(Luận văn thạc sĩ) xác định thành phần hữu cơ và mô phỏng hình thái phát thái bụi PM2 5 tại thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN
KHOA HỌC
VÀ CÔNG
NGHỆ

N
u
n
V
n
C
h
i
n
h

ÁC Đ NH THÀNH
PH
N HỮU C
VÀ MÔ PHỎNG
H NH THÁI PHÁT THẢI

ỤI PM2.5 TẠI MỘT SỐ Đ
A ĐI

M

TR N Đ A ÀN
THÀNH PHỐ
HÀ NỘI

LU
ẬN
VĂ
N
TH
ẠC
SĨ
KỸ THUẬT HÓA HỌC, VẬT
LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI
TRƯỜNG

H
à
N
ộ
i
,
2
0
2
2


BỘ GIÁO DỤC

VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Nu

nVnC

n

ÁC Đ NH THÀNH PH N HỮU C VÀ MÔ PHỎNG
H NH THÁI PHÁT THẢI ỤI PM2.5 TẠI MỘT SỐ Đ A ĐI M
TR N Đ A

ÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI

C u ên n àn : Kỹ thuật mô trường
Mã số:

8520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH
KỸ THUẬT HÓA HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
Hướng dẫn : TS. ù Quan

Hà Nội. 2022

Mn


LỜI CẢM N
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. i Qu ng Minh đã gi o
đề tài và tận tình hướng dẫn, qu n tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em
học tập và nghiên cứu trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng tới các thầy cô giáo Khoa Môi
trường và cán bộ Học viện Khoa học Công nghệ đã giảng dạy, truyền đạt cho em
nhiều kiến thức giúp em hoàn thiện các môn học và biết thêm nhiều kỹ năng để
áp dụng vào thực tiễn công việc.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến các nh chị em, bạn bè đồng
nghiệp phịng Th Nghiệm Trọng iểm về n Tồn Thực Ph m và Môi Trường
- Trung tâm Nghiên cứu và Chuyển gi o Công nghệ - Viện Hàn lâm Kho học và
Cơng nghệ Việt N m c ng tồn thể các cán bộ làm việc tại Trung tâm đã luôn hỗ
trợ, động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này.
Cuối c ng, em xin gửi lời cảm ơn tới gi đình, người thân, bạn bè đã luôn ở
bên em, ủng hộ, động viên, giúp đỡ và luôn là chỗ dựa vững chắc cho em trong
suốt thời gian vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2022
Học viên

Nu

nVnC

n

MỤC LỤ
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC H NH
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU
MỞĐ U
CHƯ
1.1.

NG 1. TỔNG QUAN
Giới thiệu về bụi mịn

1.1.1.Khái niệm bụi mịn
1.1.2.Tác hại của bụi mịn đối với sức khỏe
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm môi trường trên đị
1.2.

Hàm lượn các PAH tron bụi

1.3.

ác định PAH trong mẫu bụ

1.4.

Giới thiệu chung về các

1.4.1.Thông tin chung về các hydrocacbon thơm đa vịng (PAH)
1.4.2.Phân loại

1.5.

Tín c ất vật lý, óa

1.5.1.Tính chất vật lý
1.5.2.Tính chất hóa học
1.5.3.Độc tính của PAH
1.5.4.Qui định về giới hạn hàm lượng các PAH trong khơng khí.
1.6.

Nguồn gốc p át s n

1.6.1.Nguồn tự nhiên
1.6.2.Nguồn nhân tạo
1.7.

P át tán PAH tron

1.8.

Nồn độ của PAH tron

i
1.8.1.Dạng tồn tại của PAH trong khơng khí


1.8.2.Hiện trạng ơ nhiễm PAH trong khơng khí trên thế giới
1.8.3.Hiện trạng ơ nhiễm PAH trong khơng khí ở Việt Nam

1.9.
1.9.1.Phương pháp chiết lỏng – lỏng (LLE)
1.9.2.Phương pháp chiết pha rắn (SPE)

P ươn p áp xử lý mẫu


1.9.3.Chiết soxhlhet
1.9.4.Chiết siêu âm
1.10.
CHƯ
2.1. Đố tượng, mục t êu và nộ dun n ên cứu
2.1.1. Mục t êu n

Mô p ỏn
NG 2. THỰC NGHIỆM


2.1.2. Nộ dun n
2.2. P ươn p áp n
2.1.1.Phương pháp GC-MS/MS
2.1.2.Phương pháp xử lí mẫu
2.1.3.Phương pháp xử lí mẫu
2.3.

Thiết bị và

2.3.1.Thiết bị sắc ký khí - khối phổ(GC-MS/MS)
2.3.2.Các thiết bị khác
2.3.3.Dụng cụ

2.3.4.Hóa chất, chất chuẩn
2.4.
2.4.1.Lấy mẫu và bảo quản mẫu
2.4.2.Quy trình xử lý mẫu
2.4.3.Phân tích bằng GC – MS/MS
2.4.4.Giới hạn phát hiện

Qu tr n t


2.4.5.Khảo sát tốc độ dịng khí
2.5.

â dựn

2.6.

ác địn

2.6.1.Độ đúng
2.6.2.Độ lặp
CHƯ

NG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LU

3.1. Kết quả thu thập mẫu
3.2. Kết quả khảo sát tố ưu đ ều kiện trên ệ thiết bị sắc ký k í.
3.2.1. Kết quả khảo sát lựa chọn mảnh khối chính cho phương pháp
3.2.2.
phân Kết quả khảo sát tốc độ dịng khí trong việc phân tách

tích 3.2.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ cổng bơm mẫu
3.2.4. Kết quả xây dựng đường chuẩn
3.2.5. Đánh giá độ ổn định của phương pháp phân tích

37
3
9
4
0
4
1
4
3

3.4.4. ánh giá nguồn ô nhiễm PAH
3.5. Kết quả ứng dụn mô n Suttons
3.3.
Kết quả đáná p ươn p áp xử lý mẫu
CHƯ
NG
4.
KẾT
LUẬN
VÀ
KIẾN
NGH
3.4.
Kết
quả p ân tíc mẫu
4.1. Kết Luận

3.4.1. Kết quả đánh giá thời gian thu thập mẫu xác định PAH
4.2.
Kiến
3.4.2.
Kếtnghị
quả so sánh hàm lượng bụi theo thời gian

TÀI LIỆU THAM KHẢO
3.4.3. Kết quả phân tích hàm lượng PAH trong hai địa điểm nghiên cứu
PHỤ LỤC
4
9
iii
52


53
55
55
55
56
58


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Hàm lượng PAH trong bụi mịn PM2.5 (ng/m3)..................................12
Bảng 1. 2. Một số t nh chất vật lý củ các P H [13]..........................................15
Bảng 1. 3. Khả năng gây ung thư, đột biến gen củ các P H [18].....................18
Bảng 1. 4. Ngưỡng chất thải nguy hại của một số PAH theo quy chu n kỹ thuật
Quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại đối với chất thải hữu cơ

(QCVN 07:
2009/BTNMT)[19]..............................................................................................18
Bảng 1. 5. Nồng độ P H trên mẫu bụi trong không kh tại Hà Nội năm 2003 .. 23
Bảng 2. 1. Các P H có khả năng gây ung thư theo US EPA..............................27
Bảng 3. 1. Thông tin và kết quả thu thập mẫu.................................................... 36
Bảng 3. 2. iều kiện phân t ch trên hệ thiết bị GC/MS/MS.................................37
Bảng 3. 3. Phương trình đường chu n củ các hợp chất PAHs...........................41
Bảng 3. 4. ộ lệch chu n tương đối củ t n hiệu phân t ch trong ngày và giữa
các ngày...............................................................................................................44
Bảng 3. 5. Kết quả xác định hiệu suất thu hồi và độ lệch chu n củ phương pháp
phân t ch..............................................................................................................45
Bảng 3. 6. Kết quả kháo sát thời gian thu thập mẫu........................................... 47
Bảng 3. 7. Kết quả so sánh nồng độ bụi PM2.5 theo thời gian...........................48
Bảng 3. 8. Kết quả phân t ch hàm lượng PAHs trong mẫu bụi PM2.5...............49
Bảng 3. 9. Kết quả so sánh thực nghiệm và mô hình..........................................54

iv

DANH MỤC H


Hình 1. 1. Sự mơ phỏng các k ch thước khác nh u củ các hạt bụi ...................
Hình 1. 2. ( ) Cấu trúc b chiều và (b) cấu trúc mạng tinh thể ...........................
Hình 1. 4. Cấu trúc của 18 hợp chất P H điển hình [8] .....................................
Hình 1. 5. Sự phân bố PAH giữa hai pha theo nhiệt độ. .....................................
Hình 2. 1. Hệ thống thiết bị GC – MS/MS .........................................................
Hình 3. 1.

ị điểm thu thập m

Hình 3. 2. Kết quả biến thiên độ phân giải .........................................................
Hình 3. 3. Kết quả khảo sát tốc độ kh m ng ......................................................
Hình 3. 4. Kết quả khảo sát nhiệt độ cổng bơm mẫu ..........................................
Hình 3.

5. Sắc ký đồ chu n P Hs s u khi đư

Hình 3.

6.

Kết quả xác định

Hình 3.

7.

Kết quả xác định

Hình 3.

8.

Kết quả xác định

Hình 3. 9. Phân bố các hợp chất PAHs trong bụi PM2.5 tại điểm thu thập viện
Hàn lâm ...............................................................................................................
Hình 3. 10. Phân bố các hợp chất PAHs trong bụi PM2.5 tại điểm thu thập ngã
tư Nguyên Văn Huyên .........................................................................................

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU
Chữ viết tắt
GC-MS
GC-MS/MS
IS
LOD
LOQ
LPAHs
HPAHs
PAHs
VOCs
MSD
HPLC
IARC
ILCR
TEF
RSD
SD
US EPA
SIM
NA
1-NA
ACL
ACE
FLU

PH
ANT
FLUO
PYR

vi
BaA
CHR
BbF
BaP
IcdP
DahA
BghiP


vii


MỞĐ U
Ơ nhiễm mơi trường là một trong những vấn đề nhức nhối trên tồn thế
giới. Khơng những mang lại thiệt hại nặng nề về kinh tế mà còn ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khỏe củ con người. Hàng năm vấn nạn ô nhiễm môi
trường m ng đến thiệt hại hàng nghìn tỷ đồng cho nền kinh tế củ các nước. ặc
biệt hơn việc ô nhiễm môi trường khiến sức khỏe con người giảm sút đáng kể
bởi các tác nhân mà nó m ng lại
Với một đất nước đ ng trong quá trình phát triển như Việt N m các ngành
cơng nghiệp được ưu tiên phát triển vì vậy vấn đề ô nhiễm môi trường từ các
hoạt động công nghiệp này là khơng thể tránh khỏi. Trong đó Hà Nội là một
thành phố có mức tăng trưởng cao, mật độ dân số đông và là nơi phát triển của
nhiều ngành cơng nghiệp nặng và nhẹ. Vì vậy Hà Nội đ ng đứng trước nguy cơ

bị đe dọa rất cao về ô nhiễm môi trường
Trong số các nguồn ô nhiễm tại Hà Nội, ô nhiễm không kh là một trong
những tác nhân ảnh hưởng xấu đến đô thị cũng như chất lượng sống củ người
dân thủ đô. Hàm lượng bụi trong không kh tại Hà Nội thường ở mức c o hơn
trung bình và thường xuyên chạm mức nguy hại đến sức khỏe. Một trong những
nguồn tác động nguy hiểm đó là bụi min PM2.5
ây là loại bụi có k ch thước nhỏ, rất dễ dàng đi sâu vào trong hệ thống hơ
hấp, tuần hồn củ cơ thể con người và m ng đến rất nhiều tác hại như ung thư
phổi… ụi mịn PM2.5 rất khó có thể nhận biết bằng mắt thường nên dẫn đến
người dân chủ qu n không đeo kh u tr ng khi r đường và vô tình h t, hấp thụ
một lượng lớn bụi này. Hơn thế nữa bụi min PM 2.5 có k ch thước nhỏ nên có khả
năng hấp thụ rất nhiều chất đơc hại đến từ các nguồn khác như hàm lượng kim
loại nặng, hàm lượng các chất hữu cơ như P H là một trong những loại có tiềm
năng gây ung thư cho con người.
Hydroc cbon thơm đ vòng (polycyclic rom tic hydroc rbons-P Hs) là một
nhóm hợp chất ơ nhiễm nguy hiểm do chúng có độc t nh c o và có mặt nhiều
trong mơi trường khơng kh . P H có thể được phát thải vào mơi trường kh từ
những quá trình tự nhiên như núi lử , cháy rừng. Tuy nhiên các nguồn chủ yếu
củ P Hs trong môi trường là do hoạt động củ con người gây r . P H là nhóm hợp
chất hữu cơ độc hại đối với sức khỏe con người. Rất nhiều P H là những chất
gây ung thư và gây đột biến gen. Con người có thể bị nhiễm PAHs qua thức ăn,
nước uống, kh thở hoặc trực tiếp tiếp xúc với vật liệu chứ P Hs. Thêm vào đó,
nhiều sản ph m phản ứng củ P Hs trong khơng kh có thể có độc t nh c o hơn P
Hs. Các P H là hợp chất có độc t nh c o, rất nguy hiểm đến sức khỏe con người,
nhiều chất trong đó đã được xếp loại chất độc loại I, có khả năng gây ung thư.
Trong quá trình nấu ăn, đi xe cộ, th m gi gi o thông,… một lượng lớn P H có thể
phát thải r khơng kh gây ô nhiễm cho môi trường và sức khỏe con người. ể xác
định P H các phương pháp sắc k như sắc k kh (GC), sắc ký lỏng (HPLC) thường
được sử dụng, tuy nhiên, trong đó phương
pháp sắc ký kh

lượng nhỏ củ P


phân tách c o. Ngoài r để tách P H r khỏi mẫu không kh trước khi phân t ch trên
các thiết bị sắc k , phương pháp chiết siêu âm và chiết pha rắn cho thấy nhiều ưu
điểm như độ thu hồi cao, tốc độ chiết nhanh, tiết kiệm dung môi và th ch hợp với
lượng nhỏ mẫu.
Phương pháp phân t ch sắc k kh ghép nối hai lần khối phổ GC – MS/MS
cho phép xác định trực tiếp các P Hs dự trên sự khác biệt về cấu trúc và nhiệt độ
hó hơi của từng P Hs, được coi là phương pháp phân t ch có độ nhạy và độ chọn
lọc rất c o. ộ chọn lọc cao của detecter khối phổ (MS/MS) cho phép tối giản quá
trình chu n bị mẫu, phép t ch phân pic dễ dàng và nh nh hơn, từ đó đơn giản hó
việc xử lý dữ liệu, loại bỏ nhiễu, tăng hiệu quả phân t ch cho GC và đư r kết quả
tin cậy hơn. ộ nhạy cao khiến MS/MS có thể phân t ch được những mẫu có hàm
lượng vết hoặc siêu vết, giảm thiểu tối đ thời gi n phân t ch cũng như loại bỏ
được phần lớn ảnh hưởng từ nền mẫu.
Xuất phát từ t nh cấp thiết củ xã hội và t nh ưu việt củ phương pháp phân t
ch này với mục tiêu nghiên cứu và khảo sát hàm lượng hợp chất PAHs trong
mẫu bụi PM2.5 bằng hệ thiết bị GC-MS/MS, chúng tôi thực hiện đề tài: “X C
NHTH NHPHẦNHỮUC V MÔPH NGHNHTH IPH TTH I IPM2.5T IM TS
IMTRN NTH NHPH H
N I”.

9


CHƯ NG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về bụi mịn

1.1.1. Khái niệm bụi mịn

ụi là một hỗn hợp phức tạp có chứ các hạt vơ cơ và hữu cơ ở dạng lỏng hoặc
rắn b y lơ lửng trong không kh . Chúng b o gồm: Sulf te, nitr t, moni c, n tri
cloru , c rbon đen, bụi khoáng và nước. ụi h y các hợp chất có trong bụi được
gọi chung là P rticul te M tter, ký hiệu là PM. Các hạt bụi mịn
có k ch thước siêu vi được biết tới nhiều nhất gồm 3 loại s u:
 PM10: Các hạt bụi có k ch thước đường k nh từ 2,5 tới 10µm.
 PM2.5: Các hạt bụi có k ch thước đường k nh nhỏ hơn hoặc bng
2,5àm.
ã PM1.0: Cỏc ht bi cú k ch thc ng k nh nhỏ hơn hoặc bằng
1µm.
 Ngồi r , cịn có PM0.1 (nhỏ hơn 0,1 µm) cịn gọi là bụi n nomet, bụi
n no h y bụi siêu mịn
Phát thải bụi mịn chủ yếu phát sinh từ các quá trình đốt cháy, đốt nhiên liệu
xăng, dầu, diesel, v.v trong đó nguồn phát thải lớn nhất là từ các phương tiện gi
o thơng trên đường.

Hình 1. 1. Sự mơ phỏng các kích thước khác nhau của các hạt bụi
- Khái niệm về bụi PM2.5:
Bụi PM2.5 được định nghĩ là các hạt bụi trong mơi trường khơng kh xung
qu nh có k ch thước lên đến 2,5 micron (µm). Những hạt này b o gồm một loạt
các thành phần hó học và đến từ nhiều nguồn khác nh u. Các nguồn phổ biến
nhất do con người tạo ra bao gồm động cơ chạy bằng nhiên liệu hó thạch, sản
xuất điện, hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và đốt sinh khối. K ch thước siêu
nhỏ của bụi PM2.5 cho phép các hạt này được thâm nhập sâu vào máu khi h t
phải, có khả năng gây r những ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe như hen suyễn,
ung thư phổi và bệnh tim. Phơi nhiễm bụi PM 2.5 cũng liên qu n đến việc trẻ sơ
sinh nhẹ cân, tăng nhiễm tr ng đường hô hấp cấp t nh và đột quỵ.
10

1.1.2. Tác hại của bụi mịn đối với sức khỏe
Theo một nghiên cứu củ Tổ chức Y tế thế giới WHO và cơ qu n nghiên cứu
ung thư quốc tế I RC [1], có một mối tương qu n tỷ lệ thuận giữ mức độ ơ nhiễm
khói bụi với tỷ lệ người mắc ung thư.
Cụ thể hơn, mật độ PM10 trong khơng kh tăng lên 10 µg/m3 thì đồng nghĩ
tỷ lệ mắc ung thư sẽ tăng lên 22%. Mật độ PM 2.5 tăng thêm 10 µg/m3 thì tỷ lệ
mắc ung thư phổi tăng tới 36%.
PM2.5 và PM10 đi vào đường hô hấp khi con người h t thở thế nhưng mức
độ xâm nhập lại khác nh u t y theo k ch thước hạt bụi. Nếu PM 10 đi vào cơ thể sẽ
gây r k ch ứng cho mắt, mũi và cổ họng thường sẽ khơng dễ đến được phổi
thì PM2.5 lại nguy hiểm hơn vì chúng bé tới mức có thể luồn lách vào các túi
phổi, tĩnh mạch và xâm nhập vào hệ tuần hoàn máu.
Ở mức độ tiếp xúc bình thường, các loại bụi mịn này sẽ khiến cho người
khỏe mạnh có thể bị ngạt mũi, viêm họng, viêm phế quản. Còn khi t ch tụ lâu
ngày chúng sẽ làm tăng nguy cơ phát bệnh ở hệ hô hấp, hệ tim mạch, hệ tuần
hoàn và cả hệ sinh sản củ con người. Các chuyên gi y tế đã đư r những cảnh báo
về tác hại củ bụi mịn như s u:
 PM2.5 là nguyên nhân gây nên hiện tượng máu khó đơng, nhiễm độc máu
khiến cho hệ tuần hoàn bị ảnh hưởng nghiêm trọng, làm suy nhược hệ thần kinh,
gây r các bệnh về tim mạch.
 ụi mịn khi đi vào cơ thể sẽ làm giảm chức năng củ phổi, gây viêm phế
quản mãn t nh, gây r hen suyễn và ung thư phổi. Với các bệnh nhân đã bị phổi từ
trước sẽ khiến cho bệnh tình trầm trọng hơn và tăng nguy cơ tử vong.
 ụi mịn cũng là nguyên nhân gây nhiễm độc máu nh u th i, khiến th i
chậm phát triển, sinh r bị thiếu cân, nguy cơ c o mắc các bệnh thần kinh và tự
kỷ.
•
Chuyên gi củ Cơ qu n
PM2.5
chứ

DN
gây đột biến gen.
Giáo sư Sudh
•
Trường Y
hưởng trực tiếp tới hoạt động củ
suy giảm tr
 Các hạt bụi siêu mịn cũng là tác nhân gây nên chứng rối loạn tâm lý.
Có thể thấy rằng, những hạt bụi mịn vô c ng nhỏ nhưng lại có những ảnh
hưởng vơ c ng nguy hiểm đến sức khỏe củ con người. ặc biệt là PM1.0 (dưới
1 micro mét) và PM0.1 (nhỏ hơn 0,1 micro mét) còn được gọi là bụi nanomet,
bụi nano hay bụi siêu mịn. Bụi có k ch cỡ càng nhỏ, độ nguy hiểm sát thủ càng c
o. Do k ch thước hạt quá nhỏ, bụi siêu mịn dễ dàng bị h t thẳng vào phổi. Ngược
lại với bụi PM10 và PM2.5, các hạt bụi siêu mịn sẽ lắng đọng trong phổi, từ đó
xuyên qu các tế bào, hấp thụ trực tiếp trong máu, và rất khó bị đào thải khỏi cơ
thể . Khi h t phải bụi siêu mịn, ngay cả là bụi khơng độc, cũng có thể dẫn đến
nên các triệu chứng như đ u tim, đ u phổi và các bệnh tim mạch và huyết áp
khác. Con người có thể bị phơi nhiễm bụi mịn tại nơi làm việc do phát thải từ
11

nhiều

ại học

nhớ đặ


q trình sản xuất, hoặc từ khơng kh ơ nhiễm trong hoặc ngoài nhà do sự phát
thải củ các sản ph m phụ.
ặc biệt do k ch thước nhỏ dẫn đến diện t ch bề mặt c o, các hạt bụi mịn có

khả năng hấp thụ cao nhiều chất độc như các kim loại nặng, các P H, v.v, rất
nguy hiểm cho sức khỏe củ con người.
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm môi trường trên đị bàn thành phố Hà Nội
nhiễm môi trường là một trong những vấn đề nhức nhối trên tồn
thế giới. Khơng những mang lại thiệt hại nặng nề về kinh tế mà còn ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khỏe củ con người. Hàng năm vấn nạn ô nhiễm mơi
trường m ng đến thiệt hại hàng nghìn tỷ đồng cho nền kinh tế củ các nước. ặc
biệt hơn việc ô nhiễm môi trường khiến sức khỏe con người giảm sút đáng kể
bởi các tác nhân mà nó m ng lại.
Ơ

Với một đất nước đ ng trong q trình phát triển như Việt N m các ngành
công nghiệp được ưu tiên phát triển vì vậy vấn đề ơ nhiễm môi trường từ các
hoạt động công nghiệp này là không thể tránh khỏi. Trong đó Hà Nội là một
thành phố có mức tăng trưởng cao, mật độ dân số đơng và là nơi phát triển
của nhiều ngành công nghiệp nặng và nhẹ. Vì vậy Hà Nội đ ng đứng trước
nguy cơ bị đe dọa rất cao về ô nhiễm môi trường
Trong số các nguồn ô nhiễm tại Hà Nội, ô nhiễm không kh là một trong
những tác nhân ảnh hưởng xấu đến đô thị cũng như chất lượng sống của
người dân thủ đô. Hàm lượng bụi trong không kh tại Hà Nội thường ở mức
c o hơn trung bình và thường xuyên chạm mức nguy hại đến sức khỏe. Một
trong những nguồn tác động nguy hiểm đó là bụi min PM2.5
1.2. Hàm lượn các PAH tron bụi mịn

Do t nh chất nguy hiểm của bụi mịn, đặc bi
độc như kim loại
vào phân t ch đánh giá hàm lượng các P
sức khỏe đới với con người. Kết quả cho thấy hàm lương các P
d o động trong khoảng từ
lượng P H có sự phụ thuộc vào m

Khu vực
Thessaloniki,
Hy
(2015)
Trung
(2016)

Lạ

Quố


Khu
nghiệp

côn

Trung
(2014)
Khu dân cư
Trung
(2014)
Paulo, Brazil

Quố

Quố

(2005)

Houston, TX
(2002)
Lompoc,
Ho Kỳ
(2004)

Tuy nhiên số liệu thu được chủ yếu tập
trình nghiên cứu hàm lượng PAH trong bụi PM0.1 mặc d
năng gây rủi ro cho sức khỏe c o hơn nhiều so với PM2.5 và
t ch đánh giá hàm lượng các P H trong bụi mịn và siêu mịn trong khơng kh
Việt N m vì vậy là rất cần thiết trong việc xây dựng nên co sở dữ liệu đánh giá ô
nhiễm và đư r biện pháp hữu hiệu để bảo vệ sức khỏe người dân.
1.3. ác định PAH trong mẫu bụ k ơn

k í

Việc phân t ch P H gặp những khó khăn chủ yếu sau:
- Khó khăn trong q trình tách P H: P H tồn tại lượng nhỏ trong các mẫu
nước, thực ph m, mẫu kh ,…
- Nhiễu do các chất ảnh hưởng có trong mẫu, các tạp chất này cũng hò t n
trong các dung mơi d ng tr ch ly PAH.
- Khó khăn trong q trình định lượng: P H khơng tồn tại dạng đơn chất mà
là một hỗn hợp nhiều chất phức tạp có cấu tạo tương tự nhau phụ thuộc vào đối
tượng phân t ch (là mẫu thực ph m, h y là mẫu nước, mẫu kh ,…).
Quá trình phân t ch P H vì vậy thường gồm các bước: q trình tr ch ly
bằng dung mơi hị t n, s u đó là q trình tinh sạch bằng cột chất mang rắn SPE
hoặc cột sắc ký áp suất thấp (chất nhồi cột là lumin , silic gel, Seph dex LH –
20) hoặc quá trình phân lớp lỏng – lỏng, cuối c ng là phương pháp phân tách và
định lượng bằng phương pháp sắc ký lỏng hoặc sắc ký kh . Do hàm lượng các P
H trong không kh rất nhỏ, các thiết bị phân t ch phải có độ nhạy và độ chọn lọc c

o. ể kiểm soát hiệu suất thu hồi mẫu và lượng mẫu thất thoát
trong suốt quá trình xử lý mẫu người ta bổ sung chất nội chu13 n trong quá trình
xử lý mẫu. Một số chất nội chu n thường được sử dụng như: [ C3-pyrene (m/z
205), 13C6- fluoranthene (m/z 208), fluoranthene and pyrene (m/z 202; 101)].
Yêu cầu đối với chất nội chu n là có t nh chất vật lý, t nh chất hó học giống như
các hợp chất PAH chu n.
1.4. Giới thiệu chung về các

drocacbon t ơm đa vòn


13


1.4.1. Thơng tin chung về các hydrocacbon thơm đa vịng (PAH)
Hydroc cbon thơm đ vòng (P H – Polycyclic rom tic Hydroc rbons) là
những hydrocacbon thơm đ vòng được cấu tạo từ một số nhân benzene (có t nhất
2 vịng benzen trong phân tử) nối trực tiếp với nh u. Các hợp chất PAH được
hiểu là những hợp chất chỉ chứa hai loại nguyên tử là c cbon và hydro. Hình 1.1
mơ tả cấu trúc b chiều và mạng tinh thể của một phân tử PAH.

(a)
(b)
Hình 1.2. (a) Cấu trúc ba chiều và (b) cấu trúc mạng tinh thể
1.4.2. Phân loại
Có hàng trăm P H riêng rẽ có thể được phát thải vào môi trường không kh .
Các P H này thường tồn tại trong không kh ở dạng hỗn hợp phức tạp. Người t đã
nghiên cứu và đã xác định được hơn 100 P H có trên bụi trong khơng kh và
khoảng 200 P H có trong khói thuốc lá. Trong số các P H có 18
P H được qu n tâm nhiều nhất vì chúng có độ độc c o hơn các P H khác và

chúng có mặt nhiều trong khơng kh (Hình 1.2).
Theo cấu tạo, P H thường được chi làm h i nhóm: nhóm có t hơn hoặc bằng
sáu vòng thơm gọi là các P H phân tử nhỏ và nhóm có nhiều hơn sáu vịng thơm
gọi là các P H phân tử lớn.
Theo cục bảo vệ môi trường Mỹ (USEP ), P H được phân loại thành 18 hợp
chất có cấu trúc điển hình b o gồm: 2 vòng thơm (n phth lene, methyln phth
lene), 3 vòng thơm ( cen phthene, acenaphthylene, fluorene,
phen nthrene,
nthr cene),
4 vòng thơm (fluor nthene,
pyrene,
benzo(a)anthracene, chrysene), 5- 6 vòng thơm (benzo(b)fluor nthene,
benzo(e)pyrene, benzo(a)pyrene, indeno(1,2,3-c,d) pyrene, benzo(g,h,i)perylene,
dibenz(a,h)anthracene1) [8].

14


Hình 1. 3. Cấu trúc của 18 hợp chất PAH điển hình [8]
1.5. Tín c ất vật lý, óa ọc của các PAH

1.5.1. Tính chất vật lý
Các P H nguyên chất thường tồn tại ở dạng không màu, màu trắng hoặc
vàng nhạt. Tất cả các P H đều tồn tại ở dạng rắn ở nhiệt độ phịng và có m i
thơm, tuy nhiên m i thơm khác nh u t y thuộc từng đoạn mạch củ vòng thơm. T
nh chất thơm này chịu ảnh hưởng của số và vị tr các vịng thơm mà có cấu tạo
giống vịng benzen [9]. Ngoài r , các P H tương đối trơ về mặt hó học, chúng có
nhiệt độ và nhiệt độ nóng chảy cao, khả năng hò t n trong nước và áp
suất b y hơi của PAH rất thấp [10]. Ngoại trừ Napthalene, PAH rất t t n trong
nước và độ tan giảm theo chiều tăng khối lượng phân tử. Tuy nhiên, P H t n tốt

trong các dung môi hữu cơ và chất béo [11]. Ccác phân tử P H có khả năng hấp
thụ quang phổ trong v ng tử ngoại rất lớn ở nhiều dải hấp thụ khác nh u và mỗi
vòng chỉ hấp thụ trong một dải bước sóng duy nhất. ặc điểm này thường được
ứng dụng để định t nh P H. Hầu hết các phân tử P H đều có đặc t nh phát huỳnh
qu ng và t nh bán dẫn. Thông thường PAH hấp thụ yếu tia hồng ngoại có bước
song nằm trong khoảng 7-14 µm [12]. Một số t nh chất vật lý của PAH được thể
hiện trong bảng 1.1
Bảng 1.2. Một số tính chất vật lý của các PAH [13]

15