(Luận văn thạc sĩ) Đánh giá mức độ tích lũy và rủi ro sinh thái một số OCP và PCB trong trầm tích mặt khu vực hạ lưu sông Đáy

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÍCH LŨY VÀ RỦI RO SINH THÁI
MỘT SỐ OCP VÀ PCB TRONG TRẦM TÍCH MẶT KHU
VỰC HẠ LƢU SÔNG ĐÁY

BÙI THỊ PHƢƠNG

HÀ NỘI, NĂM 2019


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TÍCH LŨY VÀ RỦI RO SINH THÁI
MỘT SỐ OCP VÀ PCB TRONG TRẦM TÍCH MẶT KHU
VỰC HẠ LƢU SÔNG ĐÁY
BÙI THỊ PHƢƠNG

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
MÃ SỐ: 8440301

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. LÊ THỊ TRINH

HÀ NỘI, NĂM 2019

CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI

Cán bộ hƣớng dẫn: PGS.TS. Lê Thị Trinh

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Nguyễn Hùng Minh

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Lê Thị Hải Lê
Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI
Ngày 21 tháng 01 năm 2019


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu đƣợc thực hiện bởi
chính học viên trong quá trình học tập, nghiên cứu. Các số liệu, kết quả
nghiên cứu trong luận văn đều đảm bảo tính trung thực, khoa học và chƣa
đƣợc công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác bởi một tác giả nào khác. Mọi
số liệu thừa kế trong luận văn đều đƣợc trích dẫn nguồn gốc rõ ràng, chính
xác.
Một số kết quả nghiên cứu của luận văn thuộc nội dung nghiên cứu của
đề tài nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ cấp Bộ Tài nguyên và
Môi trƣờng Hà Nội: “ Nghiên cứu đặc điểm phân bố, lịch sử một số kim loại
nặng, hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong trầm tích và đánh giá rủi ro môi
trƣờng khu vực hạ lƣu sông Đáy”, mã số TNMT.2017.04.09, thực hiện từ
2017 – 2019.
Hà Nội, năm 2019

Học viên

Bùi Thị Phƣơng


ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo
khoa Môi trƣờng, các thầy cô giáo Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi trƣờng
Hà Nội đã tạo mọi điều kiện tốt nhất, thuận lợi nhất cho em trong thời gian
học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin trân thành gửi lời cảm ơn
tới cô giáo hƣớng dẫn PGS.TS. Lê Thị Trinh. Trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu, cô là ngƣời luôn giúp đỡ, hƣớng dẫn tận tình em trong quá trình
giải quyết những vấn đề nghiên cứu và ủng hộ, động viên, hỗ trợ em có thể
hoàn thành luận văn này.
Để hoàn thành đƣợc luận văn này, em đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp
đỡ của cô giáo TS.Trịnh Thị Thắm, các thầy cô trong Tổ Quản lý phòng thí
nghiệm môi trƣờng, khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Tài nguyên và Môi
trƣờng Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để em đƣợc tiến hành thực nghiệm
cho nghiên cứu của mình.
Xin cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu ứng dụng và phát
triển công nghệ cấp Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng Hà Nội: “Nghiên cứu đặc
điểm phân bố, lịch sử một số kim loại nặng, hợp chất hữu cơ khó phân hủy
trong trầm tích và đánh giá rủi ro môi trƣờng khu vực hạ lƣu sông Đáy”, mã
số TNMT.2017.04.09 cho các kết quả nghiên cứu của đề tài.
Cuối cùng, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã luôn bên cạnh, ủng hộ và động viên em hoàn thành công việc
học tập và nghiên cứu một cách tốt nhất.

Hà Nội, năm 2019
Học viên

Bùi Thị Phƣơng


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... vii
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƢỞNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................. 5
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU .................................... 5
1.1.1. Polychlorinated biphenyls ....................................................................... 5
1.1.2. Organochlorine pesticides (OCPs) ........................................................ 12
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm OCPs và PCBs tại Việt Nam................................. 18
1.2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 22
1.2.1. Phƣơng pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ............................................... 22
1.2.2. Phƣơng pháp xử lý mẫu và phân tích mẫu ............................................ 23
1.2.3. Phƣơng pháp đánh giá rủi ro sinh thái .................................................. 26
1.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC ........................ 29
1.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới ................................................................. 29
1.3.2. Các nghiên cứu trong nƣớc ................................................................... 33
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 37
2.1. Đối tƣợng và phạm vi địa điểm nghiên cứu ............................................. 37
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................ 37

iv

2.1.2. Phạm vi, địa điểm nghiên cứu ............................................................... 37
2.2. Tình hình các nguồn thải vào sông Đáy................................................... 46
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 48
2.3.1. Phƣơng pháp thu thập và nghiên cứu tài liệu........................................ 48
2.3.2. Phƣơng pháp phân tích mẫu .................................................................. 48
2.4. Đánh giá rủi ro sinh thái ........................................................................... 68
2.4.1. Đánh giá rủi ro sinh thái bằng hệ số rủi ro ............................................ 68
2.4.2. Đánh giá rủi ro sinh thái theo Bộ tiêu chuẩn hƣớng dẫn chất lƣợng trầm
tích Canada (2002) .......................................................................................... 70
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 73
3.1. Hàm lƣợng OCPs, PCBs trong trầm tích mặt tại khu vực nghiên cứu .... 73
3.1.1. Hàm lƣợng OCP trong trầm tích mặt tại khu vực nghiên cứu .............. 73
3.1.2. Hàm lƣợng PCB trong trầm tích mặt tại khu vực nghiên cứu .............. 77
3.2. Đánh giá rủi ro sinh thái OCP, PCB tại khu vực nghiên cứu .................. 83
3.3. Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ô nhiễm PCB và OCP tại khu vực
nghiên cứu ....................................................................................................... 88
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 94
PHỤC LỤC ..................................................... Error! Bookmark not defined.


v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Công thức của PCB ........................................................................... 5
Hình 1.2. Công thức cấu tạo DDT .................................................................. 13

Hình 1.3. Công thức cấu tạo Lindan (γ-HCH) ................................................ 14
Hình 1.4. Công thức cấu tạo Endosulfan ........................................................ 14
Hình 1.5. Công thức cấu tạp Heptachlor ......................................................... 15
Hình 1.6. Công thức cấu tạo Aldrin ................................................................ 16
Hình 1.7. Công thức cấu tạo Dieldrin ............................................................. 17
Hình 1.8. Công thức cấu tạo Endrin................................................................ 18
Hình 1.9. Sơ đồ khối hệ thống sắc ký khí ....................................................... 25
Hình 1.10. Qúa trình đánh giá rủi ro sinh thái ............................................... 28
Hình 2.1. Sơ đồ khu vực nghiên cứu............................................................... 38
Hình 2.2. Mạng lƣới các sông chính ............................................................... 41
Hình 2.3. Thiết bị lấy mẫu trầm tích mặt ........................................................ 49
Hình 2.2. Sơ đồ vị trí lấy mẫu tại khu vực Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình và Cửa Đáy....... 55
Hình 2.3. Sắc đồ hỗn hợp chuẩn PCB............................................................. 60
Hình 2.4. Sắc đồ hỗn hợp chuẩn OCP ............................................................ 62
Hình 2.5. Quy trình phân tích OCP, PCB trong trầm tích .............................. 65
Hình 3.1. Hàm lƣợng OCP trong trầm tích khu vực hạ lƣu sông Đáy ........... 74
Hình 3.2. Hàm lƣợng PCB trong trầm tích mặt tại khu vực hạ lƣu sông Đáy 80
Hình 3.3. Tỷ lệ phần trăm các PCB trong trầm tích mặt khu vực hạ lƣu sông
Đáy .................................................................................................................. 81
Hình 3.4: Hệ số rủi ro của PCB trong trầm tích mặt....................................... 84
Hình 3.5: Hệ số rủi ro RQ của OCP trong trầm tích mặt tại khu vực hạ lƣu sông Đáy 85


vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Mô tả khu vực lấy mẫu tại Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình và Cửa Đáy ..........49
Bảng 2.2. Hỗn hợp chuẩn PCB ....................................................................... 56
Bảng 2.3. Hỗn hợp chuẩn OCP ....................................................................... 57
Bảng 2.4. Hóa chất dùng trong phân tích........................................................ 58

Bảng 2.5. Thời gian lƣu của các PCB trong dung dịch chuẩn gốc ................. 60
Bảng 2.6. Thời gian lƣu của các OCP trong dug dịch chuẩn OCP gốc .......... 63
Bảng 2.7. Giá trị giới hạn theo QCVN 43:2017/BTNMT .............................. 69
Bảng 2.8. Giá trị so sánh với Bộ hƣớng dẫn chất lƣợng trầm tích và Bộ tiêu
chuẩn đánh giá trầm tích của Canada.............................................................. 72
Bảng 3.1. Hàm lƣợng một số OCP tại khu vực hạ lƣu sông Đáy ................... 73
Bảng 3.2. So sánh kết quả một số nghiên cứu về OCP trong trầm tích .......... 76
Bảng 3.3. Hàm lƣợng PCB trong trầm tích mặt khu vực hạ lƣu sông Đáy .. 787
Bảng 3.4. So sánh kết quả một số nghiên cứu về PCB trong trầm tích .......... 81
Bảng 3.4. So sánh hàm lƣợng PCB, OCP với các hƣớng dẫn đánh giá chất lƣợng trầm tích. 86


vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Giải thích - Tiếng Việt

Giải thích - Tiếng Anh

DCM

Diclometan

Dichlorometane

DDD

DicloDiphenylDicloetan

Dichlorodiphenyldichloroethane

DDE

Diclordiphenyldicloretylen

Dichlorodiphenyldichloroethylene

DDT

Diclodiphenyltricloetan

Dichlorodiphenyltrichloroethane

ECD

Detector bắt electron

Electron Capture Detector

Sắc ký khí

Gas Chromatography

GC

HCBVTV Hóa chất bảo vệ thực vật

Protectant Chemicals

HCH

Hexacloxiclohexan

HexachloroCycloHexane

OCP

Thuốc trừ sâu họ cơ Clo

Organochlorinated Pesticides

PCB

Polyclo biphenyl

Polychlorinated biphenyls

POPs

Chất

ô

nhiễm

hữu

cơ Persistent Organic Pollutants

khó phân hủy

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

National technical regulation

WHO

Tổ chức Y tế thế giới

World Health Organization

SQG

Sediment Quality Guideline

Hƣớng dẫn chất lƣợng trầm tích

PEL

Probable Effect Level

Nồng độ ảnh hƣởng có thể xảy ra

TEL

Threshold Effects level

Ngƣỡng nồng độ ảnh hƣởng

ERM

Effect range median

Phạm vi ảnh hƣởng trung bình

ERL

Effect range low

Phạm vi ảnh hƣởng thấp

RQ

Risk quotient

Hệ số rủi ro


1

MỞ ĐẦU
Việt Nam là một quốc gia có nền nông nghiệp phát triển mạnh mẽ, và
đây là một trong những ngành có đóng góp tích cực trong phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc. Hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) đóng góp vai trò quan
trọng trong phát triển nông nghiệp đối với nƣớc ta, hóa chất BVTV đƣợc sử
dụng trong việc phòng trừ dịch hại bảo vệ cây trồng, phòng chống sốt rét và
quân đội… Trong những năm của thập kỷ 60 – 90 do sự hiểu biết về hóa chất

BVTV còn hạn chế, coi trọng về mặt tích cực của chúng là phòng, diệt dịch
hại mà đã không quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trƣờng, công tác quản lý còn
lỏng lẻo nên để lại nhiều kho, nền kho, địa điểm lƣu giữ hóa chất. Hậu quả
của việc quản lý lỏng lẻo, không thu gom đúng cách các vỏ bao bì đựng hóa
chất BVTV, đã dẫn đến việc các hóa chất BVTV bị ngấm vào đất hoặc do
điều kiện mƣa, lũ lụt đã phát tán ra môi trƣờng các loại hóa chất BVTV gây ô
nhiễm môi trƣờng đất, nƣớc. Các loại hóa chất tồn lƣu này chủ yếu là các loại
hóa chất độc hại thuộc nhóm chất hữu cơ khó phân hủy trong môi trƣờng.
Năm 2002, Chính phủ Việt Nam đã tham gia và phê chuẩn Công ƣớc
Stockholm về các chất POP. Công ƣớc Stockholm quy định việc ngừng sản
xuất, cấm sử dụng, hạn chế sử dụng và tiến tới tiêu hủy hoàn toàn một số chất
POP do con ngƣời tạo ra, đồng thời thực hiện các biện pháp cần thiết để giảm
thiểu sự phát sinh liên tục không chủ định các chất POP từ hoạt động sản xuất
công nghiệp, sinh hoạt hoặc xử lý chất thải. Tính đến thời điểm hiện tại, Công
ƣớc Stockholm quy định quản lý an toàn trên quy mô quốc tế 26 nhóm chất
POP, trong đó có hàng trăm đơn chất khác nhau, sử dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau, nhƣ hóa chất BVTV, hóa chất công nghiệp, hóa chất hình thành và
phát sinh không chủ định từ các hoạt động sản xuất, kinh doanh và đời sống.


2

Theo công ƣớc Stockholm, các chất POP đƣợc xác định có 4 tính chất
sau: (i) rất khó phân hủy nên tồn tại bền vững trong môi trƣờng, (ii) có khả
năng phát tán rộng, (iii) tích tụ sinh học cao trong các mô của sinh vật, (iv) có
tính chất độc cao.
PCB – Polychlorinated Bi-phenyls đƣợc sử dụng cho các ứng dụng
đóng (ví dụ: tụ điện và máy biến áp, truyền nhiệt và các chất lỏng thủy lực) và
trong các ứng dụng mở (ví dụ: chất chống cháy, mực, chất kết dính,
microencapsulation thuốc nhuộm cho nhân bản giấy cacbonless, sơn, thuốc

trừ sâu kéo dài, chất dẻo polylefin, vận chuyển chất xúc tác, phƣơng tiện trƣợt
gắn cho kính hiển vi, chất phủ bề mặt, dây cách điện và lớp phủ kim loại).
Theo công ƣớc Stockholm, PCB đƣợc xếp vào Phụ lục A – Cấm sử dụng, cần
đƣợc kiểm soát nghiêm ngặt, sẽ dừng sử dụng vào năm 2020 và tiêu hủy hoàn
toàn vào năm 2028 tại Việt Nam. PCB phát thải vào môi trƣờng đƣợc tìm
thấy hầu hết ở các môi trƣờng đất, nƣớc, không khí, trầm tích thậm chí là
trong chuỗi thức ăn, nhiều nơi dù không có các hoạt động công nghiệp vẫn
tìm thấy PCB. Cơ thể con ngƣời có thể bị phơi nhiễm PCB qua nhiều con
đƣờng nhƣ hô hấp, chuỗi thức ăn, tiêu hóa hay thậm chí là qua da. Nhiễm độc
mãn tính đối với nồng độ PCB dù nhỏ cũng có khả năng dẫn đến phá hủy gan,
rối loạn sinh sản và đặc biệt là gây ra biến đổi gen, ung thƣ,…
OCP – Organochlorine pesticides là một nhóm hợp chất hữu cơ thuộc
nhóm hóa chất BVTV tổng hợp, điển hình của nhóm này là DDT, Lindane,
Endolsunfan. Hầu hết các loại hóa chất BVTV thuộc nhóm này đã bị cấm sử
dụng vì chúng là các chất hữu cơ khó phân hủy, tồn lƣu lâu trong môi trƣờng.
Việc sử dụng hóa chất này tích lũy theo thời gian dẫn đến chúng có mặt trong
hầu hết các môi trƣờng đất, nƣớc, không khí, trầm tích và đƣợc tích lũy sinh
học trong chuỗi thức ăn.


3

Sông Đáy là một trong những con sông dài nhất miền Bắc nƣớc ta, nó là
con sông chính của lƣu vực sông Nhuệ - Đáy nằm ở phía Tây Nam vùng châu
thổ sông Hồng. Sông Đáy chảy gọn trong các tỉnh thành Hà Nội, Hà Nam,
Nam Định, Ninh Bình. Dọc theo hạ lƣu sông Đáy hiện nay có rất nhiều nhà
máy, xí nghiệp, làng nghề thủ công. Bên cạnh đó, dọc sông có nhiều hoạt
động giao thông, công nghiệp, nông nghiệp và đây là những điểm có nguy cơ
phát thải các chất ô nhiễm độc hại nhƣ kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ
khó phân hủy.

Hiện nay, trên thế giới, việc đánh giá rủi ro đã đƣợc tiến hành nghiên
cứu ở nhiều nƣớc, đánh giá theo nhiều hƣớng khác nhau và đã thành công trên
nhiều chỉ số tại nhiều khu vực khác nhau. Đánh giá rủi ro sinh thái là một
công cụ giúp các nhà quản lý dự đoán hoặc đánh giá những rủi ro có nguồn
gốc từ con ngƣời, cũng nhƣ các tác nhân tự nhiên. Đánh giá rủi ro sinh thái
giúp các nhà quản lý xác định đƣợc vấn đề nào cần đƣợc ƣu tiên giải quyết
trƣớc và đƣa ra các quyết định phù hợp. Tuy nhiên, tại nƣớc ta hầu hết các
nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc phân tích, đánh giá mức độ tích lũy, hiện
trạng ô nhiễm của hóa chất BVTV.
Từ những lý do đó mà tôi quyết định lựa chọn đề tài “Đánh giá mức độ
tích lũy và rủi ro sinh thái một số OCP và PCB trong trầm tích mặt khu
vực hạ lƣu sông Đáy”
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
1. Đánh giá mức độ tồn lƣu ô nhiễm của một số hợp chất OCP, PCB
trong trầm tích mặt tại khu vực hạ lƣu sông Đáy
2. Đánh giá rủi ro sinh thái của một số chất ô nhiễm OCP, PCB trong
trầm tích mặt khu vực hạ lƣu sông Đáy theo hƣớng dẫn đánh giá trầm tích và
Bộ tiêu chuẩn chất lƣợng trầm tích Canada (2002)


4

3. Đề xuất một số biện pháp ngăn ngừa nguy cơ phát thải và tích tụ PCB
và OCP vào môi trƣờng khu vực nghiên cứu.
Với mục tiêu trên nội dung nghiên cứu chính của luận văn bao gồm:
- Nội dung 1: Tổng quan tài liệu: thu thập số liệu về điều kiện kinh tế xã hội, nguồn thải và địa chất –thủy văn của khu vực nghiên cứu
- Nội dung 2: Lấy mẫu trầm tích mặt tại khu vực hạ lƣu sông Đáy. Xử
lý mẫu và phân tích xác định hàm lƣợng PCBs, OCPs trong trầm tích mặt
đƣợc lấy tại khu vực hạ lƣu sông Đáy để đánh giá mức độ tồn lƣu PCBs và
OCPs trong trầm tích mặt tại khu vực nghiên cứu

- Nội dung 3: Đánh giá rủi ro sinh thải của một số hợp chất ô nhiễm
OCPs, PCBs trong trầm tích mặt lƣu vực sông Đáy thông qua Hƣớng dẫn
đánh giá chất lƣợng trầm tích của Canada (2002)
- Nội dung 4: Đề xuất một số giải pháp ngăn ngừa nguy cơ phát thải
và tích tụ PCBs và một số hóa chất bảo vệ thực vật họ clo hữu cơ vào môi
trƣờng nƣớc mặt khu vực nghiên cứu.


5

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
1.1.1. Polychlorinated biphenyls [1]
PCB là tên viết tắt của Polychlorinated biphenyls – là nhóm chất hữu cơ
khó phân hủy. PCB là một trong số 22 nhóm chất quy định trong công ƣớc
Stockholm. Đây là nhóm chất hữu cơ tổng hợp cấu tạo của 2 vòng benzen gắn
với nhau bởi liên kết C-C.
Công thức tổng quát của PCB là: C12H10-(x+y)Cl(x+y) với x và y lần lƣợt là
số nguyên tử clo của từng vòng benzen (1 ≤ x+y ≤ 10). Số lƣợng và vị trí các
nguyên tử Clo sẽ quyết định tính chất và phân loại các PCB.

Hình 1.1. Công thức của PCB
Do sự khác nhau về vị trí và nhóm thế Cl nên PCB bao gồm 209 hợp
chất, đƣợc gọi là đồng loại và đƣợc chia làm 10 nhóm đồng đẳng, mỗi đồng
đẳng có một số xác định các đồng phân nhất định. Có 130 hợp chất đồng loại
của PCB đƣợc đƣa vào sử dụng với mục đích thƣơng mại. Các đồng loại PCB
bền với nhiệt độ, ánh sáng và các quá trình phân hủy sinh học, hóa học, dễ
bay hơi, khả năng phát tán xa.

6

Tính chất vật lý
Các đồng loại của PCB thƣờng là các hợp chất rắn kết tinh không màu,
không có mùi vị. Khi tạo thành hỗn hợp thƣơng mại thƣờng có màu vàng
nhạt, trong suốt, có thể ở dạng lỏng dầu, sáp mềm hoặc trạng thái rắn. PCB có
hằng số điện môi và độ dẫn điện cao, nhiệt độ sôi 325 – 3800C. Tỷ trọng từ
1,3 – 1,9.
Tính chất hóa học
PCB là nhóm hóa chất nhân tạo, đƣợc tạo thành khi thực hiện phản ứng
clo hóa hợp chất bisphenyl (C6H5 - C6H5), có cấu trúc tƣơng tự nhau, chúng
đƣợc cấu tạo bởi các nguyên tử cacbon, hydro và clo.
PCB là nhóm chất hữu cơ rất bền vững, đó là nguyên nhân lý giải cho
tính chất tồn lƣu lâu dài khó phân hủy của chúng trong môi trƣờng. Ở nhiệt độ
cao PCB có thể cháy và tạo ra các sản phẩm phụ có độc tính gần nhƣ các chất
độc dioxin. Nhìn chung PCB tƣơng đối khó tan trong nƣớc và khả năng hòa
tan giảm cùng với sự tăng số nguyên tử clo thế trong phân tử. Nhƣng chúng
lại dễ dàng tan trong các dung môi hữu cơ, chất béo, hydrocacbon. Độ tan của
các PCB biến đổi tƣơng đổi phức tạp, không theo một quy luật nào cả. Chúng
dễ bị hấp thụ vào các mô mỡ. Đây chính là những lí do khiến các hợp chất
này càng trở nên nguy hiểm đối với các loài sinh vật.
Do đặc tính điện môi tốt, rất bền vững, chịu nhiệt và chịu đƣợc sự ăn
mòn hóa học, PCB đƣợc sử dụng nhƣ một chất điện môi phổ biến trong máy
biến thế và tụ điện, chất lỏng dẫn nhiệt trong hệ thống truyền nhiệt và nƣớc,
chất làm dẻo trong PVC và cao su nhân tạo, là thành phần phụ gia trong sơn,
mực in, chất dính, chất bôi trơn, chất bịt kín, chất để hàn; là chất phụ gia của
thuốc trừ sâu, chất chống cháy và trong dầu nhờn (trong dầu kính hiển vi,
phanh, dầu cắt…)

7

Sự lan truyền của PCB [1],[2]
Do các tính chất hóa học rất đặc biệt nên PCB đƣợc sử dụng rộng rãi
trong thời gian dài ở nhiều ngành công nghiệp. Đây là nguyên nhân làm cho
PCB phát tán, tích lũy trong môi trƣờng trở thành một tác nhân gây ô nhiễm
đối với môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. PCB phát tán vào môi trƣờng bằng
nhiều con đƣờng khác nhau, nhƣng PCB chủ yếu đƣợc đƣa vào môi trƣờng
qua các con đƣờng cơ bản sau:
- Từ việc thải bỏ chất thải có chứa PCB nhƣ tụ điện, biến thế, giấy
dầu, các sản phẩm làm từ cao su nhân tạo… ra các bãi rác rồi từ đó PCB
xâm nhập vào nƣớc ngầm, ra sông, ra biển.
- Từ quá trình thiêu đốt không hoàn toàn chất thải nguy hại có chứa
PCB khiến PCB có thể phân tán vào khí quyển.
- Sự rò rỉ PCB từ các thiết bị điện nhƣ biến thế, tụ điện (có thể bay
hơi từ các biến thế, tụ điện đã quá hạn sử dụng).
- Từ các cơ sở xử lý lƣu trữ, sự cố tràn và rò rỉ PCB trong các nhà
máy sản xuất tụ điện, sản xuất sơn, sản xuất giấy copy…
- PCB cũng đƣợc tạo ra khi đốt cháy dầu đèn PCB.
Quá trình phân bố PCB trong môi trƣờng đƣợc quyết định bởi bản thân
các đồng loại PCB. Do PCB có tính tƣơng thích cao với các hợp chất hữu cơ
nên PCB sẽ tập trung vào nơi có hàm lƣợng chất hữu cơ cao. Đặc biệt, hàm
lƣợng clo trong PCB càng cao thì chúng càng dễ dàng đƣợc phân bố vào trong
đất, trầm tích, chất hữu cơ. Trái lại, những PCB có hàm lƣợng clo thấp lại dễ
bay hơi nên chúng dễ dàng khuếch tán vào khí quyển. PCB có thể lan truyền
trong không khí và di chuyển đến những khu vực cách xa nguồn phát thải.
Trong nƣớc, một lƣợng nhỏ PCB có thể bị phân hủy, nhƣng phần lớn nhóm


8

chất này bám dính trên các hạt vật chất trong nƣớc và tồn lƣu ở trầm tích đáy,
PCB cũng bám chặt vào các hạt keo đất.
Bên cạnh đó, PCB sẽ đƣợc lan truyền qua chuỗi thức ăn từ các sinh vật
nhỏ và cá trong nƣớc, từ đó chúng xâm nhập vào các động vật khác sử dụng
động vật thủy sinh làm thức ăn. PCB tích tụ trong cá và động vật biển có vú
cao hơn nhiều lần mức có thể có trong nƣớc. Mức tích lũy PCB trong chuỗi
thức ăn cao nhất ở các động vật bậc cao.
Các chu trình chuyển hóa PCB [1],[2]
Trong nƣớc: Do PCB ít tan trong nƣớc nên hàm lƣợng PCB trong nƣớc
không cao. Vì vậy, trong môi trƣờng nƣớc PCB sẽ phân tán vào đất, trầm tích
với hàm lƣợng tƣơng đối cao và chủ yếu là các PCB có hàm lƣợng clo cao.
PCB có thể chuyển từ nƣớc vào không khí khi gặp nhiệt độ cao và khi nồng
độ trong trầm tích cao. Trong vùng nƣớc nông, dƣới ánh sáng mùa hè, thời
gian bán hủy PCB là 17 đến 210 ngày. Các loài cá lớn trong chuỗi thức ăn và
động vật đáy tích lũy PCB với lƣợng cao.
Trong môi trƣờng đất: Do có kích thƣớc lớn và ít tan trong nƣớc, PCB
có khuynh hƣớng tách khỏi pha nƣớc và hấp phụ trên bề mặt đất, trầm tích
hoặc các hạt keo lơ lửng.
Trong môi trƣờng không khí: Sự di chuyển của PCB trong môi trƣờng
không khí là quan trọng nhất do sự phát tán toàn cầu của PCB. Chúng đi vào
không khí do sự bay hơi bề mặt của đất và nƣớc. Trong không khí, PCB có
thể bị phát thải rất xa và nó đã đƣợc tìm thấy trong tuyết và nƣớc biển ở
những nơi rất xa so với nơi chúng phát thải vào môi trƣờng nhƣ ở Bắc Cực –
nơi không có các hoạt động công nghiệp. PCB ở trong không khí có thể tồn
tại ở dạng hơi hoặc hấp thụ vào các hạt rắn lơ lửng, sau đó chúng quay trở lại


9

đất, nƣớc bởi sự lắng đọng qua bụi, mƣa, tuyết. Trong không khí thì chủ yếu
là các PCB có hàm lƣợng clo thấp.
Con đường PCB phơi nhiễm vào cơ thể con người [1],[2]
Các PCB trong môi trƣờng sẽ đi vào cơ thể bởi sự tích lũy sinh học.
Khả năng tích lũy sinh học của PCB tăng cùng với sự tăng hàm lƣợng clo
trong phân tử và tính tan trong nƣớc thấp.
Những con đƣờng PCB phơi nhiễm vào cơ thể con ngƣời chủ yếu:
(1) Tiêu hóa: PCB đƣợc đƣa vào cơ thể khi ăn uống thức ăn bị nhiễm
PCB và vật liệu có chứa PCB, đặc biệt với nguồn thức ăn là các loại hải sản ở
những khu vực và các sản phẩm từ sữa bị nhiễm PCB. So với các trƣờng hợp
nhiễm PCB qua thức ăn, các trƣờng hợp nhiễm PCB từ nƣớc uống ít gặp hơn
do PCB ít tan trong nƣớc. Tuy nhiên PCB có thể bị rò rỉ vào nguồn nƣớc uống
nếu sử dụng các máy bơm dùng dầu cũ có chứa PCB (khi máy bơm hỏng, dầu
có PCB có thể rò rỉ làm ô nhiễm nƣớc uống) hoặc nguồn nƣớc đó tiếp nhận
PCB do rò rỉ, tràn đổ.
(2) Hô hấp: PCB đƣợc đƣa vào cơ thể khi hít phải khí, bụi bị nhiễm
PCB.
(3) Tiếp xúc qua da: PCB đƣợc đƣa vào cơ thể khi tiếp xúc trực tiếp với
dầu, vật liệu có PCB.
(4) Truyền từ mẹ sang con: PCB cũng đƣợc truyền từ mẹ sang con qua
quá trình mang thai hoặc cho con bú.
PCB đƣợc tìm thấy trong gan, mô tế bào, não, da và máu, thậm chí cả
trong máu ở cuống rốn.


10

Độc tính của PCB
PCB là hóa chất có độc tính thuộc nhóm 2A theo Tổ chức Y tế Thế giới
(WHO) - là nhóm có khả năng gây ung thƣ, đƣợc coi là “sát thủ vô hình” với

sức khỏe con ngƣời. Nó là nguyên nhân gây nên các căn bệnh ung thƣ trong
hệ tiêu hóa, ung thƣ bạch huyết, đặc biệt là ung thƣ gan và gây nên các khối u
ác tính.
PCB có liên quan đến các chứng phát ban và ngứa. Với con ngƣời,
nhiều nghiên cứu cho thấy nếu phơi nhiễm PCB diễn ra trong thời kỳ mang
thai và cho con bú có thể ảnh hƣởng đến sự trƣởng thành và phát triển của trẻ
sơ sinh, dẫn đến phát triển chậm, cũng nhƣ làm giảm khả năng miễn dịch.
Theo nghiên cứu của Fein và cộng sự (1984) [3]; Jacobson và các cộng sự
(1985, 1990) [4],[5],[6], nghiên cứu đƣợc thực hiện trên một nhóm hệ trẻ sơ
sinh ở Michigan, để đánh giá ảnh hƣởng của việc ăn cá bị ô nhiễm lên phụ nữ
mang thai và trẻ sơ sinh của họ. Có 242 trẻ sinh ra từ những phụ nữ đã tiêu
thụ một lƣợng lớn cá vừa phải ở hồ Michigan và có 71 trẻ sơ sinh có mẹ
không ăn cá ở hồ Michigan. Các nhà nghiên cứu của cả 2 nhóm nghiên cứu
đều báo cáo rằng, nhóm trẻ sơ sinh từ các bà mẹ ăn cá của hồ Michigan trong
sáu năm trƣớc khi mang thai và họ tiếp tục ăn trong khoảng thời gian mang
thai, thì những đứa trẻ đó đều bị rối loạn phát triển và nhận thức chậm hơn so
với các trẻ cùng trang lứa. Những trẻ em này có trọng lƣợng sinh nhỏ hơn
bình thƣờng 160 -190 gram. Sau 7 tháng sau sinh, trẻ nhỏ có hiện tƣợng phản
ứng chậm, bị khiếm thị và trí nhớ ngắn hạn. Đến khi 4 tuổi, các trẻ nhỏ này
vẫn bị thiếu hụt cân nặng, có hiện tƣợng trầm cảm, trí nhớ và khả năng nhận
thức của chúng kém hơn so với trẻ cùng trang lứa.


11

Các nghiên cứu dịch tễ học làm dấy lên những lo ngại về khả năng gây
ung thƣ của PCB. Công nhân sản xuất tụ điện tiếp xúc với nhiều loại PCB
thƣơng mại hỗn hợp chứa 41 – 54% clo đã làm khả năng tử vong gan, túi mật
và ung thƣ đƣờng mật theo nghiên cứu của Brown (1987) [7], ung thƣ đƣờng
tiêu hóa theo nghiên cứu của Bertazzi và cộng sự (1987) [8], hoặc u ác tính

theo nghiên cứu Sinks và cộng sự (1992) [9]. Một phân tích về những nghiên
cứu này và một nghiên cứu nhỏ hơn của Gustavsson và cộng sự (1986) [10]
đã tìm thấy kết quả đáng kể cho gan, túi mật và ung thƣ đƣờng mật, và u ác
tính (Nicholson và cộng sự, 1994) [11].
PCB có thể đƣợc phơi nhiễm vào cơ thể con ngƣời qua con đƣờng ăn
uống, nhƣng bên cạnh đó chúng cũng có thể bị phơi nhiễm qua con đƣờng
tiếp xúc nghề nghiệp. Theo nghiên cứu của Taylor và cộng sự (1984) [12],
một nghiên cứu sức khỏe nghề ngiệp đƣợc tiến hành ở New York liên quan
đến việc tiếp xúc với PCB. Nghiên cứu này điều tra mối quan hệ giữa tiếp xúc
PCB với trọng lƣợng trẻ sơ sinh và tuổi thai ở 338 trẻ sơ sinh của bà mẹ tiếp
xúc với PCB trong quá trình sản xuất tụ điện ở ngoại ô New York. Hai nhóm
phụ nữ đƣợc tiến hành điều tra: a, Nhóm tiếp xúc trực tiếp (làm việc tại khu
vực công việc tiếp xúc trực tiếp với PCB trong quá trình sản xuất) và b, Nhóm
phơi nhiễm gián tiếp. Kết quả nghiên cứu cho thấy tuổi thai giảm 6,6 ngày và
cân nặng giảm 153 gram ở trẻ sơ sinh từ các bà mẹ tiếp xúc trực tiếp với PCB.
Taylor và cộng sự (1989) [13], đã tiến hành một nghiên cứu tiếp theo ở 405
phụ nữ sống trong khu vực tiếp xúc trực tiếp với nghề nghiệp này. Ƣớc tính
tổng nồng độ PCB trong huyết thanh ở phụ nữ có công việc tiếp xúc trực tiếp
cao hơn gấp 4 lần so với các phụ nữ chỉ tiếp xúc gián tiếp với PCB.
Một số nghiên cứu về dịch tễ học do Kreiss và cộng sự (1981) [14] tiến
hành, đã chứng minh những ảnh hƣởng có hại cho sức khỏe khác từ việc tiếp
xúc với PCB, bao gồm ung thƣ và các tác động lên tim mạch, gan, hệ thống


12

cơ xƣơng, nội tiết, đƣờng tiêu hóa và da (đã báo cáo). Tăng nồng độ PCB
trong huyết thanh có liên quan đáng kể với tăng huyết áp tâm thu và huyết áp
tâm trƣơng. Mối quan hệ giữa nồng độ PCB trong huyết thanh và tâm thu
huyết áp biến mất khi nồng độ cholesterol trong máu và triglyceride đƣợc

xem xét, nhƣng mối liên hệ giữa PCB và huyết thanh tâm trƣơng vẫn còn
đáng kể.
1.1.2. Organochlorine pesticides (OCP)
Nhóm thuốc trừ sâu họ Clo hữu cơ (OCP) là các dẫn xuất hydrocacbon
clo hóa, đƣợc sử dụng rộng rãi từ năm 1940 đến năm 1960 trong nông nghiệp
và kiểm soát muỗi. Đại diện của nhóm này bao gồm các chất điển hình:
Aldrin, Dieldrin, DDT, Endrin, Heptaclo, Chlodan, Hexaclobenzen, Mirex.
Hầu hết các loại HCBVTV nhóm này đã bị cấm sử dụng vì chúng là các chất
hữu cơ khó phân hủy, tồn lƣu lâu dài trong môi trƣờng, có khả năng lan
truyền xa. Do khả năng kị nƣớc cao hơn, các OCP có thể hấp thụ lên các bề
mặt trầm tích dẫn đến tích tụ ở cửa sông và hồ, chúng có thể chuyển sang
chuỗi thức ăn. Công ƣớc Stockholm về các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy
cũng quy định về việc giảm thiểu và loại bỏ các loại hóa chất BVTV, đa phần
thuộc nhóm clo hữu cơ này.
OCP rất bền vững trong môi trƣờng và có thời gian bán phân huỷ rất
dài, khi OCP bị phân huỷ thì trở thành những dạng thoái biến khác, có những
chất có độc tính cao hơn rất nhiều lần so với chất ban đầu. Mặt khác, các hợp
chất OCP ít tan trong nƣớc, tan tốt trong mô mỡ của các loài động vật nên khi
xâm nhập vào cơ thể chúng ít bị đào thải ra ngoài mà đƣợc tích luỹ lại trong
các mô dự trữ của sinh vật. Do vậy, OCP là nhóm chất có độc tính cao và sự
tác động của chúng đến hệ sinh thái, sức khỏe con ngƣời thƣờng kéo dài.
a) Hóa chất bảo vệ thực vật DDT [15]


13

DDT (viết tắt của Dichloro diphenyl trichloethane): có công thức hóa
học là C14H9Cl15

Hình 1.2. Công thức cấu tạo DDT

DDT là loại bột màu trắng, mùi thơm. Nó rất ít tan trong nƣớc, khi hòa
tan trong nƣớc nó tạo thành huyền phù. Nhiệt độ nóng chảy: 108,5-109ºC ; P
=1,5.10 mmHg ở nhiệt độ 20 . Sản phẩm phân hủy của DDT là DDD và
DDE.
DDT có tác dụng diệt trừ sâu bệnh, duy trì hoạt tính trong vài tháng, nó
rất bền vững trong môi trƣờng. DDT thuộc nhóm độc II, có LD50 qua miệng :
113-118 mg/kg, LD50 qua da: 2.510 mg/kg. Lƣợng DDT hấp thụ hàng ngày
tối đa cho phép không quá 5µg/kg trọng lƣợng cơ thể. Mức dƣ lƣợng tối đa
cho phép đối với tổng DDT trong đất là 0,1 mg/kg và trong nƣớc là 1 µg/l.
DDT có khả năng hoà tan trong mỡ cao. Đặc tính ƣa mỡ kết hợp với
thời gian bán phân huỷ rất dài, làm cho các hợp chất có khả năng tích luỹ sinh
học cao trong sinh vật sống dƣới nƣớc. Sự khuếch đại sinh học của DDT ở
sinh vật trong cùng một chuỗi thức ăn. Do rất bền trong cơ thể sống, trong
môi trƣờng và các sản phẩm động vật nên hiện nay hợp chất này đã bị cấm sử
dụng.
b)Hóa chất bảo vệ thực vật Lindane (γ-HCH) [16]
Lindane, với công thức hoá học là C6H6Cl6 đƣợc biết đến là gammahexacloroxyclohexane (γ-HCH).


14

Hình 1.3. Công thức cấu tạo Lindan (γ-HCH)
Trạng thái và màu sắc: dạng rắn, kết tinh màu trắng. Khối lƣợng riêng:
1,89 g/cm ở 19ºC, nhiệt độ nóng chảy: 112,5ºC, nhiệt độ sôi: 323,4ºC ở 760
mmHg. Áp suất bay hơi ở 20ºC: 4,2.10-5 mm Hg, độ tan trong nƣớc: 10 mg/l
ở 20°C. Tính ổn định: rất bền vững trong điều kiện bình thƣờng, bền với các
tác động của ánh sáng, nhiệt độ, khí carbon dioxide và axit mạnh. Phân hủy
trong môi trƣờng kiềm hoặc tiếp xúc kéo dài với nhiệt.
Lindan có tác dụng trừ đƣợc nhiều loại nhóm sâu hại thực vật, vị độc,
xông hơi, tiếp xúc, nhóm độc II. Giá trị LD50 qua miệng: 88-125 mg/kg, qua

da: 1.000 mg/kg. Lindane đƣợc sử dụng trong nông, lâm nghiệp và y tế giai
đoạn từ những năm 1950 đến năm 2000.
c)Hóa chất bảo vệ thực vật Endosulfan [17]
Endosulfan có công thức hóa học là C9H6Cl6O3S

Hình 1.4. Công thức cấu tạo Endosulfan


15

Endosulfan là một chất rắn thƣờng ở dạng tinh thể, có màu nâu có mùi
thơm và rất ít tan trong nƣớc (0,33 mg/L). Rất bền trong môi trƣờng ngay cả ở
nhiệt độ cao.
Endosulfan là chất độc thần kinh đặc biệt đối với cả côn trùng và động
vật có vú, kể cả con ngƣời. Tổ chức EPA Hoa Kỳ phân loại endosulfan vào
loại I: "độc chất cấp tính cao" dựa trên giá trị ngƣỡng độc LD50 là 30 mg/Kg
đối với chuột cái. Theo EPA, liều lƣợng cấp tính khi tiếp xúc với endosulfan
trong khẩu phần ăn là 0,015 mg/kg đối với ngƣời lớn và 0,0015 mg/kg đối với
trẻ em.
Endosulfan đƣợc sử dụng nhƣ một loại thuốc trừ sâu trên nhiều loại cây
trồng khác nhau, bao gồm nhiều loại lƣơng thực nhƣ chè, ngũ cốc, hoa quả,
rau quả và cả các loại cây trồng không dùng thực phẩm nhƣ thuốc lá và bông.
Nó cũng đƣợc sử dụng nhƣ chất bảo quản gỗ.
d)Heptachlor [18]
Heptachlor có công thức hóa học là C10H5Cl7

Hình 1.5. Công thức cấu tạp Heptachlor
Heptachlor là chất rắn màu trắng hoặc nâu nhạt , không hòa tan trong
nƣớc (0,056 mg/L ở 25°C), do đó nó có xu hƣớng tích tụ trong chất béo của
cơ thể ngƣời và động vật.