Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Môi trường: Nghiên cứu sự phân bố một số dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân điển hình trong nước và trầm tích sông Cầu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Nghiên cứu sự phân bố một số dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân điển hình trong nước và trầm tích sông Cầu" nhằm rà soát mức độ ô nhĩm PPCPs trong sông C̀u và xác định các chất PPCPs gây ô nhiễm điển hình; Tối ưu hóa được các đìu kiện phân t́ch 04 nhóm hợp chất PPCPs gồm Sulfamethoxazole, Ciprofloxacin, Carbamazepine và Caffeine trong mẫu nước và trầm tích bằng kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ nối tiếp (LC-MS/MS) phù hợp với đìu kiện thử nghiệm tại Việt Nam...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Môi trường: Nghiên cứu sự phân bố một số dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân điển hình trong nước và trầm tích sông Cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGÔ HUY THÀNH NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ MỘT SỐ DƯỢC PHẨM VÀ SẢN PHẨM CHĂM SÓC CÁ NHÂN ĐIỂN HÌNH TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU Ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 9520320 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – 2022 1
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Văn Diệu Anh 2. PGS.TS. Ngô Huy Du Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2
MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Các chất dược phẩm và sản phẩm chăm sóc sức khỏe cá nhân sau khi vào trong cơ thể người và động vật sẽ được đào thải ra môi trường theo đường bài tiết dưới dạng chất ban đầu hoặc chất chuyển hóa. Ngoài ra dược phẩm còn xâm nhập vào môi trường theo nhiều con đường khác nhau như từ các cơ sở sản xuất hoặc thải bỏ thuốc quá hạn không đúng quy định. Mối quan tâm chính được nêu ra bởi sự hiện diện của PPCP trong môi trường nước là khả năng của chúng can thiệp vào hệ thống nội tiết để tạo ra các tác động không mong muốn / phá vỡ cân bằng nội môi. Nhu cầu sử dụng PPCPs không ngừng gia tăng ở Việt Nam trong trong những năm trở lại đây cùng với hệ thống hạ tầng xử lý nước thải hầu hết còn kém, tất yếu sẽ dẫn đến việc xuất hiện dư lượng PPCPs trong môi trường. Một số nghiên cứu đã khảo sát về sự có mặt của PPCPs trong môi trường nước mặt ở đồng bằng sông Mê Kông; nước mặt, nước thải đô thị ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh; nước ao trang trại ở Hà Nội, Hải Phòng, Thái Bình và Cần Thơ và cả nước thải đô thị/bệnh viện. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào đề cập đến hiện trạng ô nhiễm PPCPs ở sông Cầu. (một trong những lưu vực sông lớn của Việt Nam) Chính vì vậy nghiên cứu này tập trung sàng lọc đánh giá hiện trạng một số PPCPs điển hình trong nước/trầm tích Sông Cầu địa phận Thái Nguyên. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu - Rà soát mức độ ô nhiễm PPCPs trong sông Cầu và xác định các chất PPCPs gây ô nhiễm điển hình; - Tối ưu hóa được các điều kiện phân tích 04 nhóm hợp chất PPCPs gồm Sulfamethoxazole, Ciprofloxacin, Carbamazepine và Caffeine trong mẫu nước và trầm tích bằng kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ nối tiếp (LC-MS/MS) phù hợp với điều kiện thử nghiệm tại Việt Nam, làm cơ sở để xây dựng quy trình phân tích các PPCPs khác và tiến tới xây dựng tiêu chuẩn về quy trình/phương pháp phân tích PPCPs phù hợp với điều kiện Việt Nam; - Xác định mức độ ô nhiễm các PPCPs điển hình và sự phân bố của chúng trong nước và trầm tích khu vực trọng điểm của Sông Cầu. Từ đó đánh giá rủi ro môi trường sơ bộ do sự hiện diện của các chất PPCPs gây ô nhiễm điển hình trong nước và trầm tích tại sông Cầu; - Xác định được hệ số phân bố thực nghiệm của các PPCPs điển hình trong nước và trầm tích sông Cầu là cơ sở cho việc đánh giá phân bố các PPCPs nghiên cứu trong nước và trầm tích. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: 56 hợp chất PPCPs bao gồm 30 chất thuộc nhóm thuốc kháng sinh, 12 chất thuộc nhóm thuốc giảm đau, 4 chất thuộc nhóm thuốc chống động kinh, 4 chất thuộc nhóm thuộc giãn mạch máu và 6 chất thuộc nhóm các PPCPs khác trong nước và trầm tích Phạm vi: Sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên. 2
4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Lấy mẫu và bảo quản mẫu ngoài hiện trường, xử lý mẫu (chiết pha rắn SPE và chiết dung môi gia tốc ASE) và phân tích mẫu bằng hệ thống sắc ký lỏng ghép nối khối phổ 2 lần (LC-MS/MS) trong phòng thí nghiệm; - Phương pháp hồi cứu tài liệu: Thu thập dữ liệu làm cơ sở so sánh đánh giá; kế thừa các phương pháp đánh giá rủi ro môi trường đã được giới nghiên cứu công nhận; - Phương pháp phân tích thống kê: Đánh giá độ tin cậy của số liệu thu thập từ thực nghiệm; sử dụng phân tích hồi quy để xác định mối tương quan sự phân bố của PPCPs trong nước và trầm tích. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: - Đưa ra quy trình phân tích đồng thời 04 PPCPs gồm Sulfamethoxazole (SMX), Ciprofloxacin (CIP), Carbamazepine (CBM) và Caffeine (CAF) trong mẫu nước và trầm tích, làm cơ sở để xây dựng quy trình phân tích các PPCPs khác và tiến tới xây dựng tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) về quy trình/phương pháp phân tích PPCPs phù hợp với điều kiện Việt Nam; - Xác định được hệ số phân bố thực nghiệm của PPCPs trong nước và trầm tích sông Cầu là cơ sở cho việc đánh giá phân bố các PPCPs nghiên cứu trong nước và trầm tích, giúp dự báo mức độ lan truyền ô nhiễm theo dòng chảy. 3
Ý nghĩa thực tiễn: Hình thành cơ sở dữ liệu ban đầu về ô nhiễm PPCPs trong nguồn nước sông Cầu đóng góp vào cơ sở dữ liệu ô nhiễm PPCPs trong nguồn nước tại Việt Nam giúp định hướng hoạt động kiểm soát các nguồn ô nhiễm cũng như đưa ra những khuyến cáo phù hợp trong việc sử dụng nguồn nước sông Cầu. 6. Cấu trúc luận án. Luận án gồm 136 trang với các phần: Mở đầu (06 trang); Chương 1 - Tổng quan (30 trang); Chương 2 – Phương pháp nghiên cứu (22 trang); Chương 3 - Kết quả và thảo luận (42 trang); Kết luận (02 trang); Tài liệu tham khảo (140 tài liệu); Danh mục các công trình đã công bố của luận án (4 công trình); Luận án có 19 bảng, 46 hình vẽ và đồ thị. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. TỔNG QUAN VỀ PPCPS 1.1.1. Định nghĩa và phân loại 1.1.2. Đặc tính của PPCPs 1.1.3. Sản xuất và sử dụng PPCPs 1.1.4. Nguồn thải PPCPs vào nguồn nước và các tác động của chúng 1.1.5. Hiện trạng ô nhiễm PPCPs 1.1.6. Các phương pháp phân tích PPCPs 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SÔNG CẦU 1.2.1. Điều kiện kinh tế xã hội 1.2.2. Điều kiện khí hậu và thủy văn 1.2.3. Nhu cầu dùng nước 1.2.4. Nước thải 1.2.5. Sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên 1.3. KẾT LUẬN TỔNG QUAN 4
Chưa có nghiên cứu về dư lượng PPCPs ở lưu vực Sông Cầu. Các nghiên cứu khác ở Việt nam chỉ mang tính chất khảo sát liệt kê, chưa có sự đánh giá một cách có hệ thống. Bên cạnh đó, trong các nghiên cứu đã thực hiện tại Việt Nam, quá trình phân tích các PPCPs thường được thực hiện ở các nước tiên tiến như Nhật Bản, Hàn Quốc… Việc phân tích đồng thời các PPCPs vẫn còn hạn chế ở Việt Nam. CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng: các nhóm thuốc kháng sinh, thuốc giảm đau, thuốc chống loạn nhịp tim, thuốc chống động kinh, thuốc chống ung thư, thuốc giãn mạch, thuốc giãn phế quản, chất kích thích, thuốc dạ dày/ tá tràng, thuốc ức chế miễn dịch trong nước và trầm tích. Phạm vi: Sông Cầu. Hình 2. 1. Khung logic nghiên cứu 2.2.2. Đánh giá ô nhiễm 2.2.2.1. Lấy mẫu 5
Giai đoạn khảo sát sàng lọc (2015): dọc Sông Cầu chảy từ Bắc Cạn qua Thái Nguyên, Bắc Ninh xuống Hải Dương. Tổng cộng có 24 mẫu nước và 10 mẫu trầm tích. Giai đoạn đánh giá các PPCPs điển hình (2019-2020), Hình 2.5. Hình 2. 2. Vị trí lấy mẫu nước và trầm tích sông Cầu tại Tp. Thái Nguyên 2.2.2.2. Phân tích thành phần lý hóa của mẫu nước và trầm tích - Mẫu nước: - Mẫu trầm tích: 2.2.2.3. Xử lý mẫu phân tích PPCPs Trong quá trình phân tích các hợp chất hữu cơ, một trong những yếu tố quyết định sự thành công trong việc định tính và định lượng tốt các hợp chất PPCPs là quy trình xử lý mẫu sơ bộ trước khi phân tích. 6
2.2.3. Xác định các chất điển hình Mức độ điển hình của các PPCPs được xác định dựa trên các yếu tố gồm nồng độ (C), tần suất (P) và khả năng gây ảnh hưởng độc hại (PNEC), thông qua chỉ số ảnh hưởng InI (Influence Index): 𝑃𝑛 × 𝐶 𝑛 𝑃 𝑡𝑡 × 𝐶 𝑡𝑡 1 𝐼𝑛𝐼 = [ + ]× ∑ 𝐶𝑛 ∑ 𝐶 𝑡𝑡 𝑃𝑁𝐸𝐶 𝑛 2.2.4. Phương trình cân bằng vật chất Với Q1 (m3/s) là dòng chính, Q2 (m3/s) là dòng nhánh đổ vào Q1. Với các đại lượng TDS (g/m3) dòng chính, dòng nhánh và sau hợp lưu được đo trực tiếp tại hiện trường, lưu lượng Q1 lấy từ trạm quan trắc, lưu lượng dòng nhánh Q2 theo công thức 𝑄1 × (𝑇𝐷𝑆3 − 𝑇𝐷𝑆1) 𝑄2 = 𝑇𝐷𝑆2 − 𝑇𝐷𝑆3 2.2.5. Đánh giá rủi ro Rủi ro môi trường theo thương số rủi ro RQ được xác định theo biểu thức: 𝑃𝐸𝐶 𝑅𝑄 = 𝑃𝑁𝐸𝐶 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM BẨN PPCPs TRÊN SÔNG CẦU 3.1.1. PPCPs trong nước và trầm tích sông Cầu 3.1.1.1. PPCPs trong nước Kết quả khảo sát sự hiện diện của PPCPs trong nước sông Cầu được trình bày trong Hình 3.1. Trong số 56 PPCPs được điều tra, 36 hợp chất đã được phát hiện ít nhất một lần trong các mẫu nước. Trong số đó, Lincomycin được tìm thấy trong tất cả các mẫu và có 12 PPCPs, bao gồm Lincomycin, SMX, Sulpiride, Griseofulvin, Diclofenac, Trimethoprim, Tiamulin, CAF, Sulfamonomethoxine, 2-Quinoxaline carboxylic acid, Sulfadimethoxine, Mefenamic acid và Theophylline được phát 7
hiện trong hơn 50% mẫu. CAF được tìm thấy ở nồng độ cao nhất với mức trung bình là 159 ng/L. Hình 3. 1. Sự hiện diện của các PPCPs trong nước sông Cầu 3.1.1.2. Trầm tích Số lượng PPCPs được phát hiện trong các mẫu trầm tích sông Cầu nhiều hơn trong các mẫu nước. Tổng cộng, 32 trong số 56 PPCPs được phát hiện ít nhất một lần ở nồng độ từ (26,92 ÷ 62,27) ng/kg trọng lượng khô, và có 12 PPCPs có tần suất phát hiện hơn 50%. Hình 3. 2. Sự hiện diện của các PPCPs trong trầm tích Sông Cầu 3.1.1.3. Xu thế biến đổi của PPCPs theo không gian và thời gian Sự phân bố theo không gian của PPCPs trong nước và trầm tích sông Cầu cho thấy sự khác biệt lớn giữa các vị trí lấy mẫu (Hình 3.4). Nhìn chung, mức độ PPCPs thấp hơn ở khu vực nông 8
thôn và cao hơn ở khu vực đô thị. Tổng hàm lượng PPCPs tại các điểm lấy mẫu CR1, CR2 (khu vực nông thôn và miền núi) trong nước sông nằm trong khoảng (8,28 ÷ 33,16) ng/L, trong khi tại các điểm lấy mẫu CR6, CR7 (khu vực Đô thị) là từ (378 ÷ 529) ng/L. PPCPs trong trầm tích (mg/kg) 800 PPCPs trong nước (ng/L) 200 Jul.2015 (a) Sep.2015 (b) 600 150 100 400 50 200 0 CR3 CR5 CR6 CR7 CR8 0 CR1 CR2 CR3 CR4 CR5 CR6 CR7 CR8 Thai Nguyen ac Hai Dương B Ninh Bac KanThai Nguyen Hai Duong Bac Ninh Hình 3. 3. Sự phân bố PPCPs theo không gian và thời gian Khi xem xét biến động dư lượng PPCPs trong nước sông theo mùa: mùa hè (mùa mưa: tháng (7 ÷ 9) năm 2015) và mùa đông (mùa khô: tháng 12 năm 2015), dữ liệu thu được cho thấy nồng độ PPCPs, không bao gồm CAF, trong nước vào mùa đông (mùa khô) cao hơn vào mùa hè (mùa mưa). Sự thay đổi theo mùa của nồng độ PPCPs có thể do các điều kiện môi trường, chẳng hạn như tốc độ dòng chảy, hấp phụ, phân hủy, bao gồm nhưng không giới hạn đối với phân hủy sinh học và phân hủy quang hóa. 3.1.2. Xác định các PPCPs điển hình trên lưu vực sông Cầu Trong số 36 PPCPs được phát hiện trong mẫu nước và 32 PPCPs được phát hiện trong trầm tích của sông Cầu thì chỉ có 19 chất có mặt trong cả hai thành phần môi trường nước và trầm 9
tích. Hệ số đánh giá mức độ ảnh hưởng của các chất này được thể hiện trong Hình 3.5. Ciprofloxacin Cyclophosphamide 10 DEET Lincomycin Caffeine 0.1 Sulfadimethoxine Crotamiton 0.001 Sulfamethoxazole 0.00001 Mefenamic_acid 0.0000001 Carbamazepine Metoprolol Bezafibrate Griseofulvin Sulpiride Trimethoprim Sulfamerazine Roxithromycin Propranolol Diclofenac Hình 3. 4. Chỉ số ảnh hưởng InI của các chất PPCPs Kết quả cho thấy có ba chất có chỉ số ảnh hưởng đáng chú ý nhất bao gồm SMX, CAF, và Ciprofloxacine với giá trị InI lần lượt là 1,2; 0,7; và 0,14. CBM tuy không có hệ số InI cao, nhưng vẫn nằm trong số 10 PPCPs có chỉ số ảnh hưởng cao nhất. CBM vẫn là loại thuốc an thần được sử dụng nhiều nhất cho đến nay và đặc biệt nó là loại dược phẩm có tính bền vững và được xem như là chất đánh dấu (tracer) đối với nước thải và là một trong những hợp chất quan trọng giúp xác định mức độ nhiễm bẩn. Do đó, bên cạnh SMX, CAF, và CIP thì nghiên cứu này xem xét thêm CBM như là các chất PPCPs điển Hình có mặt trong Sông Cầu. 10
3.2. ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU PHÂN TÍCH 04 PPCPs ĐIỂN HÌNH 3.2.1. Tối ưu hóa điều kiện định lượng PPCPs bằng LC- MS/MS 3.2.1.1. Tối ưu điều kiện khối phổ MS/MS a. Xác định mảnh phân tách b. Tối ưu năng lượng phân mảnh F và năng lượng va chạm CE c. Tối ưu các thông số chạy MS khác 3.2.1.2. Tối ưu hóa các điều kiện sắc ký a. Lựa chọn cột phân tách và hệ pha động Nghiên cứu khảo sát với hai loại cột tách là cột Eclipse Plus C18 (4,6×100mm) của Agilent và cột BEH C18 (2.1x×100mm) của Waters (1) Cột Agilent Eclipse Plus C18 3.5µm 4.6×100mm Để tách được các chất cần phân tích bằng cột Eclipse Plus C18, nghiên cứu tiến hành khảo sát với hệ pha động gồm kênh A là dung dịch axit formic 0,1% và kênh B là methanol (MeOH) với các tỉ lệ khác nhau. Tỉ lệ tối ưu được lựa chọn là 70% kênh B. Sắc ký đồ tối ưu được thể hiện ở Hình 3.10. Hình 3. 5. Tối ưu hóa tách các chất bằng cột Plus C18 (2) Cột BEH C18 1.7um 2.1x100mm 11
Khi sử dụng cột BEH C18 1.7µm 2.1×100mm để phân tách, chương trình pha động như ở Bảng 3.4 có tỉ lệ dung môi biến đổi theo thời gian với tốc độ dòng 105 µL/phút. Kết quả tối ưu phân tách các chất được thể hiện ở Hình 3.5. Hình 3. 6. Kết quả phân tách các chất bằng cột BEH → Có thể thấy việc sử dụng cột Agilent Eclipse Plus C18 3.5um 4.6×100mm cho kết quả phân tách đồng đều, thời gian lưu ngắn, chương trình chạy pha động đơn giản. Do đó cột Agilent Eclipse Plus C18 3.5um 4.6x100mm được sử dụng để làm cột tách khi phân tích. b. Khảo sát sự ảnh hưởng thể tích tiêm mẫu lên tín hiệu thu nhận Hình 3.13 cho thấy, ở thể tích bơm mẫu 7 µL và 10 µL thì thấy SMX không chỉ bị doãn chân Peak mà còn bị mất tính cân xứng của tín hiệu. Bên cạnh đó, ở điều kiện bơm mẫu càng lớn thì tỉ lệ trùng chân tín hiệu giữa CAF và SMX càng tăng. Do đó, thể tích bơm mẫu tối ưu được xác định là 3 µL. 3.2.2. Đánh giá độ tin cậy của kết quả phân tích đồng thời 4 chất PPCPs điển hình 3.2.2.1. Đường chuẩn và giới hạn phát hiện (LOD) Diện tích tín hiệu thu được của từng chất phân tích ở các nồng độ khác nhau được tổng hợp trong Bảng 3.6. Mối liên hệ này là tuyến tính với hệ số tương quan R2 nằm trong khoảng 0,989 đến 12
0,999. Giới hạn phát hiện của CIP, SMX, CBM và CAF lần lượt là 0,3225 ppb, 0,7710 ppb, 1,1702 ppb và 1,0863 ppb. 3.2.2.2. Độ chụm (Precision) Kết quả cho thấy độ chụm CV(%) của phương pháp đều nằm trong khoảng giới hạn cho phép theo như khuyến cáo trong tiêu chuẩn USEPA 542 (< 20%) đối với phương pháp phân tích PPCPs bằng hệ sắc ký khối phổ LC-ESI MS/MS [88]. 3.2.2.3. Độ đúng (Trueness) Độ đúng của phương pháp được xác định thông qua độ thu hồi (R), được trình bày trong Bảng 3.6. Kết quả cho thấy độ thu hồi R (%) của phương pháp đều nằm trong khoảng giới hạn cho phép theo như khuyến cáo trong tiêu chuẩn USEPA 542 (70 ÷ 130)% đối với phương pháp phân tích PPCPs bằng hệ sắc ký khối phổ LC-ESI MS/MS [88]. 3.3. ĐÁNH GIÁ SỰ CÓ MẶT CỦA CÁC PPCPs ĐIỂN HÌNH TRÊN SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN 3.3.1. Phân bố ô nhiễm PPCPs điển hình Kết quả khảo sát CAF, CBM, SMX và CIP trên dòng chính và dòng nhánh sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên được thể hiện trong Hình 3.15. Trên dòng chính nồng độ CAF, CIP, SMX, CBM biến thiên trong các khoảng tương ứng là (48,0 ÷ 326,9) ng/L; (0,1 ÷ 1,0) ng/L; (17,9 ÷ 75,8) ng/L; (15,6 ÷ 48,1) ng/L. Xu thế biến thiên của cả 4 PPCPs nghiên cứu dọc theo dòng chính sông Cầu là tương tự nhau: thấp ở đầu nguồn, đoạn sông Cầu bắt đầu chảy vào Thái Nguyên (M1) và ít biến đổi (M3, M4). Sau khi chảy qua trung tâm thành phố nồng độ các PPCPs trong nước tăng dần về phía hạ lưu. Trong số các dòng nhánh đổ vào Sông Cầu thì Suối Xương Rồng là nhánh đặc biệt hơn cả vì nó thu gom trực tiếp nước thải đổ vào trạm xử lý nước thải của Thành phố Thái Nguyên. Kết quả nồng độ các PPCPs thu nhận 13
được ở điểm M22 (trước Trạm xử lý nước thải) cao hơn rất nhiều so với ở điểm M11 (sau Trạm xử lý nước thải). Kết quả là trị nồng độ PPCPs của M11 thấp tương đương so với các điểm trên dòng chính đã giải thích tại sao nồng độ các PPCPs không thay đổi nhiều giữa hai điểm M10 và M12. Tại các điểm dòng nhánh ngay trước khi hợp lưu với Sông, M5 (suối Mỏ Bạch) và M13 (Suối Loàng) có giá trị nồng độ các PPCPs đặc trưng cao hơn cả. Cả hai nhánh này đều chảy qua khu dân cư có mật độ cao. Đặc biệt tại điểm N13, phân bố của 3 PPCPs có sự khác biệt hoàn toàn so với các điểm còn lại. Nồng độ SMX và cao vượt trội và SMX được xem là chất chiếm ưu thế trong 4 PPCPs nghiên cứu. CAF và CBM là hai chất có thể được xem là PPCPs từ nguồn thải sinh hoạt có mặt với nồng độ khá thấp so với SMX tại vị trí N13, điều này cho thấy ở Thái Nguyên kháng sinh SMX còn có khả năng sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp. Hình 3.7. Biến đổi nồng độ PPCPs theo không gian Khi xem xét phân bố PPCPs theo mùa có thể thấy mùa khô nồng độ các PPCP đo đạc được cao khoảng gấp nhiều lần so với mùa mưa. Xu và Zhang [28] cũng đưa ra nhận định tương tự khi 14
khảo sát PPCPs trong môi trường nước sông thuộc phía Nam Trung Quốc ở cả hai mùa nước đầy và mùa nước cạn. Mặc dù nồng độ PPCP vào mùa mưa và mùa khô có sự khác nhau đáng kể, tuy nhiên xu thế biến thiên nồng độ PPCPs dọc theo dòng chính sông Cầu ở cả hai mùa khá tương đồng: thấp ở đầu nguồn và cao dần về hạ lưu. 100 y = 0.2049x + 7.02 Tổng PPCPs vào mùa M17 M21 M20 80 R² = 0.8375; P-value
(có ý nghĩa thống kê). Đặc biệt, nồng độ PPCPs có liên hệ chặt với nồng độ các ion hóa trị 1 (Na+, K+), nhưng lại chưa thể xác định có mối liên hệ hay không với các ion hóa trị 2 (Ca2+, Mg2+). Hình 3.9. Mối liên hệ giữa PPCPs với các thông số chất lượng nước 3.3.2. Sự tích lũy PPCPs điển hình trong mẫu cột trầm tích khu vực sông Cầu 3.3.2.1. Phân bố các PPCPs nghiên cứu trong trầm tích sông Cầu Phân bố nồng độ các PPCPs trong lõi trầm tích dọc theo dòng chính sông Cầu được thể hiện trong Hình 3.21. 16
350 Nồng độ PPCPs trong trầm tích 300 250 CAF CBM 200 (ng/g) SMX CIP 150 100 50 0 0-5 10-15 20-25 0-5 10-15 20-25 0-5 10-15 20-25 0-5 10-15 20-25 0-5 10-15 20-25 M1 M6 M12 M14 M21 Hình 3. 10. Sự biến thiên nồng độ PPCPs theo chiều sâu (cm) của trầm tích dọc theo sông Cầu Có thể thấy xu thế phân bố PPCPs trong trầm tích dọc theo sông Cầu có nét tương đồng với xu thế phân bố PPCPs trong nước: thấp nhất ở đầu nguồn vị trí M1 và cao dần khi qua trung tâm thành phố Thái Nguyên nơi tập trung các hoạt động phát triển kinh tế xã hội của Thái Nguyên và sau đấy lại giảm dần về hạ lưu. PPCPs tích tụ trong trầm tích nhiều nhất tại vị trí M12 là điểm sau hợp lưu với dòng chảy từ suối Xương Rồng, tiếp nhận thải từ nhà máy xử lý nước thải của thành phố. Xem xét nồng độ của 4 PPCPs nghiên cứu theo các lớp trầm tích ở 6 lát cắt theo độ sâu của lõi trầm tích thu thập được cho thấy ở tầng mặt (0 ÷ 5) cm nồng độ các PPCPs thường thấp hơn so với các lớp trầm tích tiếp theo ở độ sâu (5 ÷ 10) cm và (10 ÷ 15) cm, tuy nhiên khi xuống sâu hơn thì nồng độ các PPCPs giảm đáng kể và đạt thấp nhất ở lớp trầm tích có độ sâu (25 ÷ 30) cm. 3.3.2.2. Mối liên hệ của đặc trưng hóa lý của trầm tích đến nồng độ các PPCPs trong trầm tích Kết quả phân tích tương quan đa biến giữa nồng độ các chất PPCPs được nghiên cứu với cả hàm lượng carbon hữu cơ và hàm 17
lượng sét trong trầm tích cho thấy, đây là một quan hệ hồi quy tuyến tính bậc một (Hình 3.23, R2 = 0,4415; P-value < 0,001). Trong khi TOC thể hiện tương tác thuận thì % sét lại thể hiện tính chất tương tác nghịch. Hình 3.11. Ảnh hưởng của TOC (%) và thành phần sét (S) lên nồng độ PPCPs 3.3.2.3. Hệ phân bố pha nước – trầm tích của các PPCPs trong sông Cầu Sau khi xâm nhập vào nguồn nước, các chất ô nhiễm như PPCPs có thể được hấp phụ vào chất rắn lơ lửng và trầm tích tùy thuộc vào khả năng hòa tan trong nước và ái lực liên kết của chúng với các hạt rắn. Lớp trầm tích mặt tiếp xúc trực tiếp với cột nước bên trên và có các tương tác trực tiếp với cột nước do đó hệ số phân bố chỉ tính toán với lớp trầm tích mặt. Kết quả tính toán Kd đối với 4 PPCPs nghiên cứu được thể hiện trong Bảng 3.10. 18