Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xác định nicotine trong không khí môi trường lao động bằng phương pháp GC-NPD sử dụng phương pháp lấy mẫu hấp thu thụ động

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay sử dụng các phương pháp phân tích nicotine như: phương pháp UV-Vis, quang phổ hồng ngoại, phương pháp điện hóa và được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp sắc kí bao gồm sắc kí lỏng (HPLC-UV) và sắc kí khí(GC-FID, GC-NPD, GC-MS).Trong luận văn sử dụng phương pháp GC-NPD để xác định nicotine trong môi trường lao động bằng phương pháp lấy mẫu hấp thu thụ động. 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: Xác định nicotine trong không khí môi trường lao động bằng phương pháp GC-NPD sử dụng phương pháp lấy mẫu hấp thu thụ động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ TRẦN PHƯƠNG THẢO XÁC ĐỊNH NICOTINE TRONG KHÔNG KHÍ MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GC-NPD SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU HẤP THU THỤ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ TRẦN PHƯƠNG THẢO XÁC ĐỊNH NICOTINE TRONG KHÔNG KHÍ MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GC-NPD SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU HẤP THU THỤ ĐỘNG Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. PHẠM THỊ NGỌC MAI Hà Nội – 2020
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Phạm Thị Ngọc Mai đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, chỉ bảo để em hoàn thành luận văn này. Em xin cảm ơn Ban lãnh đạo, đặc biệt là Th.S Thái Hà Vinh cùng các anh chị em trong Trạm quan trắc và phân tích môi trường lao động, Viện Khoa học An toàn và Vệ sinh lao động đã tạo điều kiện, khích lệ em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hóa phân tích, các anh, chị, em và các bạn trong bộ môn Hóa phân tích đã luôn nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em cũng gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những người thân yêu đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn. . Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Học viên Trần Phương Thảo
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................................... 2 1.1. Tổng quan về Nicotine ......................................................................................................... 2 1.1.1. Giới thiệu về Nicotine ..................................................................................................... 2 1.1.2. Tính chất dược học, tác dụng và tác hại của nicotine ................................................... 2 1.1.3. Cơ chế xâm nhập của nicotine vào cơ thể. .................................................................... 6 1.1.4. Khái quát về ngành công nghiệp thuốc lá ở Việt Nam .................................................. 7 1.1.5. Tác hại của hút thuốc lá thụ động ................................................................................. 8 1.2. Các phương pháp lấy mẫu .................................................................................................. 10 1.2.1. Lấy mẫu chủ động........................................................................................................ 10 1.2.2. Lấy mẫu thụ động ........................................................................................................ 12 1.3. Các phương pháp xác định nicotine ................................................................................... 14 1.3.1. Các phương pháp quang phổ ...................................................................................... 14 1.3.2. Các phương pháp phân tích điện hóa.......................................................................... 16 1.3.3. Các phương pháp sắc kí .............................................................................................. 17 1.3.4. Cảm biến sinh học ....................................................................................................... 21 1.4. Phương pháp GC-NPD ....................................................................................................... 21 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................................... 25 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 25 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................... 25 2.1.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................... 25 2.2. Hóa chất và thiết bị............................................................................................................. 26 2.2.1. Hóa chất ...................................................................................................................... 26 2.2.2. Thiết bị dụng cụ ........................................................................................................... 27 2.3. Phương pháp lấy mẫu, xử lí và phân tích mẫu ................................................................... 27 2.3.1. Chuẩn bị vật liệu lấy mẫu ............................................................................................ 27 2.3.2. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ........................................................................................... 28 2.3.3. Xử lí mẫu phân tích. .................................................................................................... 28 2.3.4. Xây dựng đường chuẩn. ............................................................................................... 28 2.3.5. Điều kiện phân tích nicotine trên thiết bị GC-NPD .................................................... 29 2.4. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích ........................................... 30
2.4.1. Đánh giá độ ổn định của tín hiệu ................................................................................ 30 2.4.2. Xác định giá trị sử dụng của đường chuẩn ................................................................. 30 2.4.3. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng ................................................... 30 2.4.4. Độ chụm của phương pháp.......................................................................................... 31 2.4.5. Độ đúng của phương pháp .......................................................................................... 32 2.5. Tính kết quả........................................................................................................................ 32 2.5.1. Nồng độ Nicotine (ug/mẫu) ......................................................................................... 32 2.5.2. Nồng độ nicotine theo mg/m3....................................................................................... 33 2.5.3. Hàm lượng nicotine theo ppm ..................................................................................... 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................ 33 3.1. Đánh giá phương pháp trên thiết bị GC-NPD .................................................................... 34 3.1.1. Sắc kí đồ của Nicotine ................................................................................................. 34 3.1.2. Đường chuẩn xác định Nicotine .................................................................................. 34 3.1.3. Giới hạn phát hiện (IDL) và giới hạn định lượng (IQL) của thiết bị .......................... 36 3.1.4. Độ lặp và độ tái lặp của tín hiệu phân tích ................................................................. 37 3.2. Khảo sát vật liệu hấp phụ ................................................................................................... 38 3.2.1. Khảo sát vật liệu mang ................................................................................................ 38 3.2.2. Khảo sát nồng độ chất tẩm NaHSO4 ........................................................................... 40 3.2.3. Bề mặt các màng GF/A qua ảnh chụp SEM ................................................................ 42 3.3. Khảo sát quy trình xử lí mẫu .......................................................................................... 45 3.3.1. Khảo sát dung môi chiết .............................................................................................. 45 3.3.2. Khảo sát thời gian lắc.................................................................................................. 46 3.3.3. Khảo sát thời gian quay chiết ...................................................................................... 47 3.4. Đánh giá phương pháp trên nền mẫu khí ....................................................................... 49 3.4.1. Kết quả các thí nghiệm với mẫu trắng......................................................................... 49 3.4.2. Xây dựng đường chuẩn ................................................................................................ 50 3.4.4. Độ lặp và độ thu hồi của phương pháp ....................................................................... 53 3.5. Phân tích mẫu thực tế ..................................................................................................... 54 KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................ 59 PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt WHO World Health Organization Tổ chức y tế thế giới Association of Official Hiệp hội các nhà hoá phân tích AOAC Analytical Chemists chính thống American Society for Hiệp hội vật liệu và thử nghiệm ASTM Testing and Materials Hoa Kỳ National Institute for Viện quốc gia về an toàn lao NIOSH Occupational Safety and động và sức khỏe Health Gas Chromatography Flame Sắc ký khí sử dụng detector ion GC-FID Ionization Detector hóa ngọn lửa Gas Chromatography Nitrogen Sắc kí khí sử dụng detector nitơ, GC-NPD Phophorus Detector photpho Gas Chromatography Mass GC-MS Sắc ký khí khối phổ Spectometry Direct analysis in real time Phân tích trực tiếp trong phổ DART-MS mass spectrometry khối thời gian thực Fourier transform-Near Phổ hồng ngoại phản xạ gần biến FT-NIR Infrared Reflectance đổi Fourier UV-Vis Ultraviolet Visible Tử ngoại- Khả kiến DAD Diode Array Detector Detector diode mảng High performance liquid HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao chromatography IDL Instrument detection limit Giới hạn phát hiện của thiết bị IQL Instrument quantitation limit Giới hạn định lượng của thiết bị IS Internal standard Chất nội chuẩn LOD Limit of Detection Giới hạn phát hiện LOQ Limit of Quantitation Giới hạn định lượng RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối
Giới hạn phát hiện của phương MDL Method detection limit pháp SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét STEL Short Term Exposure Limit Giới hạn tiếp xúc ngắn hạn Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG Quỹ nghiên cứu Đức (German Research Foundation) ppm Part per million Nồng độ/hàm lượng phần triệu ppb Part per billion Nồng độ/hàm lượng phần tỉ
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.Công thức cấu tạo của Nicotine ....................................................................................... 2 Hình 1.2. Ảnh hưởng của Nicotine tới các cơ quan trong cơ thể. .................................................. 4 Hình 1.3. Con đường chuyển hóa nicotine ở người ........................................................................ 5 Hình 1.4. Cấu tạo detector NPD ................................................................................................... 22 Hình 1.5. Cấu tạo bên trong của detector NPD............................................................................. 23 Hình 3.1. Sắc đồ tách nicotine và quinoline trên cột HP-FFAP ................................................... 34 Hình 3.2. Đồ thị sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ nicotine ......................................... 35 Hình 3.3. Kết quả khảo sát màng GF-A........................................................................................ 39 Hình 3.4. Kết quả khảo sát màng Quartz ...................................................................................... 40 Hình 3.5. Đồ thị phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào nồng độ chất tẩm ...................................... 41 Hình 3.6. Ảnh chụp SEM của vật liệu GF-A chưa tẩm và tẩm NaHSO4 ở các nồng độ khác nhau ..................................................................................................................................... 43 Hình 3.7. Đồ thị phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào thời gian lưu mẫu. .................................... 44 Hình 3.8. Hiệu suất thu hồi nicotine khi thay đổi nồng độ NaOH ............................................... 46 Hình 3.9. Kết quả khảo sát thời gian lắc ....................................................................................... 47 Hình 3.10. Kết quả khảo sát thời gian quay chiết ......................................................................... 48 Hình 3.11. Sơ đồ khối quy trình xử lí mẫu nicotine ..................................................................... 49 Hình 3.12. Đồ thị sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ nicotine ....................................... 51 Hình 3.13. Kết quả hàm lượng nicotine trong môi trường lao động của một số nhà máy sản xuất thuốc lá. ....................................................................................................................... 56 Hình 3.14. Kết quả phân tích 43 mẫu nicotine ở một số nhà máy sản xuất thuốc lá .................... 56
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1.Giá trị giới hạn quy định trong môi trường khu vực làm việc ở một số quốc gia trên thế giới ................................................................................................................................. 9 Bảng 2.1. Xây dựng đường chuẩn nicotine................................................................................... 29 Bảng 2.2.Điều kiện phân tích nicotine trên thiết bị GC-NPD ...................................................... 29 Bảng 3.1. Sự phụ thuộc tỉ lệ diện tích pic vào nồng độ Nicotine ................................................. 35 Bảng 3.2. Kết quả xác định IDL, IQL của thiết bị ........................................................................ 37 Bảng 3.3. Độ lệch chuẩn tương đối của tín hiệu đo trong ngày và giữa các ngày. ....................... 38 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát màng GF-A ....................................................................................... 38 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát màng Quartz...................................................................................... 38 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát nồng độ chất tẩm trên màng GF-A ................................................... 41 Bảng 3.7. Sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào thời gian lưu mẫu ở ba hàm lượng 0,5; 1,0 và 2,0 µg/mẫu………………………………………………….........................................45 Bảng 3.8. Hiệu suất thu hồi của nicotine khi thay đổi nồng độ NaOH ......................................... 45 Bảng 3.9. Sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ Nicotine. ....................................................... 50 Bảng 3.10. Kết quả xác định LOD và LOQ của phương pháp ..................................................... 52 Bảng 3.11. Kết quả xác định độ lặp và độ thu hồi của phương pháp ........................................... 53 Bảng 3.12. Kết quả phân tích nicotine trong mẫu thực tế............................................................. 54
MỞ ĐẦU Thuốc lá là một trong những sản phẩm có số người sử dụng nhiều trên thế giới. Việc sản xuất thuốc lá tuy không được khuyến khích nhưng ngày càng phát triển và mở rộng cùng với sự gia tăng mạnh về thị trường tiêu thụ. Ngành công nghiệp thuốc lá đã mang lại lợi ích không nhỏ về kinh tế cũng như xã hội cho nhiều quốc gia. Thuốc lá là sản phẩm tiêu dùng hợp pháp duy nhất có khả năng gây bệnh dẫn tới tử vong cho một nửa số người sử dụng nó cùng hàng trăm nghìn người không hút thuốc lá khác. Theo số liệu của WHO cuối tháng 5/2017, mỗi năm thế giới có khoảng 7 triệu người tử vong do các bệnh liên quan đến hút thuốc lá và 600.000 người chết do phơi nhiễm với khói thuốc lá thụ động. Cũng theo dự báo của Tổ chức Y tế thế giới, nếu các biện pháp phòng, chống tác hại của thuốc lá không được thực hiện thì đến năm 2030, con số này sẽ tăng lên thành 8 triệu người một năm, trong đó 80% các ca tử vong là ở các nước đang phát triển. Theo báo cáo năm 2010 của Tổng hội Y khoa Hoa Kỳ, khói thuốc lá chứa 7.000 hóa chất, trong đó có 69 chất gây ung thư. Một số chất độc hại điển hình trong khói thuốc lá gồm: Nicotine, Tar, CO, benzene, nitrosamines, ammonia, formaldehyde…Nicotine là thành phần chính có trong thuốc lá và là nguyên nhân gây nghiện cho những người hút thuốc, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của những người hút thuốc lá thụ động; những người lao động trong các cơ sở sản xuất thuốc lá cũng chịu ảnh hưởng tương tự. Tại Việt Nam, nhiễm độc Nicotine đã được quy định là bệnh nghề nghiệp theo quyết định 167/BYT/QĐ- 1997. Vì vậy, việc xác định nicotine trong môi trường lao động là quan trọng và cần thiết. Hiện nay sử dụng các phương pháp phân tích nicotine như: phương pháp UV-Vis, quang phổ hồng ngoại, phương pháp điện hóa và được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp sắc kí bao gồm sắc kí lỏng (HPLC-UV) và sắc kí khí (GC-FID, GC-NPD, GC-MS). Trong luận văn sử dụng phương pháp GC-NPD để xác định nicotine trong môi trường lao động bằng phương pháp lấy mẫu hấp thu thụ động. Phương pháp sắc kí khí cho hiệu quả tách tốt, thời gian phân tích nhanh, detector NPD xác định các chất có thành phần N và P cho độ nhạy, độ chọn lọc cao phù hợp với việc xác định hàm lượng nicotine trong không khí. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về Nicotine 1.1.1. Giới thiệu về Nicotine Nicotine là một ancaloit tìm thấy trong các cây họ Cà (Solanaceae), chủ yếu trong cây thuốc lá có tên hóa học là 3-(1-methyl-2-pyrrolidinyl) được các nhà khoa học người Đức tìm thấy đầu tiên vào năm 1828. Nicotine có trong thành phần cây thuốc lá với hàm lượng thay đổi từ 0,05% đến 8%, thông thường hàm lượng này là 2-3% [4,6,9]. Hình 1.1. Công thức cấu tạo của Nicotine Nicotine là chất lỏng như dầu không màu, hút ẩm và có thể trộn lẫn với nước khi tồn tại ở dạng bazơ. Nicotine là một bazơ gốc nitơ nên có thể phản ứng với các axít tạo ra muối, thông thường có dạng rắn và hòa tan được trong nước, chuyển thành màu nâu khi cháy và có mùi thuốc khi tiếp xúc với không khí. Nicotine dạng bazơ tự do sẽ cháy ở nhiệt độ thấp hơn điểm sôi của nó, và hơi của nó bắt cháy ở nhiệt độ 95°C trong không khí cho dù có áp suất hơi thấp. Vì vậy, phần lớn nicotine bị cháy khi đốt thuốc lá [13]. 1.1.2. Tính chất dược học, tác dụng và tác hại của nicotine Nicotine nếu dùng ở liều lượng cho phép sẽ đem lại lợi ích nhất định. Lợi ích đầu tiên là nicotine giúp con người thư giãn và sảng khoái hơn trong giây lát. Khi hút một điếu thuốc, sẽ phải mất từ 10-12 giây để nicotine tới được não bộ. Trên thực tế, lợi ích này đã được các chuyên gia y tế ứng dụng trong việc điều trị cho các bệnh nhân Alzheimer. Nghiên cứu khoa học chứng minh rằng, người bị Alzheimer sử dụng miếng dán cao nicotine có thể duy trì khả năng nhận thức lâu hơn, thậm chí có cơ hội phục hồi phần nào khả năng ghi nhớ. Nicotine trong thuốc lá giúp an thần, tỉnh táo và trầm tĩnh hơn. Ở liều cao vừa phải, 2
nicotine đóng vai trò như một chất gây nghiện, được ứng dụng nhiều trong điều trị các bệnh nhân bị trầm cảm nhẹ. Đối với tủy thượng thận, nicotine làm tăng dòng chảy của nội tiết tố adrenaline và kích thích sự dẫn truyền xung thần kinh. Hệ quả là làm tăng nhịp tim, huyết áp, hô hấp và lượng đường trong máu. Đó là những lợi ích hữu hạn của nicotine mang lại. Thực tế hợp chất này chỉ nên dùng với liều lượng nhỏ và dưới sự hướng dẫn của bác sĩ. Chủ yếu nicotine gây hại sức khỏe con người. Cơ quan Kiểm soát Dược và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) xếp nicotine vào nhóm các chất có tính chất dược lý gây nghiện chủ yếu, tương tự như các heroin và cocain. Nicotine rất độc, trước hết nó là một chất độc thần kinh, ảnh hưởng lên các hệ thần kinh thực vật và hệ thần kinh trung ương với sự có mặt của các thụ thể nicotine trên các cấu trúc não gây kích thích và làm tê liệt hệ thần kinh [1]. Ngoài ra, nicotine còn ảnh hưởng đến hệ tuần hoàn như: thay đổi huyết áp, tăng thể tích tim, gây tổn thương hệ tim mạch, tác động trực tiếp lên cơ tim, thành mạch. Ảnh hưởng tới quá trình cấu tạo tế bào máu. Gây đột biến gen, biến đổi chromosomal, mạng lưới chromatit và các axit nucleic trong tế bào lympho của máu ngoại vi [32]. Nicotine tác động lên màng não làm thay đổi hoocmon adrenal gây tác hại khôn lường, một tác hại nghiêm trọng không thể không kể đến là nguy cơ gây tử vong vì ung thư phổi. Nicotine tác động lên các thụ thể ở hệ thống thần kinh với chất dẫn truyền thần kinh dopamine. Dopamine là chất dẫn truyền thần kinh có chức năng tạo cảm hứng trong não, điều chỉnh mong muốn sử dụng các chất gây nghiện, gây bài tiết adrenaline (nhịp tim nhanh, co mạch ngoại vi, ức chế co bóp và chế tiết dịch vị dạ dày). Tuy nhiên trong cơ thể nicotine sẽ nhanh chóng được chuyển hóa thành cotinin và thải ra nước tiểu [1]. Nicotine được hấp thụ qua da, miệng và niêm mạc mũi hoặc hít vào phổi. Người hút thuốc trung bình đưa vào cơ thể 1 đến 2 mg nicotine mỗi điếu thuốc hút. Khi nicotine được đưa vào cơ thể, nó được vận chuyển nhanh thông qua đường máu và có thể vượt qua hàng rào máu-não. Kể từ khi hít vào nicotine mất 10-20 giây để chạy tới não. Thời gian bán thải của nicotine trong cơ thể vào khoảng 2 giờ [13]. 3
Hình 1.2. Ảnh hưởng của Nicotine tới các cơ quan trong cơ thể 0 Nicotine bị chuyển hóa ở gan bởi enzym cytochrome P450 (chủ yếu là CYP2A6, và cũng có CYP2B6). Cotinin là một trong các chất chuyển hóa chính từ nicotine. Các chất chuyển hóa chính khác gồm nicotine N'-oxit, nornicotine, nicotine isomethonium ion, 2- hydroxynicotin và nicotine glucuronid. Trong một số điều kiện các chất khác có thể được tạo thành như myosmine (hình 1.3 trang 6) [13]. 4
Hình 1.3. Con đường chuyển hóa nicotine ở người 0- Nicotine làm tăng huyết áp và nhịp tim ở người. Nicotine cũng có thể gây tăng khả năng xơ vữa (atherogenic genes) tế bào nội mô động mạch vành ở người. Tổn thương vi mạch có thể xảy ra do tác động của nó lên các thụ thể nicotinic acetylcholin (nAChRs) [13]. Nicotine còn gây ra các tác dụng trái ngược nhau trên hệ thần kinh giao cảm: Lúc đầu kích thích hạch phó giao cảm gây giãn mạch, hạ huyết áp, làm chậm nhịp tim nhưng chỉ trong một thời gian ngắn. Ngay sau đó lại kích thích hạch phó giao cảm và tuyến thượng thận làm tăng adrealine, gây co mạch, tăng huyết áp, tăng nhịp tim, tăng tiết dịch vị, đồng thời làm giãn đồng tử, tăng nhu động ruột. Cuối cùng, với liều cao sẽ làm khó thở, suy và liệt hô hấp [13]. Nicotine xâm nhập vào cơ thể qua da, đường tiêu hóa và đường hô hấp. Thời gian hấp thụ nicotine từ phổi đến não chỉ mất trung bình 7 giây. Độc tính của nicotine rất cao nên dễ gây nhiễm độc nghiêm trọng hoặc tử vong. Nicotine được hấp thụ nhanh qua niêm mạc, qua hô hấp, một phần bị phá hủy ở gan. Nó được đào thải qua nước tiểu, nước bọt, phổi, mồ hôi nhưng không qua mật [6, 9]. 5
Trong các tế bào bình thường, nicotine có thể kích thích các tính chất phù hợp với sự chuyển đổi tế bào và giai đoạn sớm của sự hình thành ung thư, như gia tăng sự tăng lên của tế bào, giảm sự phụ thuộc tế bào vào ma trận ngoại bào để sống sót, và sự ức chế tiếp xúc giảm. Do đó, việc kích hoạt nAChRs trong phổi và các mô khác bởi nicotine có thể thúc đẩy sự hình thành ung thư bằng cách gây ra sự đột biến DNA. Thông qua các tác động của promoter khối u, nó hoạt động cùng với các chất gây ung thư khác từ khí thải ôtô hoặc đốt gỗ, có thể rút ngắn thời kỳ khởi phát của bệnh ung thư [35]. Nicotine được tìm thấy có liên quan và tác động đến các bệnh và bộ phận: Ung thư đường ruột-dạ dày, bệnh ung thư tuyến tuy, bệnh ung thư vú, ảnh hưởng hệ thống tim mạch, hệ thống hô hấp, hệ tiêu hóa, hệ thống miễn dịch, hệ thống thị giác, hệ thống thận, hệ thống sinh sản-giống đực, chu kỳ kinh nguyệt, tế bào trứng, phụ nữ mang thai [13]. 1.1.3. Cơ chế xâm nhập của nicotine vào cơ thể. Thông thường công nhân tiếp xúc nghề nghiệp với nicotine trong các nhà máy sản xuất thuốc lá, trong quá trình công nghệ: chế biến, sấy khô, lên men, cuốn điếu, đóng bao…. Nicotine xâm nhập vào cơ thể thông qua các con đường sau: Đường tiêu hóa: qua quá trình ăn uống sau ca hoặc trong ca làm việc khi điều kiện vệ sinh cá nhân của công nhân còn hạn chế. Người ta đã tiến hành thí nghiệm cho chuột uống cotinin và thấy LD50 sau 48 giờ là 1.604 mg/kg thể trọng, trong khi đó tiêm vào mang bụng thì LD50 là 930 mg/kg thể trọng [2]. Đường hô hấp: Trong một số nghiên cứu cho thấy nồng độ bụi thuốc lá ở một số vị trí sản xuất (chọn lá, máy thái, máy sấy, cuốn điếu) của 2 nhà máy thuốc lá Thăng Long và Bắc Sơn cao hơn giới hạn tối đa cho phép 4 - 5 lần (ở Việt Nam giới hạn tối đa cho phép là 3 mg/m3). Lượng bụi hạt dưới 5µm ở nguyên liệu thuốc lá chiếm 40%. Như vậy, người công nhân đã hít phải một số bụi thuốc lá vào phổi. Theo Parkes và cộng sự thì 25% lượng bụi này bị giữ lại ở phổi và đọng lại ở đây đến 300 ngày. Ngoài việc tiếp xúc nghề nghiệp với bụi thuốc lá người lao động còn phải hít thở nicotine ô nhiễm trong môi trường lao động. Nồng độ nicotine trong không khí tại một số địa điểm: sấy sợi, đóng bao, sấy lại, 6
cuốn điếu khá cao (tương đương 3,3 - 4 µg/l; 4,4 µg/l; 1,3 - 4,0 µg/l; 2,8 - 8,0 µg/l; 1,3 µg/l) [2]. Vậy qua đường hô hấp, nicotine xâm nhập vào cơ thể trực tiếp hoặc qua lượng nicotine chứa trong bụi. Qua da: Công nhân làm việc trong điều kiện nóng, ra nhiều mồ hôi, bụi thuốc bám vào da, nicotine có thể ngấm vào cơ thể, đặc biệt ở những công nhân thu hái thuốc lá [6]. Qua da, nhiễm độc nicotine xảy ra rất nhanh (sau 20 phút). Nhiều trường hợp tử vong được ghi lại khi tiếp xúc qua da với các dung dịch nicotine 45%, 95% với diện tích tiếp xúc lớn. Nicotine được hấp thụ qua da, miệng và niêm mạc mũi hoặc hít vào phổi. Ngoài ra còn xâm nhập qua mắt. Khi hút một điếu thuốc lá, người hút thuốc đưa vào cơ thể 1 đến 3 mg nicotine. Hút thuốc lá là cách đưa nicotine đến não một cách nhanh chóng trong vòng 10 giây sau khi hít vào. Khi nicotine được đưa vào cơ thể, nó được vận chuyển nhanh thông qua đường máu và có thể vượt qua rào cản giữa máu và não. Kể từ khi hít vào nicotine mất trung bình 7 giây để chạy tới não. Thời gian bán phân rã của nicotine trong cơ thể vào khoảng 2 giờ. Nicotine nuốt vào dạ dày bị dịch vị axit ngăn cản sự hấp thụ, xuống ruột vào hệ thống gan, nicotine bị phân rã trong gan bằng enzym cytochrome P450 (chủ yếu là CYP2A6, và cũng có CYP2B6). Tại đây, 70% nó bị phá hủy ngay từ lần đầu đi qua. Cơ thể người có thể đào thải nicotine ra nước tiểu dưới dạng cotinin với thời gian bán hủy kéo dài (20 giờ). Có thể định lượng cotinin trong nước tiểu và trong nước bọt. 1.1.4. Khái quát về ngành công nghiệp thuốc lá ở Việt Nam Hầu hết thuốc lá sản xuất tại Việt Nam được sản xuất bởi Tổng công ty Thuốc lá Việt Nam (Vinataba) và các thành viên của Tổng công ty hiện đang sở hữu 11 trong số 17 nhà máy của cả nước và sản xuất hơn 200 nhãn hiệu trên toàn quốc. Thành viên lớn nhất của tập đoàn Vinataba là Công ty Thuốc lá Sài Gòn sản xuất 25 nhãn hiệu tại các nhà máy ở Sài Gòn và Vĩnh Hội, khoảng 26 tỷ điếu mỗi năm hay 1,3 tỷ bao hai mươi điếu. Với sự tăng trưởng mạnh mẽ thị phần nội tiêu trong những năm gần đây của Vinataba, đặc biệt là từ năm 2015 đến nay với thị phần hơn 55% năm 2015, 60% năm 2016. 7
Cây thuốc lá được canh tác ở 27 trong số 64 tỉnh ở Việt Nam. Nông dân trồng thuốc lá được nhận hỗ trợ của Vinataba bằng hạt giống, vốn và cơ sở hạ tầng nông thôn. Tính đến 2006, ngành sản xuất thuốc lá sử dụng khoảng 18.000 công nhân, hay 0,05% lực lượng lao động ở Việt Nam - một tỷ trọng khá ổn định theo thời gian [3]. Trong quá trình sản xuất thuốc lá đã làm thải ra một lượng khói và bụi thuốc lá đáng kể gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động tại nơi sản xuất. Ở nước ta vấn đề về sức khỏe của công nhân làm việc trong môi trường thuốc lá đã được nghiên cứu từ những năm 1960. Năm 1996, bệnh nhiễm độc nicotin được công nhận là bệnh nghề nghiệp. Tuy nhiên, vẫn chưa có những nghiên cứu chuyên sâu về vấn đề này để đưa ra lời cảnh báo và biện pháp giảm thiểu tác hại của khói thuốc lá trong khu vực sản xuất đến sức khỏe người lao động. 1.1.5. Tác hại của hút thuốc lá thụ động Hút thuốc lá sẽ gây ra nhiều bệnh và làm tăng tỷ lệ tử vong. Đáng báo động hơn là hàng trăm ngàn người chưa bao giờ hút thuốc lá vẫn phải chết mỗi năm vì những bệnh do hít phải khói thuốc lá của người khác (gọi là hút thuốc thụ động). Trong 200 chất độc có trong khói thuốc lá, có đến 69 loại gây ung thư và tất cả chúng đều xâm nhập cơ thể những người hút thuốc thụ động. Khói thuốc có thể tồn tại trong không khí hơn 2 giờ, ngay cả khi không còn nhìn hoặc ngửi thấy nữa. Do đó, những người thường xuyên sống hoặc làm việc cạnh người dùng thuốc lá có thể tiếp nhận lượng khói thuốc tương đương việc hút 5 điếu mỗi ngày. Báo cáo của cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (thuộc WHO) năm 2002 đã kết luận: khói thuốc thụ động gây ung thư phổi, bệnh tim và các bệnh khác. Từ năm 2008 - 2010, nhóm nghiên cứu của Đại học Y Hà Nội, Đại học Y tế Cộng đồng Hà Nội và Dự án Heath Bridge đã khẳng định: trẻ em dưới 6 tuổi trong gia đình có người hút thuốc mắc các bệnh về đường hô hấp nhiều hơn 40% so với trẻ em sống trong các gia đình không có người hút thuốc. Theo Hiệp hội Ung thư Mỹ, cứ mỗi giờ ở cùng phòng với một người hút thuốc lá, nguy cơ mắc ung thư phổi cao gấp 100 lần so với việc sống 20 năm trong tòa nhà chứa chất độc asen. Chỉ cần nửa giờ phơi nhiễm khói thuốc, tiểu cầu đã kết dính lại dưới thành 8
mạch máu, hệ miễn dịch đã bị ảnh hưởng. Chính vì vậy mà WHO khuyến cáo: không có ngưỡng an toàn cho việc hút thuốc thụ động. Khói thuốc thụ động là mối nguy cơ sức khoẻ cho tất cả những người tiếp xúc, dù chỉ trong một thời gian ngắn và thậm chí cho cả những người bước vào phòng mà trước đó vừa có người hút thuốc. Khói thuốc cũng là nguyên nhân gây ra bệnh tim mạch, đột quỵ, các bệnh đường hô hấp, ung thư phổi và nhiều bệnh khác ở người hút thuốc thụ động. Trong đó, trẻ em, phụ nữ, người già là những đối tượng đặc biệt nhạy cảm với khói thuốc. Khói thuốc có thể gây ra hội chứng đột tử ở trẻ sơ sinh, các bệnh đường hô hấp, bệnh viêm tai giữa, hen, chậm phát triển các chức năng phổi ở trẻ em. Ngoài ra, phụ nữ mang thai thường xuyên hít phải khói thuốc thụ động có thể bị sảy thai, làm thai nhi chậm phát triển hoặc sinh non. Không những thế, phơi nhiễm khói thuốc thụ động còn đem lại những tổn thất kinh tế đối với cá nhân, doanh nghiệp và toàn xã hội nói chung. Tổn thất kinh tế này bao gồm những chi phí y tế chữa trị các bệnh do hút thuốc lá bị động gây ra; tổn thất năng suất lao động do ốm và tử vong. Từ năm 2005, Việt Nam đã có Nghị định 45 quy định xử phạt hành chính những hành vi hút thuốc lá nơi công cộng có hiệu lực từ ngày 17 tháng 3 năm 2005. Tuy nhiên, việc áp dụng chưa triệt để, trên thực tế chưa xây dựng được hệ thống văn bản pháp luật chặt chẽ về thuốc lá. Từ 01/01/2010, Chính phủ quy định nghiêm cấm hút thuốc lá ở các cơ sở y tế, thư viện, rạp chiếu phim, nhà hát, nhà văn hóa, các khu vực sản xuất và nơi làm việc trong nhà, nơi có nguy cơ cháy nổ cao và trên các phương tiện giao thông công cộng (bảng 1.1). Đây là một phần nội dung kế hoạch thực hiện Công ước khung về kiểm soát thuốc lá mà Việt Nam tham gia vào ngày 11/11/2004. 9
Bảng 1.1. Giá trị giới hạn quy định trong môi trường khu vực làm việc ở một số quốc gia trên thế giới Giá trị giới hạn trung Giá trị giới hạn từng Tên quốc gia bình 8h (TWA) lần tối đa (STEL) (mg/m3) (mg/m3) Australia (Úc) 0,5 Austria (Áo) 0,5 2 Belgium (Bỉ) 0,5 Canada 0,5 Denmark (Đan Mạch) 0,5 1 European Union (EU) 0,5 Finland (Phần Lan) 0,5 1,5 France (Pháp) 0,5 Germany (Đức) 0,5 1 Hungary 0,5 Ireland 0,5 Italy (Ý) 0,5 Latvia 0,5 New Zealand 0,5 Poland (Ba Lan) 0,5 Singapore 0,5 South Korea (Hàn Quốc) 0,5 Spain (Tây Ban Nha) 0,5 Sweden (Thụy Điển) 0,1 Switzerland (Thủy Sỹ) 0,5 1 The Netherlands (Hà Lan) 0,5 Viet Nam 0,5 Turkey (Thổ Nhĩ Kỳ) 0,5 USA (Mỹ) 0,5 United Kingdom (Vương Quốc 0,5 1,5 Anh) 1.2. Các phương pháp lấy mẫu Hiện nay, phương pháp lấy mẫu nicotine trong không khí bao gồm phương pháp lấy mẫu chủ động (XAD-2, XAD-4, Tenax, than hoạt tính) và thụ động (Ternax, ống giải hấp phụ nhiệt, SPME, màng lọc tẩm). 1.2.1. Lấy mẫu chủ động Thông thường, mẫu khí được lấy bởi một máy bơm hút thông qua một ống hút nhỏ vào trong một bình nhỏ (ống chứa vật liệu hấp phụ hoặc bình chứa dung dịch hấp thụ). 10
Điều này làm tăng tốc độ không khí về phía bề mặt của vùng thu và tốc độ dòng chảy được xác định bởi đường kính của ống hút. Các chất phân tích sẽ được giữ lại trên vật liệu lấy mẫu. Vì khối lượng mẫu có thể được tính thông qua dòng lưu lượng và thời gian lấy mẫu, nên kết quả sẽ mang tính định lượng. Lấy mẫu chủ động có các ưu điểm sau: - Kết quả mang tính định lượng. - Chủ động trong thời gian, thể tích lấy mẫu. - Quá trình vận hành có thể bán tự động - Khả năng tích hợp với phần mềm giám sát môi trường. Nhược điểm: - Cần nguồn điện và các nguồn năng lượng vận hành thiết bị lấy mẫu. - Thiết bị lấy mẫu phức tạp, cần hiệu chỉnh trước khi lấy mẫu. - Chi phí lấy mẫu cao. - Gặp khó khăn khi lấy mẫu trong các điều kiện khắc nghiệt hoặc yêu cầu cao về an toàn cháy nổ. Phương pháp lấy mẫu chủ động đã được các tiêu chuẩn công bố và áp dụng trên thế giới cụ thể như sau: Năm 1994, tiêu chuẩn NIOSH 2544 xác định nicotine bằng phương pháp chủ động sử dụng vật liệu lấy mẫu XAD-2 với tốc độ lấy mẫu 1,0 lít/phút. Mẫu sau khi lấy được rửa giải bằng 1 mL dung môi Ethyl acetate trong 30 phút và tiến hành phân tích mẫu trên máy GC-NPD. Khoảng đo là 0,3 tới 1,2 mg/m3 với thể tích lấy mẫu 100 lít. Độ chính xác phương pháp là ±12%. Độ chụm bằng 0,015 [30]. Xác định nicotine bằng phương pháp lấy mẫu chủ động sử dụng vật liệu XAD-4 với tốc độ lấy mẫu 0,1 đến 1,5 lít/phút. Mẫu sau đó được rửa giải bằng 1 mL dung môi Ethyl acetate chứa 0,01% triethylamin và tiến hành phân tích mẫu trên máy GC-NPD theo quy trình đã được ban hành trong các tiêu chuẩn NIOSH 2551:1998, ASTM D5075-1:2001, ISO 18145:2003. Trong đó, tiêu chuẩn NIOSH 2551:1998 có khoảng đo là 0,050 tới 20 µg/mẫu, giới hạn phát hiện LOD là 0,050 µg/mẫu [37]. 11