Hcmute đánh giá xác định thành phần các ion hòa tan trong nước của bụi mịn tại trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

ĐÁNH GIÁ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN
CÁC ION HÒA TAN TRONG NƯỚC CỦA BỤI MỊN
TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV2021 - 29

S KC 0 0 7 5 9 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2021

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

ĐÁNH GIÁ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CÁC ION HÒA TAN TRONG NƯỚC
CỦA BỤI MỊN TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Mã số đề tài : SV2021 - 29

Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Minh Đức

TP Hồ Chí Minh, Tháng 10, 2021

1

Luan van


MỤC LỤC
CHƯƠNG MỞ ĐẦU .....................................................................................................8
1.

Đặt vấn đề .........................................................................................................8

2.

Mục tiêu ............................................................................................................8

3.

Ý nghĩa ..............................................................................................................8

4.

Nội dung ............................................................................................................9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................10
1.1. Tổng quan về bụi ............................................................................................10
1.1.1.

Định nghĩa và Phân loại ......................................................................10

1.1.2.

Tác động của bụi đến sức khỏe và môi trường .................................12

1.1.3.

Thành phần của bụi .............................................................................14

1.2. Những nghiên cứu trong và ngoài nước: .....................................................17
1.2.2.

Trong nước: ..........................................................................................19

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................20
2.1. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu .....................................................20
2.1.1.

Lấy mẫu ................................................................................................20

2.1.2.

Phân tích mẫu.......................................................................................24

CHƯƠNG 3: KÊT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................26
3.1. Thơng số khí tượng thủy văn ........................................................................26
3.2. Nồng độ bụi và các ion hòa tan trong nước .................................................27
3.3. Phân bố nồng độ WSIs ..................................................................................29
3.4. Nguồn gốc WSIs. ............................................................................................32
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................38
1.

KẾT LUẬN ..........................................................................................................38

2.

KIẾN NGHỊ .........................................................................................................38

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................39
PHỤ LỤC .....................................................................................................................43
POSTER .......................................................................................................................43

2

Luan van


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các nghiên cứu về thành phần hạt bụi ..........................................................15
Bảng 1.2. Thống kê các nghiên cứu ngoài nước liên quan đến WSIs trong bụi TSP ...17
Bảng 1.3. Thành phần WSIs phân tích trong bụi tại tỉnh Lanzhou, Trung Quốc (Jiang
và cộng sự, 2021)...........................................................................................................18
Bảng 1.4. Mối tương quan trong giữa các thành phần trong hạt bụi TSP ....................19
Bảng 2. 1. Biên bản cân mẫu ........................................................................................22
Bảng 3.1. Các thơng số khí tượng thuỷ văn ..................................................................26
Bảng 3.2. Nồng độ TSP và WSIs vào mùa khô và mùa mưa .......................................27
Bảng 3.3. Nồng độ SO42-, NO3- và NH4+ tại TP. HCM và các thành phố khác. ...........28
Bảng 3.4. Hệ số tương quan giữa TSP và WSIs ...........................................................33
Bảng 3.5. Kết quả thành phần ion khơng có nguồn gốc từ muối biển. .........................33

3

Luan van


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Nguồn phát sinh bụi từ thiên nhiên (a: núi lửa, b: sóng biển) ......................10
Hình 1.2. Các nguồn phát sinh bụi từ khí đốt (a: đốt nhiên liệu, b: đốt rơm rạ) ..........11
Hình 1.3. Ảnh hưởng của bụi đến sức khoẻ con người ................................................12
Hình 1.4. Nguồn phát sinh bụi trong nhà ......................................................................13
Hình 1.5. Tác động trực tiếp .........................................................................................14

Hình 1.6. Sự hình thành gián tiếp .................................................................................14
Hình 2. 1. Bể siêu âm ....................................................................................................20
Hình 2. 2. Nước siêu sạch .............................................................................................20
Hình 2. 3. Nước cất 2 lần ..............................................................................................20
Hình 2. 4. Lị nung ........................................................................................................21
Hình 2. 5. Giấy lọc sợi thạch anh (2.2µm) ...................................................................21
Hình 2. 6. Cân phân tích 5 số ........................................................................................21
Hình 2. 7. Thiết bị lấy mẫu bụi TSP .............................................................................23
Hình 2. 8. Bộ phận thu mẫu ..........................................................................................24
Hình 2. 9. Mẫu giấy lọc sau khi thu mẫu ......................................................................24
Hình 3.1. Sự thay đổi nồng độ của các ion hòa tan trong nước vào mùa khơ và mùa
mưa. ...............................................................................................................................29
Hình 3.2.Sự thay đổi về nồng độ khối lượng của các ion hòa tan trong nước vào mùa
khô và mùa mưa (a: mùa khô; b: mùa mưa) ..................................................................30
Hình 3.3. Cân bằng ion vào mùa khơ ...........................................................................31
Hình 3.4. Cân bằng ion vào mùa mưa ..........................................................................31
Hình 3.5. Truy xuất luồng khơng khí đi qua các khu vực vào mùa khơ trước khi đến vị
trí lấy mẫu. a) tần suất, b) các đường đi chính của khối khí .........................................35
Hình 3.6. Truy xuất luồng khơng khí đi qua các khu vực vào mùa mưa trước khi đến
vị trí lấy mẫu. a) tần suất, b) các đường đi chính của khối khí .....................................36

4

Luan van


DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT
HCMC:

Thành phố Hồ Chí Minh

Ics:

Máy sắc ký ion

PM10:

Bụi mịn có đường kính ≤ 10 µm

PM2.5:

Bụi mịn có đường kính ≤ 2.5 µm

TSP:

Tổng bụi lơ lững

WSIs:

Các ion hoà tan trong nước

5

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:

- Tên đề tài: Đánh giá xác định thành phần các ion hòa tan trong nước của bụi mịn tại
trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh
- Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Minh Đức
- Lớp:

Mã số SV: 18150083

Khoa: Cơng nghệ hóa học và thực phẩm

- Thành viên đề tài:
Họ và tên

Stt

MSSV

Lớp

Khoa

1

Phan Hoàng Long

18150030

18150CL0B

CLC

2

Nguyễn Gia Phú

18150042

18150CL0B

CLC

3

Phan Thị Như Ý

18150074

18150CL0A

CLC

4

Nguyễn Ngọc Diễm My

18150032

18150CL0B

CLC

- Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Duy Đạt
2. Mục tiêu đề tài:
− Lấy mẫu và khảo sát nồng độ bụi tổng (TSP) trong không khí vào mùa khơ và mùa
mưa tại vị trí là sân thượng lầu 5, tòa nhà trung tâm của trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
− Xác định thành phần WSIs có trong mẫu bụi TSP.
− Đánh giá sự biến đổi thành phần WSIs trong mẫu bụi thu được trong mùa khô và mùa
mưa.
− Bước đầu tìm hiểu nguồn gốc của bụi TSP thơng qua kết quả phân tích thành phần
WSIs.
3. Tính mới và sáng tạo:
Vấn đề ơ nhiễm khơng khí ở Việt Nam nói chung và thành phố Hồ Chí Minh nói
riêng và một vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay. Bụi mịn là nguyên nhân chính
gây nên các bệnh liên quan đến đường hô hấp và ảnh hưởng sức khỏe con người. Hiện
nay có nhiều bài báo và báo cáo liên quan về mức độ ơ nhiễm của khói bụi ở thành phố
Hồ Chí Minh, tuy nhiên những báo cáo này chỉ dừng ở việc phân tích nồng độ, thành
phần của các chất ơ nhiễm có trong khơng khí mà chưa tìm ra nguồn gốc cũng như
nguyên phân xuất hiện của các chất này. Việc nghiên cứu và truy vết nguồn phát thải sẽ
6

Luan van


là một vấn đề cấp thiết cần được thực hiện nhanh chóng trong thời điểm hiện tại. Nghiên
cứu này sẽ cung cấp những thơng tin hữu ích để tìm ra nguồn gốc phát thải khí độc từ
đó có thể thiết lập chiến lược kiểm sốt và giảm thiểu ơ nhiễm khơng khí.
4. Kết quả nghiên cứu:
Nghiên cứu này đã xác định được nồng độ TSP của mùa mưa và mùa khô tại Đại học
Sư phạm kĩ thuật. Đồng thời xác định thành phần WSIs có trong mẫu bụi cũng như nồng
độ và nguồn gốc của chúng.

5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:

6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu
có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Ngày

tháng

năm

SV chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(kí, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề
tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Ngày

tháng

năm

Người hướng dẫn
(kí, họ và tên)

7

Luan van


CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ơ nhiễm khơng khí đang là một vấn đề nghiêm trọng, thu hút nhiều sự quan tâm của
cộng đồng, đặc biệt là ở những thành phố lớn. Thành phố Hồ Chí Minh (HCMC) và Hà
Nội là nơi tập trung đông dân cư với nhiều phương tiện giao thông và khu công nghiệp
dẫn đến chất lượng khơng khí xấu đi trong những năm gần đây. Theo báo cáo của Thu
và Blume (2017), số ngày có nồng độ bụi PM2.5 và PM10 vượt tiêu chuẩn ở HCMC và
Hà Nội tăng trong năm gần đây. Tiếp xúc với bụi mịn gây ra các bệnh liên quan đến
đường hô hấp, và các ảnh hưởng sức khỏe khác. Do đó, giảm thiểu ơ nhiễm khơng khí
là một nhu cầu cấp thiết, cần được quan tâm nghiên cứu.
Các ion hòa tan trong nước (water soluble ions – WSIs) được báo cáo là thành phần
chính của bụi mịn, chiếm lên đến 60 - 70% tổng khối lượng bụi mịn (Ali-Mohamed,
1991). Do đó, nghiên cứu về thành phần WSIs sẽ cho ta thấy được tính chất chung của
bụi, và từ đó có thể nghiên cứu sâu hơn về nguồn gốc của bụi mịn. Tuy nhiên, chưa có
nghiên cứu nhiều nghiên cứu về thành phần WSIs trong bụi thu được ở các thành phố
lớn ở Việt Nam. Nghiên cứu này sẽ cung cấp những thông tin cần thiết về thành phần
WSIs trong bụi ở HCMC, là nền tảng cho những nghiên cứu tiếp theo về bụi ở thành
phố này.
2. Mục tiêu
− Lấy mẫu và khảo sát nồng độ bụi tổng (TSP) trong khơng khí vào mùa khơ và mùa
mưa tại vị trí là sân thượng lầu 5, tòa nhà trung tâm của trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
− Xác định thành phần WSIs có trong mẫu bụi TSP.
− Đánh giá sự biến đổi thành phần WSIs trong mẫu bụi thu được trong mùa khơ và mùa
mưa.
− Bước đầu tìm hiểu nguồn gốc của bụi TSP thông qua kết quả phân tích thành phần
WSIs.

3. Ý nghĩa
Kết quả đề tài này sẽ cung cấp những thơng tin hữu ích về thành phần các ion hòa
than trong nước trong mẫu bụi thu được tại trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM.
Sự thay đổi trong thành phần bụi thu được trong mùa khô và mùa mưa cũng được phân

8

Luan van


tích. Đây sẽ là những thơng tin nền tảng cho những nghiên cứu tiếp theo về ô nhiễm bụi
ở thành phố Hồ Chí Minh.
4. Nội dung
Mẫu bụi tổng (TSP) được lấy bằng các máy lấy mẫu thể tích lớn, đặt ở lầu 5 tòa nhà
trung tâm trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật vào mùa khô và mùa mưa năm 2021. Sau
đó, mẫu được phân tích thành phần các ion bao gồm: 3 anion (SO42-, NO3-,Cl-) và 5
cation (K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+) bằng máy sắc ký ion (ICs). Dựa vào kết quả phân
tích, sự biến đổi thành phần các ion trong mùa khô và mùa mưa được đánh giá. Sự đóng
góp lên tổng nồng độ bụi TSP của các ion cũng được nghiên cứu. Mối tương quan giữa
ion được đánh giá, từ đó gợi ý nguồn gốc của bụi TSP.

9

Luan van


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về bụi

1.1.1. Định nghĩa và Phân loại
1.1.1.1 Định nghĩa:
Bụi là những hạt lơ lửng trong khơng khí, có thành phần phức tạp, có thể là ở dạng
rắn, lỏng hoặc kết hợp cả dạng rắn và lỏng. Thơng thường các hạt bụi sẽ có kích thước
đường kính dao động từ 0.001 đến 100 µm tùy thuộc vào cơ chế hình thành khác nhau
(Hinds, 1999). Những hạt có kích thước lớn hơn thì tốc độ lắng tương đối nhanh tạo
thành hỗn hợp lơ lửng trong khơng khí.
Bụi có thể có nguồn gốc nhân tạo hoặc tự nhiên. Các nguồn nhân tạo có thể là các
khu cơng nghiệp và các khu đơ thị, hoạt động giao thơng (khí thải từ động cơ, mặt đường,
phanh và mòn lốp), các hoạt động cơng nghiệp khác nhau như (khí thải từ nhà máy điện,
nhà máy lọc dầu), xây dựng (khai quật, xới đất). Mặt khác ở các vùng nông thôn, nguồn
thải chính đến do các hoạt động canh tác khác nhau. Trong các nguồn tự nhiên, chúng
ta có thể đề cập đến các nguồn liên quan đến biển và đại dương, sa mạc, đất, núi lửa,
thực vật, cháy rừng và sấm sét (Hình 1.1). Với nguồn tự nhiên khác nhau sẽ hình thành
các hạt bụi có các đặc tính vật lý, hố học khác nhau (Calvo và cộng sự, 2013).

a

b

Hình 1.1. Nguồn phát sinh bụi từ thiên nhiên (a: núi lửa, b: sóng biển)

10

Luan van


a
b

Hình 1.2. Các nguồn phát sinh bụi từ khí đốt (a: đốt nhiên liệu, b: đốt rơm rạ)
1.1.1.2 Phân loại
Theo nguồn gốc
Dựa vào nơi phát thải, bụi có thể được chia làm 2 loại đó là trong nhà và ngồi trời
- Các nguồn tạo ra bụi trong nhà:
Các hoạt động của con người như: nấu ăn, hút thuốc, đi lại,…
Các nguồn sinh học trong nhà: nấm mốc phát triển trong các vùng ẩm thấp trong nhà..
Từ phịng thí nghiệm: các q trình hóa học tổng hợp cơng nghiệp, các hạt tạo ra từ
khói trong q trình thực hiện phản ứng hóa học,…
- Các nguồn tạo ra bụi ngồi trời.
Nguồn bụi sơ cấp (primary aerosol): Bụi được phát thải trực tiếp vào trong mơi trường
khơng khí thơng qua các hoạt động xây dựng sẽ tạo ra bụi, tro bay từ các q trình đốt
cháy, khói bụi từ q trình đốt rơm rạ, các hạt muội than từ xe tải chạy bằng động cơ
diesel hoặc lốp xe, tro núi lửa, bụi từ sa mạc, biển, …
Nguồn bụi thứ cấp (secondary aerosol): được tạo ra từ nguồn bụi sơ cấp kết hợp với
các hợp chất khác trong khói quang hố tạo ra nguồn bụi thứ cấp là SO42-, NO3- , các hạt
độc hại như: hydrocacbon thơm đa nhân (PAHs), dioxins, kim loại nặng,...
(Hinds,1999).
Theo kích thước:
Dựa vào kích thước, bụi được chia làm 2 loại bụi mịn và bụi thô phân loại bằng cách
này rất quan trọng vì kích thước gắn liền với khả năng phân tán của các hạt bụi trong
môi trường.
Bụi thô (dust) là tổng các hạt bụi lơ lửng có đường kính lớn hơn 10 µm. Do có kích
thước và khối lượng lớn, hạt bụi sẽ dễ lắng trong khơng khí.
11

Luan van


Bụi mịn (Particulate Matter) là tổng các hạt bụi lơ lửng có đường kính nhỏ hơn hoặc

bằng 10 µm. Bụi có kích thước nhỏ, khối lượng nhẹ nên khó lắng, chúng bay lơ lửng
trong khơng khí.
1.1.2. Tác động của bụi đến sức khỏe và mơi trường
• Đối với sức khoẻ
Bụi mịn có kích thước và khối lượng nhỏ, khó lắng nên chúng dễ dàng xâm nhập vào
trong cơ thể. Đối với bụi thơ (đường kính >10 μm ) sẽ đi vảo khoang mũi, cổ họng. Đối
với bụi mịn (đường kính ≤10 μm ) sẽ đi vào phổi, gây ra tắc nghẽn mãn tính ở phổi và
thậm chí có thể đi vào khoang mũi, cổ họng. Đối với bụi mịn (đường kính ≤10 μm ) sẽ
đi vào phổi, gây ra phổi tắc nghẽn mãn tính và thậm chí có thể đi vào máu, phổi từ từ bị
phá huỷ và làm suy giảm sức đề kháng và giảm hệ miễn dịch, lâu dài sẽ dẫn đến các
bệnh ung thư. Do đó bụi mịn gây hại cho sức khỏe con người.

Hình 1.3. Ảnh hưởng của bụi đến sức khoẻ con người
Hình 1.3. cho thấy bụi mịn thường bám trong khoang mũi, cổ họng và thanh quản.
Các hạt bụi mịn có đường kính nhỏ thường được tìm thấy trong phổi, máu và các cơ
quan khác. Thông thường bụi mịn sẽ bị giữ lại ở khí quản và phế nang; trong q trình
hơ hấp, bụi mịn cộng với CO hay SO2, NO2 nhiều sẽ cản hemoglobin kết hợp oxy khiến
tế bào thiếu oxy gây ra kích ứng mắt, mũi, họng,… và những bệnh về hơ hấp.

12

Luan van


Một số bệnh gây ra bởi bụi mịn:
− Bệnh hen suyễn.
− Suy giảm chức năng phổi.
− Kích ứng đường thở, ho và khó thở.
− Đau tim.
− Nhịp tim khơng đều.

Vì thế, con người cần phải chú ý đến sự ô nhiễm từ q trình đốt than và khí thải xe
cộ. Nguồn ô nhiễm trong nhà chủ yếu do các hoạt động từ con người. Các bài nghiên
cứu đã chỉ ra rằng sưởi ấm trong nhà bằng việc đốt than có hại đối với hệ hô hấp của
con người, đặc biệt là của trẻ em (Jones và cộng sự, 1999). Các hóa chất, đồ nội thất,
vật dụng văn phịng, nấu ăn, sưởi ấm, hút thuốc sẽ là các tác nhân chính gây ơ nhiễm và
có tác động đến mơi trường sống cũng như sức khỏe con người (Borne và cộng sự,
2005; Li và cộng sự, 2009).

Hình 1.4. Nguồn phát sinh bụi trong
nhà
• Đối với mơi trường
Bụi tác động đến khí hậu theo hiệu ứng trực tiếp và gián tiếp.
Tác động trực tiếp: dựa trên khả năng của các hạt để hấp thụ ánh sáng mặt trời hoặc
phân tán nó trở lại vào khơng gian. Mặc dù ánh sáng có thể bị phân tán theo bất kỳ
hướng nào, nhưng một số ánh sáng của mặt trời bị phân tán ra khỏi bề mặt trái đất bởi
các hạt bụi trong bầu khí quyển, đây là nguyên nhân gây ra hiệu ứng bụi trực tiếp.

13

Luan van


Hình 1.5. Tác động trực tiếp
Tác động gián tiếp: bụi ảnh hưởng và góp phần hình thành các đám mây. Để các đám
mây hình thành, bầu khí quyển của chúng ta cần hai thành phần chính: hơi nước và các
hạt bụi TSP. Trong đó các hạt bụi cung cấp bề mặt cho các hạt hơi nước để chúng ngưng
tụ tạo thành mây.

Hình 1.6. Sự hình thành gián tiếp
1.1.3. Thành phần của bụi

Do nguồn tạo ra bụi có 2 loại là nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo nên thành phần
của bụi cũng được đa dạng hóa theo sự khác nhau của các nguồn phát thải.Theo nghiên
cứu, các thành phần chính đóng góp vào bụi mịn của khu vực được xác định, bao gồm:
bụi khống chất (đất), bụi trong khí thải từ phương tiện cơ giới, bụi đại dương, bụi giao
thông, bụi thứ cấp và đốt rơm rạ. Những thành phần này chiếm tới 73% toàn bộ các
thành phần trong phân tích thành phần gốc.
Đối với bụi thơ, phân tích thành phần gốc cho thấy 80% các thành phần tương tự đối
với bụi mịn tuy nhiên mức độ quan trọng thì có khác nhau. Bằng việc sử dụng mơ hình
phân tích ô nhiễm không khí , kết quả cho thấy, xe máy là loại phương tiện chủ đạo ở
Thành phố Hồ Chí Minh, chiếm 92–95% tổng số phương tiện giao thơng và là nguồn
phát thải chính trên đường phố, đóng góp 56% NOx, 65% SO2, 94% CO và 86% khí thải
PM10. Các loại xe tải và ô tô từ 4 đến 16 chỗ cũng có đóng góp tương đối lớn vào lượng
khí thải NOx và SO2. Xe tải đóng góp 21% lượng khí thải NOx và 10% lượng khí thải
14

Luan van


SO2, và loại xe hơi 4-16 chỗ đóng góp 14% NOx và 19% lượng khí SO2. (Hoa và cộng
sự, 2020)
Bảng 1.1. Các nghiên cứu về thành phần hạt bụi
Thành Nguồn phát
Đặc điểm
phần
thải
Bụi
khống

Sa mạc,
Hình thành bởi Ca2+, Si,

lịng hồ khơ, Cơ chế tạo ra là sự muối hóa
bề mặt nửa
khơ cằn

(lớp đất di chuyển theo gió
trên bề mặt)

Tài liệu tham
khảo
Grini và cộng
sự, 2002.
EC,2004;
Klaver và cộng
sự, 2011.

Bụi biển Sóng biển
va đập.

Hình thành chủ yếu bởi
Ca2+, Cl- và một lượng nhỏ

Grini và cộng
sự, 2007.

SO42-, Mg2+, K+.
Nước đại dương chứa muối
và các hợp chất hữu cơ khác
Nguồn
gốc tự

được thải ra bởi tảo, vi
khuẩn và các dạng sống khác

nhiên

sống trong đại dương.
Bụi núi
lửa

Núi lửa
phun trào

Tro núi lửa thường nằm
trong khoảng 1-10µm.
Nếu phun trào đủ mạnh, các
hạt bụi có thể đạt đến tầng
bình lưu có thời gian tồn tại
trung bình từ 1–2 năm.
Tuy nhiên, thời gian tồn tại

Vernier và cộng
sự, 2011.
Gao và công
sự, 2007.

của hạt bụi ở tầng đối lưu
trong 1 tuần

15

Luan van


Giao

Phương tiện

Khí thải qua ống xả của các

Jiang và cộng

thơng

giao thông.

phương tiện giao thông bao

sự, 2005.

Mặt đường

gồm bụi và các hỗn hợp ion
khí NO3-, SO42-, PAHs.
Khí thải có chứa các thành

Thorpe,
Harrison, 2008.

phần kim loại nặng như Cd,
Fe, Hg, Cu,… phát sinh từ

hoạt động mài mòn của lốp
xe, mặt đường.

Hoạt

Các ngành

Các hoạt động công nghiệp

Chuang và cộng

động

sản xuất

tạo ra 60% - 80% lượng khí

sự, 1997.

gạch, gốm
sứ, xi măng,

thải lưu huỳnh.
Việc đốt than đá trong các

Sanchéz de la
Campa và cộng

khai thác
than, xây

nhà máy hình thành các hạt
sự, 2010.
bụi sơ cấp như S2-, CO32-, Cl-

dựng.

, CO,… Ngồi ra cịn có một
phần nhỏ than chưa cháy, xỉ
than, các thành phần độc hại

công
nghiệp

Nguồn
gốc
nhân
tạo

như PAHs, kim loại nặng…
Hoạt
Đốt rừng,
động đốt đốt rơm rạ.
ngoài
trời

80% - 90% các hạt có đường Jiang và cộng
kính dưới 1µm. Đặc điểm
sự, 2005.
các hạt phụ thuộc độ ẩm,

nguyên liệu đốt, hướng gió.

Hiện nay đã có rất nhiều nghiên cứu được thực hiện để tìm hiểu về các nguồn phát
thải, thành phần của bụi. Đặc điểm của hạt bụi được quyết định bởi nguồn phát sinh.
Chẳng hạn như hoạt động va đập của sóng biển sẽ hình thành bụi mang các ion hịa tan
chủ yếu như Ca2+, Cl-, Na+, đây là những thành phần đặc trưng của nước biển. Với sự
phát triển mạnh mẽ của các hoạt động cơng nghiệp lượng khí thải tạo ra vơ cùng lớn,
trong đó lượng khí thải lưu huỳnh chiếm từ 60% – 80%. Việc đốt than đá trong các nhà
16

Luan van


máy hình thành các hạt bụi sơ cấp như S2-, CO32-, Cl-, CO,… Ngồi ra cịn có một phần
nhỏ than chưa cháy, xỉ than, các thành phần độc hại như PAHs, kim loại nặng,…
Những nghiên cứu trong và ngoài nước:

1.2.

1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước:
Bảng 1.2. Thống kê các nghiên cứu ngoài nước liên quan đến WSIs trong bụi TSP
Các WSIs
Loại
Nồng độ trung bình
Tài liệu tham
-3
được phân tích
bụi
(μg/m )
khảo

+
+
2+
+
+
K , Na , Ca , PM2.5 Na : 2.5 ; K : 3.3 ;
Zhang và cộng
2+
+
2+
2+
Mg ,NH4 ,
Ca : 1.7; Mg : 0.5;
sự (2011)
Cl-, NO3-,
NH4+: 11.4; Cl-: 5.1;
SO42SO42-: 35.6; NO3-: 16.4
Drug ( Ấn Độ) K+, Na+, Ca2+, PM2.5 Na+: 1.08; K+: 0.87 ;
Deshmukh và
2+
+
2+
2+
Mg ,NH4 ,
và
Ca : 0.7; Mg : 0.18;
cộng sự
Cl-, NO3-,
PM1
NH4+: 11.4; Cl-: 2.06; (2011)

SO42SO42-: 6.75; NO3-: 3.16
Lanzhou
K+, Na+, Ca2+, TSP
Na+: 0.64; K+: 0.65 ;
Jiang và cộng
2+
+
2+
2+
(Trung Quốc)
Mg ,NH4 ,
Ca : 6.82; Mg : 0.39; sự (2021)
Cl-, NO3-,
NH4+: 5.84; Cl-: 2.11;
SO42SO42-: 6.83; NO3-: 12.2
Yokohama
K+, Na+, Ca2+, PM10 Na+: 0.68; K+: 0.12 ;
Khan và cộng
2+
+
2+
2+
(Nhật Bản)
Mg ,NH4 ,
và
Ca : 0.76 Mg : 0.18; sự (2010)
Cl , NO3 ,
PM2.5 NH4+: 1.1; Cl-: 0.21;
SO42SO42-: 4.9; NO3-: 1.9
Agra (Ấn Độ)

K+, Na+, Ca2+, TSP
Na+: 4.0; K+: 3.5 ;
Satsangi và
2+
+
2+
2+
Mg , NH4 ,
Ca : 6.7 Mg : 1.4;
cộng sự (2013)
+
Cl , NO3 ,
NH4 : 2.7; Cl : 4.6;
SO42SO42-: 5.9; NO3-: 6.7
Zhang và cộng sự (2011) đã khảo sát WSIs trong mẫu bụi PM2.5 tại tỉnh Xi’an,Trung
Thành phố
(Quốc Gia)
Xi’an (Trung
Quốc)

Quốc trong một năm thấy được thành phần chủ yếu 5 cation và 3 anion (K+, Na+, Ca2+,
Mg2+ ,NH4+, Cl-, NO3-,SO42-) và nồng độ trung bình của các ion SO42-,NO3-, NH4+ lần
lượt là 35.6 (μg/m-3), 16.4 (μg/m-3), 11.4 (μg/m-3) là thành phần đóng góp chính lên tổng
nồng độ WSIs trong bụi PM2.5. Kết quả cho thấy bụi có nguồn gốc từ khí thải đơ thị (nhà
máy xí nghiệp, phương tiện giao thông,..) và các hoạt động khai thác đốt nhiên liệu hoá
thạch.
Trong bài nghiên cứu về thành phần WSIs trong bụi TSP của Jiang và cộng sự
(2021) tại tỉnh Lanzchou, Trung Quốc trong 26 năm đã so sánh nồng độ WSIs (Bảng1.3).

17

Luan van


Bảng 1.3. Thành phần WSIs phân tích trong bụi tại tỉnh Lanzhou, Trung Quốc (Jiang
và cộng sự, 2021)

Nồng độ các ion SO42-, NO3-, Ca2+ chiếm đa số trong hạt bụi TSP tuy nhiên nồng
độ tăng không đều kể từ năm 2005 do sự thay đổi cấu trúc công nghiệp năng lượng và
xe cơ giới lưu thông tăng ở Lanzchou.
Trong một nghiên cứu khác của Deshmukh và cộng sự (2011) nồng độ của WSIs có
trong bụi PM2.5 trong mùa khơ đươc sắp xếp theo thứ thứ tự giảm dần SO42- > NO3- >
NH4+ > Cl- > Na+ > K+ > Ca2+ > Mg2+ thấy được trong bụi TSP tại tỉnh Drug, Ấn Độ
nhiễm đa số từ nguồn đốt nhiên liệu, phương tiện giao thơng là chính. Tuy nhiên vào
mùa mưa có sự thay đổi về nồng độ SO42- > NO3- > Ca2+ > Na+ > K+ > Mg2+ > Cl- >
NH4+ .
Bên cạch đó, trong bài nghiên cứu của Satsangi và cộng sự (2013) tại tỉnh Agra, Ấn
Độ phân tích trong thành phần bụi TSP các ion chiếm đa số: SO42-, NO3-, Ca2+ và khảo
sát được mối tương quan giữa các thành phần ion trong bụi.

18

Luan van


Bảng 1.4. Mối tương quan trong giữa các thành phần trong hạt bụi TSP
tại Agra, Ấn Độ

Sự tương quan cho thấy giữa các ion có trong nguồn ơ nhiễm chỉ xảy ra phản ứng
trong khí quyển. Mối tương quan giữa hai biến số được xác định bằng dạng hoá học từ

các ion K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+, Cl-, NO3-, SO42-. Bảng 1.5 thể hiện hệ số của mối
tương quan các ion chính. Hệ số tương quan giữa NO3- và SO42- (R= 0.71). Điều đó cho
thấy một phần NO3- và SO42- có thể liên kết với Ca2+, Mg2+, NH4+ sau quá trình trung
hồ. Điều này được hỗ trợ giữa hệ số tương quan của Ca2+và NO3- (R= 0.91); Ca2+và
SO42- (R= 0.76); Mg2+và NO3- (R=0 .76); Mg2+và SO42- (R= 0.53); NH4+ và SO42(R=0.63); NH4+ và NO3-(R=0.74)
Qua những nghiên cứu ngoài nước đã cung cấp thơng tin về thành phần WSIs có
trong bụi TSP, mối tương quan giữ các ion có trong bụi và sự phân bố thành phần nhờ
vậy thấy được tầm quan trọng đối với xác định thành phần WSIs trong mẫu bụi và tạo
tiền đề cho những nghiên cứu sau.
1.2.2. Trong nước:
Thành phần WSIs hình thành nên bụi mịn từ các nguồn ô nhiễm một phần do tự nhiên,
phần lớn cịn lại do người tạo ra từ các q trình hoạt động sản xuất, khai phá nhiên liệu
khoáng thạch, phương tiện di chuyển,… Mà bụi này gây nguy hiểm đến sức khoẻ con
người. Tuy nhiên ở Việt Nam chưa hoàn tồn quan tâm đến việc khảo sát, phân tích các
mẫu bụi tìm ra nguồn gốc của chúng để đưa ra biện pháp phòng tránh kịp thời. Minh
chứng cho việc trên là ở Việt Nam chưa có bài nghiên cứu chuyên sâu nào về WSIs
trong bụi mịn, chỉ duy nhất bài viết về kim loại nặng có trong bụi mịn của Hien và cộng
sự (2000). Vì thế, đề tài nghiên cứu này sẽ là tiền đề cho nghiên cứu chuyên sâu về bụi
mịn trong tương lai.

19

Luan van


CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.

Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

2.1.1. Lấy mẫu
• Trước khi chuẩn bị lấy mẫu ta phải tiền xử lý giấy lọc, rửa dụng cụ
- Rửa dụng cụ: Trước khi lấy mẫu các dụng cụ (đĩa petri, pipet, cốc, các bộ phận lấy
mẫu, kẹp gắp, ….) đem đi rửa trong bể siêu âm (30 - 60 phút). Mục đích là rửa sạch
dụng cụ đảm bảo hiệu quả và an toàn tránh được các hiện tượng nhiễm khuẩn và ảnh
hưởng của hoá chất làm ảnh hưởng đến kết quả.

Hình 2. 1. Bể siêu âm
Sau khi rửa bể siêu âm, lấy ra sau đó rửa bằng nước cất thường rồi rửa lại bằng nước
siêu sạch để cho dụng cụ trong q trình sử dụng khơng làm ảnh hưởng đến mẫu.

Hình 2. 3. Nước cất 2 lần

Hình 2. 2. Nước siêu sạch

20

Luan van


• Nung giấy lọc:
Làm sạch tủ nung bằng cách nung tủ không (không cho giấy lọc hay dụng cụ vào)
ở 500oC trong 30 phút. Sau đó cho cốc nung vào, tiếp tục nung 30 phút. Sau đó cho
giấy lọc vào nung ở 550oC trong 1 giờ.

Hình 2. 4. Lị nung

Hình 2. 5. Giấy lọc sợi thạch anh (2.2µm)

Sau khi lấy giấy lọc ra, để trong bình hút ẩm, khơng mở nắp cốc nung.

Sau khi giấy lọc ổn định, bảo quản giấy lọc ở nhiệt độ 200C, độ ẩm dưới 40% (bảo
quản) vài tiếng đồng hồ rồi đem cân (để ổn định rồi mới đem cân). Khi cân, chuyển
từng miếng giấy lọc qua đĩa petri, ghi chú mã giấy lọc trên 2 mặt của đĩa petri.

Hình 2. 6. Cân phân tích 5 số
Sau 3 tiếng cân lại 1 lần (cân từng miếng) ghi lại khối lượng sau đó ụp đĩa petri lại
để qua 1 bên (phải đánh dấu rõ ngày, giờ, cân, thứ tự giấy lọc, nhiệt độ, độ ẩm, m1; sau

21

Luan van


đó để 3 tiếng cân lại được m2 (Nếu m thay đổi thì để 3 tiếng

|𝑚1 −𝑚2 |
(𝑚1+𝑚2)
2

< 5%tờ giấy

lọc ổn định). Nếu được đã ổn định thì lấy m cuối.
Bảng 2. 1. Biên bản cân mẫu
Mã

số

giấy lọc

Thời gian

Cân lần

Cân lần

Cân lần

Cân lần

Ghi

cân

1

2

3

4

chú

• Đi lấy mẫu
Cẩn thận ráp giấy lọc vào vị trí chứa giấy lọc, tuyệt đối khơng làm rách và nhiễm
bẩn giấy lọc.
Máy chạy 225 l/p. Lấy 2 ngày 1 mẫu.
• Hiệu chỉnh máy lấy mẫu:
- Trước khi lấy mẫu
Ta thực hiện thao tác kiểm tra xem có xảy ra rị rỉ áp trong q trình lấy mẫu hay

không, cách thức thực hiện vẫn thao thác như lấy mẫu thông thường nhưng ta không
tháo nắp đậy của đầu lấy mẫu và đảm bảo nắp đậy phải kín tuyệt đối. Nếu khi vận hành
máy thu mẫu nhưng đồng hồ áp có sự thay đổi thì chứng tỏ áp suất q trình thu mẫu
khơng đảm bảo đúng điều kiện u cầu, khi gặp trường hợp trên ta có thể phân tích do
2 trường hợp: rị rỉ trên thiết bị thu mẫu hoặc rò rỉ do đầu lấy mẫu, ta thực hiện kiểm tra
từng phần để điều chỉnh sao cho đảm bảo điều kiện áp suất.
- Vận hành máy và bắt đầu thu mẫu:
Sau khi đảm bảo mọi điều kiện lấy mẫu đều đạt chuẩn ta sẽ bắt đầu lấy mẫu, vận hành
máy, chỉnh áp đến giá trị cần đạt, ghi lại các thông số ban đầu.
- Các lưu ý: trong thực hiên lấy mẫu cần có các điểm cần lưu ý sau để tránh sai số khi
thu mẫu.
Khi bắt đầu thu mẫu cần ghi lại thông số trên đồng hồ đo thời gian vận hành để tránh
xảy ra việc cúp điện trong thời gian ta khơng quan sát q trình thu mẫu khi ta đến lấy
mẫu về phân tích so sánh giá trị ban đầu và khi lấy mẫu phân tích về phịng thí nghiệm
22

Luan van


xem đạt thời gian yêu cầu không nếu không đạt ta tiếp tục vận hành máy đến khi đủ thời
gian u cầu.
Ln đảm bảo an tồn điểm trong q trình thu mẫu, do máy thu khí đc đặt ngồi trời
nên thường bị ảnh hưởng bởi thời tiết khi lấy mẫu về phịng thí nghiệm cần ngắt nguồn
điện trước khi chạm vào máy tránh xảy ra tai nạn điện.
Trong lúc vận chuyển đầu lấy mẫu hay cụ thể hơn là giấy lọc, ta luôn phải đảm bảo
giấy không nhiễm tạp chất trong lúc vận chuyển ra điểm thu mẫu hay lấy về phịng thí
nghiệm.
Trong suốt q trình thu mẫu ln sử dụng cùng 1 loại biến áp, đầu lọc như ban đầu,
tránh xảy ra trường hợp thay đổi các đầu lấy mẫu, biến áp giữa các máy vì sẽ gây sai số
khi thu mẫu.

Hình 2. 7. Thiết bị lấy mẫu bụi TSP
• Lấy mẫu và ghi nhận các thơng tin:
Biên bản lấy mẫu gồm các thơng tin: kí hiệu mẫu, khối lượng giấy lọc sau khi cân,
lưu lượng thu khí, thời gian bắt đầu và kết thúc lấy mẫu, áp máy, theo dõi sự thay đổi
của áp máy theo thời gian 2 tiếng đầu kiểm tra 30 phút mỗi lần sau đó là 2 tiếng 1 lần
để đảm bảo sự chênh áp khi lấy mẫu là ít nhất, nhiệt độ.
Ghi nhận các thơng tin khí tượng (windy.com): hướng gió, độ ẩm, lượng mưa, nhiệt
độ, nồng độ các chất khí vì các yếu tố này ảnh hưởng đến mẫu.
• Vị trí lấy mẫu: tầng 5 khu A trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM
• Thu mẫu:

23

Luan van


Trước khi thu mẫu ta phải chuẩn bị các dụng cụ (đĩa petri, các bộ phận lấy mẫu, kẹp
gắp, ….) đem đi rửa trong bể siêu âm (30 - 60 phút) nhằm tránh nhiễm khuẩn trong quá
trình thu mẫu. Sau đó đem bộ phận thu mẫu thiết bị lấy khí bỏ vào túi zip đem về PTN
và tiến hành lấy mẫu giấy lọc.
Cẩn thận dùng kẹp gắp giấy lọc cho vào đĩa petri tương ứng đã ghi từ trước, đem về
bảo quản trong tủ lạnh ở nhiệt độ 4C để ngăn chặn sự bay hơi của các thành phần dễ
bay hơi. Cân đúng quy trình như ban đầu khi cân giấy lọc. Lưu ý tránh làm rách giấy
lọc và nếu rách phải lấy hết mẫu giấy lọc vào đĩa petri để phản ánh đúng khối lượng
thay đổi trước và sau khi lấy mẫu.

Hình 2. 8. Bộ phận thu mẫu
của thiết bị TSP

Hình 2. 9. Mẫu giấy lọc sau khi thu mẫu

2.1.2. Phân tích mẫu
• Trích mẫu và lọc mẫu
- Trích mẫu
Lấy mẫu cần phân tích sau khi đã được bảo quản ở 4C ta tiến hành đi trích mẫu.
Mục đích là của việc trích mẫu là xác định 3 nồng độ anion (Cl-, NO3-, SO42-) và cation
(Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+) trong dịch chiết có trong mẫu. Để tách chiết được các ion
này từ giấy lọc thạch anh thì đầu tiên cẩn thận bỏ toàn bộ phần giấy lọc vào 1 lọ 15mL
biệt đã được làm sạch như rửa dụng cụ để đảm bảo lọ để không làm ảnh hưởng đến
24

Luan van