rỉ của các kho chứa và bãi chôn chất thải công nghiệp. 9
1.3. Ảnh hƣởng của BTEX đến sức khỏe con ngƣời BTEX có thể nhiễm vào các môi trường không khí, nước và đất. Con người tiếp xúc với hợp chất BTEX có thể xảy ra do ăn (tiêu thụ nước bị ô nhiễm hợp chất BTEX), hít vào (tiếp xúc với hợp chất BTEX trong không khí) hoặc hấp thụ qua da. Phơi nhiễm cấp tính với lượng lớn xăng dầu và các thành phần của hợp chất BTEX của xăng gây kích ứng da, suy yếu trung ương hệ thần kinh và gây ảnh hưởng đến hệ thống hô hấp. Tiếp xúc kéo dài với các hợp chất này có ảnh hưởng đến thận, gan, hệ thống của máu và ung thư. Hiện chưa có nghiên cứu về mối nguy hiểm của sức khỏe với liều lượng đáp ứng của hỗn hợp BTEX, thay vào đó là nghiên cứu ảnh hưởng của từng chất riêng lẻ đối với sức khỏe của con người. [29-32] Sơ đồ vận chuyển BTEX trong cơ thể con người được mô tả trong hình 1.2 [5]. Hình 1.2: Sơ đồ vận chuyển BTEX trong cơ thể con người 10
1.3.1. Benzen 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 hơn nửa hàm lượng benzen do hít vào sẽ qua màng phổi và đi vào máu. 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 [32]. Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Thế giới (IARC) và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) đã lần lượt liệt kê benzen thuộc nhóm I và nhóm A, nhóm các chất gây ung thư nguy hiểm nhất đối với con người. 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. Ngoài ra, benzen có thể đi từ máu của người mẹ đến bào thai và tác động đến bào thai và có các tác động giống với các tác động khi phơi nhiễm với người lớn [32]. 11