Đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ độc hại trong nước sông hồng đoạn chảy qua lãnh thổ việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------

Bùi Sỹ Bách

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI
TRONG NƯỚC SÔNG HỒNG ĐOẠN CHẢY QUA LÃNH
THỔ VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------

Bùi Sỹ Bách

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI
TRONG NƯỚC SÔNG HỒNG ĐOẠN CHẢY QUA LÃNH
THỔ VIỆT NAM

Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN QUANG TRUNG

Hà Nội - 2014


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................... iv
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 8
Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .... Error! Bookmark
not defined.
1.1. Khái quát về lƣu vực Sông Hồng đoạn chảy qua lãnh thổ Việt Nam ........ Error!
Bookmark not defined.
1.2. Đặc tính ô nhiễm nƣớc sông Hồng..................... Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Ô nhiễm và suy thoái nguồn nước ở một số vùng trọng điểm trong lưu vực
................................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Ô nhiễm nguồn nước ở vùng nông thôn .......... Error! Bookmark not defined.
1.3. Những nghiên cứu trước đây về ô nhiễm nước sông HồngError!

Bookmark

not defined.
1.4. Tình trạng ô nhiễm PAH trên thế giới và tại Việt NamError! Bookmark not
defined.
1.4.1. Tình trạng ô nhiễm PAH trên thế giới ............ Error! Bookmark not defined.
1.4.2. Tình trạng ô nhiễm PAH tại Việt Nam ............ Error! Bookmark not defined.
1.5. Ứng dụng của phần mềm AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS ........... Error!
Bookmark not defined.

1.5.1. Giới thiệu về phần mềm AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS .......... Error!
Bookmark not defined.
1.5.2. Ứng dụng của phần mềm AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS ......... Error!
Bookmark not defined.
1.5.3. Quy trình phân tích bằng phần mềm AIQS-DB ............ Error! Bookmark not
defined.

i


1.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc ........ Error! Bookmark not defined.
1.7. Tính ƣu việt của phần mềm ................................ Error! Bookmark not defined.
1.8. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp AIQS-DB và phƣơng pháp truyền thống
................................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.8.1. Thử nghiệm trên mẫu dung dịch chuẩn sử dụng phần mềm AIQS-DB ... Error!
Bookmark not defined.
1.8.2. Phân tích dung dịch chuẩn cơ clo bằng phương pháp truyền thống ...... Error!
Bookmark not defined.
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
....................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu......................................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ........................ Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Phương pháp điều tra và khảo sát thực tế ...... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Phương pháp thực nghiệm .............................. Error! Bookmark not defined.
2.3. Nội dung nghiên cứu .......................................... Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .... Error! Bookmark
not defined.
3.1. Kết quả phân tích ............................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Các kết quả phân tích thu được ...................... Error! Bookmark not defined.

3.1.2. Kiểm soát chất lượng ...................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Đánh giá sự có mặt của các nhóm chất khác nhauError!

Bookmark

not

defined.
3.2.1. Các hợp chất Hydrocarbons đa vòng thơm (PAHs) ..... Error! Bookmark not
defined.
3.2.2. Các hợp chất Sterol ......................................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Đánh giá sự phân bố của các chất ...................... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Các chất thuộc nhóm PAHs ............................ Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Các chất thuộc nhóm Sterol ............................ Error! Bookmark not defined.

ii


3.4. Thảo luận về các nguồn ô nhiễm và đặc trƣng của chúngError! Bookmark not
defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................... Error! Bookmark not defined.
Kết luận ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
Kiến nghị ................................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 10
PHỤ LỤC ....................................................... Error! Bookmark not defined.

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Nguyễn Quang
Trung, trưởng phòng Độc chất môi trường, Viện Công nghệ Môi trường - Viện

Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên
cứu và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ của phòng phân tích Độc chất môi
trường, Viện Công nghệ Môi trường - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã
giúp đỡ tôi trong quá trình đi thực địa lấy mẫu nước sông Hồng, tạo điều kiện cho
tôi sử dụng các thiết bị, hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý mẫu.

iii


Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô bộ môn Công nghệ
môi trường, khoa môi trường, trường Đại học khoa học tự nhiên- Đại học quốc gia
Hà Nội, lãnh đạo Viện Công nghệ môi trường-Viện Khoa học và Công nghệ Việt
Nam đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu tại trường
và tại Viện.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 25 tháng 6 năm 2014
Học viên

Bùi Sỹ Bách

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AIQS-DB

PAH

Automated Identification and Quantification System using a
Database (hệ thống phát hiện và định lƣợng tự động với cơ sở
dữ liệu)
Polycyclic aromatic hydrocacbon (hydrocarbon thơm đa

nhân)

PCR

Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp)

USEPA

United State Environmental Protection Agency (Cục bảo vệ
môi trƣờng Hoa Kỳ)

iv


NOEL

No observed effect level (Liều lƣợng cao nhất của
độc chất mà tại nồng độ đó không quan sát thấy ảnh
hƣởng nhiễm độc đến cơ thể sinh vật thực nghiệm

ppm

Đơn vị một phần triệu (mg/l)

μm

Micromet

μl

Microlit

KCN

Khu công nghiệp

KCX

Khu chế xuất

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Điểm khác biệt giữa cách thức khảo sát môi trƣờng từ trƣớc tới nay
với cách thức điều tra trong nghiên cứu này ... Error! Bookmark not defined.
Bảng1.2. Danh sách các chất hữu cơ đã đƣợc phân tích
AIQS-DB tích hợp trên thiết bị GC/MS ShimadzuError!

bằng phần mềm
Bookmark

not

defined.
Bảng 2.1. Tổng hợp các vị trí lấy mẫu ............ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.1. Nồng độ các chất hữu cơ độc hại trong mẫu nƣớc tại các vị trí
nghiên cứu ...................................................... Error! Bookmark not defined.

v


Bảng 3.2. Độ thu hồi, RSD, hệ số phân bố octane- nƣớc của chuẩn đồng hành

....................................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3. Tính chất vật lý của một số loại PAH Error!

Bookmark

not

defined.

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Lƣu vực Sông Hồng ........................ Error! Bookmark not defined.
Hình 1.2. Hệ thống cơ sở dữ liệu AIQS .......... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.3. Quy triǹ h phân tić h bằ ng phầ n mề m AIQS

-DB .... Error! Bookmark

not defined.
Hình 2.2a. Tổng hợp các vị trí lẫy mẫu dọc theo sông Hồng Error! Bookmark
not defined.

vi


Hình 2.2b. Tổng hợp các vị trí lẫy mẫu dọc theo sông Hồng Error! Bookmark
not defined.
Hình 2.3. Quy trình chiết pha rắn [2] .............. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.4. Sơ đồ phân tích mẫu [2]……………………………………………
...................................................................... .Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1. Mối tƣơng quan giữa độ thu hồi và LogPow . Error! Bookmark not
defined.

Hình 3.2. Cấu trúc hóa học của một số loại PAHs [10] . Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.3. Nồng độ của nhóm PAHs tại các điểm nghiên cứu ................. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.4. Công thức hóa học .......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5. Nồng độ của nhóm Sterols tại các điểm nghiên cứu ............... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.6. Nồng độ của Naphthalene tại các điểm nghiên cứu ................ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.7. Nồng độ của 2-Methylnaphthalene tại các điểm nghiên cứu ... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.8. Nồng độ của 1-Methylnaphthalene tại các điểm nghiên cứu ... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.9. Nồng độ của Acenaphthylene tại các điểm nghiên cứu ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.10. Nồng độ của Acenaphthene tại các điểm nghiên cứu ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.11. Nồng độ của Fluorene tại các điểm nghiên cứu .. Error! Bookmark
not defined.

vii


Hình 3.12. Nồng độ của Phenanthrene tại các điểm nghiên cứu ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.13. Nồng độ của 3-Methylphenanthrene tại các điểm nghiên cứu ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.14. Nồng độ của 2-Methylphenanthrene tại các điểm nghiên cứu ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.15. Nồng độ của 9-Methylphenanthrene tại các điểm nghiên cứu ............ Error!

Bookmark not defined.
Hình 3.16. Nồng độ của Fluoranthene tại các điểm nghiên cứu ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.17. Nồng độ của Pyrene tại các điểm nghiên cứu ..... Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.18. Nồng độ của Coprostanol tại các điểm nghiên cứu ............... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.19. Nồng độ của Cholesterol tại các điểm nghiên cứu ................ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.20. Nồng độ của Cholestanol tại các điểm nghiên cứu ............... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.21. Nồng độ của Ergosterol tại các điểm nghiên cứu Error! Bookmark
not defined.
Hình 3.22. Nồng độ của Campesterol tại các điểm nghiên cứu .............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.23. Nồng độ của Stigmasterol tại các điểm nghiên cứu .............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.24. Nồng độ của beta-Sitosterol tại các điểm nghiên cứu ........... Error!
Bookmark not defined.

viii


ix


MỞ ĐẦU
Hiện nay vấn đề về ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại ở các con sông lớn đang
nhận đƣợc nhiều sự quan tâm từ các cấp ban ngành cũng nhƣ nhân dân địa phƣơng.
Những năm gần đây, nƣớc sông Hồng qua thành phố Lào Cai đột ngột chuyển màu

đục ngầu tại nhiều thời điểm, có nhiều bọt nổi trôi kín mặt sông, mặc dù ngày hôm
trƣớc dòng nƣớc rất trong xanh, mực nƣớc sông Hồng biến đổi rất thất thƣờng nhất
là vào mùa khô, sông thƣờng chảy trái với quy luật tự nhiên và bốc mùi hôi thối.
Lƣu vực sông ở Trung Quốc đã tiếp nhận nhiều nƣớc thải và chất thải từ các nhà
máy, xí nghiệp, vùng canh tác nông nghiệp và từ các khu dân cƣ thải ra. Cứ mỗi
năm hàng trăm các loại thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, các chất
kháng sinh... đƣợc chế tạo và ứng dụng rộng rãi. Sông Hồng là con sông lớn chảy
qua chín tỉnh thành phố với các khu công nghiệp lớn, nhỏ đây cũng là nguyên nhân
dẫn đến nƣớc sông Hồng ô nhiễm. Hơn thế nữa hàng chục triệu dân đƣợc hƣởng lợi
ích trực tiếp từ sông Hồng, ô nhiễm nƣớc con sông này gây ảnh hƣởng lớn đến hoạt
động sản xuất cũng nhƣ sinh hoạt của ngƣời dân, do đó việc phân tích và nghiên
cứu các chất hữu cơ độc hại trong nƣớc sông Hồng này là công việc hết sức quan
trọng đã và đang đặt ra đối với các nhà quản lý môi trƣờng nói riêng và xã hội nói
chung để từ đó tìm ra những biện pháp kịp thời bảo vệ nguồn nƣớc sông Hồng và
sức khỏe cộng đồng.
Trong những năm gần đây tại Việt Nam, việc phân tích các thành phần hợp
chất hữu cơ độc hại đã trở nên dễ dàng với lƣu lƣợng lấy mẫu nhỏ, kết quả thu đƣợc
nhanh chóng, độ chính xác cao, độ nhạy cao, trang thiết bị không quá phức tạp nhờ
kỹ thuật sắc ký khí Gas Chromatography (GC) và sắc ký lỏng (HPLC). Trong đó
sắc ký khí GC đã trở thành một phƣơng pháp sắc ký quan trọng nhất để tách, xác
định cấu trúc, nghiên cứu các thông số độc chất môi trƣờng nhƣ thuốc trừ sâu, diệt
cỏ, các hợp PCBs, các hydrocacbon đa vòng thơm PAHs, dƣ lƣợng kháng sinh...
Trong thiết bị sắc ký khí khối phổ GC-MS thì bộ phận nhận diện, định dạng
đƣợc các chất hữu cơ nằm trong một thƣ viện khối phổ của các chất đã đƣợc xác

10


định trƣớc đóng vai trò hết sức quan trọng. Nền cơ sở dữ liệu AIQS trong máy tính
của hệ này chứa một lƣợng lớn thông tin về đƣờng cong hiệu chuẩn và quang phổ

khối lƣợng để xác định đƣợc 942 các hợp chất hữu cơ khác nhau.
Nhằm đƣa ra bức tranh tổng quát về ô nhiễm các hợp chất hữu cơ độc hại
trên lƣu vực sông Hồng đồng thời giới thiệu về tính ƣu việt về cơ sở dữ liệu hiện đại
AIQS-DB trong phân tích chất hữu cơ bền tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Đánh
giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ độc hại trong nước sông Hồng đoạn chảy qua
lãnh thổ Việt Nam’’.

11


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tiếng Việt
1. Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng (2009), “Môi trƣờng khu công nghiệp Việt Nam”,
Báo cáo môi trường quốc gia 2009, chƣơng I, tr. 1-20.
2. Nguyễn Viết Hùng (2010), Cơ sở lý thuyết và ứng dụng của sắc ký khí, NXB đại
học quốc gia Hà Nội, Hà Nội tr 2-67
2. Tiếng Anh
3. Ahn Y, Sanseverino J, Sayler GS (1999), “Analyses of polycyclic aromatic
hydrocarbon-degrading

bacteria

isolated

from

contaminated

soil”,

Biodegradation10: 149-157.
4. Agency for and Disease Registry (1996), "Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
(PAHs)".
5. Carl E Cerniglia (1992), “Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons”,
Biodegradation 3: 351-368.
6. Duong Thi Hanh (2011), Pollution status of micro-pollutans in Viet Namese
rivers tr3, 29-35, 41-53.
7. Duong Thi Hanh, Kiwao Kadokami, shuangye Pan, Naoki Matsuura, Nguyen
Quang Trung, (2014). Screening and analysis of 940 organic micro-pollutants in
river sediments in Vietnam using an automated identification and quantification
database system for GC–MS: Chemos phere
8. European Commission, Scientific Committee on Food. December 4, 2002,
"Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – Occurrence in foods, dietary exposure and
health effects".
9. Fetzer, J. C. (2000), "The Chemistry and Analysis of the Large Polycyclic
Aromatic

Hydrocarbons",

Polycyclic

Wiley) 27 (2): 143

12

Aromatic

Compounds (New

York:

10. Hamann C., Hegemann J., Ahildebrandt A. (1999), “Detection of polycyclic
aromatic hydrocarbon degradation genes in different soil bacteria by
polymerase chain reaction and DNA hydridization”, FEMS Microbiology
Letters, 173, pp. 255-263.
11. Hiroshi A., Stephanie B., David K., Rob P. (1998), “Polycyclic aromatic
hydrocarbons: properties and environmental fate”, Environmental Organic
Chemistry, 2, pp. 845.
12. Kiwao Kadokami, Xuehua Li, Shuangye Pan, Naoko Ueda, Kenichiro Hamada,
Daisuke Jinya, Tomomi Iwamura, 2013. Screening analysis of hundreds of sediment
pollutants and evaluation of their effects on benthic organisms in Dokai Bay,
Japan:Journal of V4 trang 721-728
13. Kiwao Kadokami, Kyoko Tanada, Katsuyuki Taneda, Katsuhiro Nakagawa,
2005. Novel gas chromatography–mass spectrometry database for automatic
identification and quantification of micropollutants: Journal of Chromatography A,
1089 trang 219–226.
14. Lane C Sander, Stephen A Wis (1997), “Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
structure index”, National Institute of Standards and Technology (NIST) Special
Publication 922.
15. Larsson, B. K.; Sahlberg, GP; Eriksson, AT; Busk, LA (1983), "Polycyclic
aromatic hydrocarbons in grilled food", J Agric Food Chem. 31 (4): 867–
873. doi:10.1021/jf00118a049.PMID 6352775.
16. Srogy K. (2007), “Monitoring of environmental exposure to polycyclic
aromatic hydrocarbons: a review”, Environmental Chemistry Letters, 5, pp.
169-195.
17. Weissenfels W.D., Beyer M., Klein J. (1991), “Degradation of phenanthrene,
fluorene and fluoranthene by our bacteria cultures”, Applied and Environmental
Microbiology, 32, pp. 479-484.

13


18. WHO Regional Office for Europe, Copenhagen, Denmark (2000), “Polycyclic
aromatic hydrocarbon”, Air Quality Guidelines, Chapter 5.9, pp 1-24.
19. Wilson SC, Jones KC (1993), “Bioremediation of soils contami-nated with
polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs)” a review, Environ Pollut88: 229-249.
20. Wei-Mei Li, Xue-Hua Li, Xi-Yun Cai, Jing-Wen Chen, Xian-Liang Qiao,
Kadokami Kiwao, Jinya Daisuke and Iwamura Toyomi, Application of automated
identification and quantification system with a database (AIQS-DB) to screen
organic pollutants in surface waters from Yellow River and Yangtze River; School
of Environmental Science and Technology, Dalian University of Technology: Dalian
116024, China.
3. Tài liệu Internet
21. Hóa học và đời sống, Sterol, />22. Kho vật tƣ phòng Lab, Loại đa lớp GMF 150, 4/7/2011

14