Nghiên cứu đặc trưng nguồn phát thải các chất BTEX trong không khí trong nhà tại khu vực hà nội và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến sức khỏe con người

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

Nguyễn Xuân Trƣờng

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG NGUỒN PHÁT THẢI CÁC CHẤT
HỌ BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ TẠI KHU VỰC HÀ
NỘI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE
CON NGƢỜI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2019


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

Nguyễn Xuân Trƣờng

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG NGUỒN PHÁT THẢI CÁC CHẤT
HỌ BTEX TRONG KHÔNG KHÍ TRONG NHÀ TẠI KHU VỰC HÀ
NỘI VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SỨC KHỎE
CON NGƢỜI

Chuyên ngành: Hóa môi trường
Mã số: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Trần Đình Trinh
TS. Nguyễn Thị Thu Hiền

Hà Nội – Năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới
TS. Trần Đình Trinh và TS Nguyễn Thị Thu Hiền đã giao đề tài, trực tiếp hướng
dẫn, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện tốt nhất về cơ sở vật chất trong suốt quá
trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong phòng thí nghiệm Hóa Môi
trường, khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà
Nội, đã giảng dạy, truyền đạt kiến thức, giúp tôi hoàn thành chương trình học tập và
tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn tới các thành viên trong nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa
học & Công nghệ môi trường – Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin bày tổ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và những
người luôn động viện, khích lệ tôi trong quá trình hoàn thiện luận văn.
Hà Nội, tháng 9 năm 2019
Học viên

Nguyễn Xuân Trƣờng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU..................................................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................................... 3
1.1. Ô nhiễm không khí ........................................................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm .................................................................................................................. 3
1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí ............................................................................ 3
1.2. Ô nhiễm không khí trong nhà ........................................................................................... 5
1.2.1. Khái niệm .................................................................................................................. 5
1.2.2. Các chất ô nhiễm BTEX trong nhà............................................................................ 6
1.3. Ảnh hưởng của BTEX đến sức khỏe con người ............................................................. 10
1.3.1. Benzen ..................................................................................................................... 11
1.3.2. Toluen ...................................................................................................................... 12
1.3.3. Etyl benzen .............................................................................................................. 12
1.3.4. Xylen ....................................................................................................................... 13
1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và trong nước về ô nhiễm BTEX trong không khí. .......... 13
1.4.1. Tổng quan hai phương pháp lấy mẫu trên thế giới .................................................. 13
1.4.2. Các nghiên cứu trên thế giới về ô nhiễm BTEX trong không khí trong nhà và ngoài
trời ..................................................................................................................................... 15
1.4.3. Các nghiên cứu ở Việt Nam về ô nhiễm BTEX trong không khí trong nhà ........... 19
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM.............................................................................................. 23
2.1. Mục đích nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu .............................................................. 23
2.1.1. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 23
2.1.2. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................. 23
2.3. Thiết bị, dụng cụ lấy mẫu ............................................................................................... 24
2.4. Phương pháp và chiến dịch lấy mẫu tại các trường học ................................................. 25
2.4.1. Phương pháp lấy mẫu .............................................................................................. 25
2.4.2. Các bước lấy mẫu và vận chuyển ............................................................................ 26
2.5. Phân tích BTEX .............................................................................................................. 27
2.5.1. Phương pháp phân tích sắc ký khí khối phổ (GC – MS) ......................................... 27
2.5.2 Hóa chất, dụng cụ phân tích ..................................................................................... 29
2.5.3. Chuẩn bị dung môi CS2 ........................................................................................... 31
2.5.4. Quy trình phân tích BTEX bằng GC-MS ................................................................ 34

2.3.6. Xác định nguồn phát thải ......................................................................................... 38
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 45
3.1. Nồng độ các chất ô nhiễm BTEX trong không khí tại các trường mầm non ở Hà Nội
theo mùa ................................................................................................................................ 45
3.1.1. Nồng độ các chất ô nhiễm BTEX tại các trường mầm non ở Hà Nội vào mùa đông.
........................................................................................................................................... 45


3.1.2. Nồng độ các chất ô nhiễm BTEX tại các trường mầm non ở Hà Nội vào mùa hè. . 49
3.1.3. So sánh kết quả thu được ở hai mùa: mùa đông và mùa hè..................................... 51
3.1.3. So sánh với kết quả trên thế giới ............................................................................. 52
3.2. Nhận diện nguồn phát thải .............................................................................................. 57
3.2.1. Tỷ lệ I/O (indoor/outdoor) của các hợp chất BTEX ................................................ 57
3.2.2. Tỷ lệ giữa các hợp chất BTEX và mối tương quan ................................................. 60
3.3. Đánh giá rủi ro sức khỏe................................................................................................. 64
KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................... 68
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 73


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các nguồn và các chất gây ô nhiễm không khí chủ yếu.............................4
Bảng 1.2: Tính chất vật lý của BTEX .........................................................................7
Bảng 1.3: Nguồn phát sinh các hợp chất BTEX ........................................................8
Bảng 1.4: Bảng so sánh các phương pháp lấy mẫu...................................................14
Bảng 1.5: Tổng hợp một số nghiên cứu BTEX trên thế giới ....................................17
Bảng 1.6: Nồng độ các chất BTEX ban ngày giữa các ngày trong tuần và cuối tuần
từ tháng 12/2007 đếm tháng 1/2008..........................................................................20
Bảng 1.7: So sánh nồng độ BTEX ở Thành phố Hồ Chính Minh với một số thành
phố khác trên thế giới ................................................................................................21

Bảng 1.8: Bảng so sánh giá trị nồng độ BTEX trong không khí trong nhà ở các khu
chung cư ở thành phố Hà Nội với các thành phố khác trên thế giới. ........................21
Bảng 2.3: Nồng độ các chất chuẩn BTEX ................................................................30
Bảng 2.4: So sánh kết quả diện tích pic trên sắc ký đồ .............................................33
Bảng 2.5: Nồng độ các chất chuẩn BTEX ................................................................37
Bảng 2.6: Phương trình đường ngoại chuẩn của các hợp chất BTEX ......................37
Bảng 2.7: Giá trị hệ số rủi ro ung thư và nồng độ tham chiếu của các hợp chất
BTEX ........................................................................................................................44
Bảng 3.1: Nồng độ tối đa cho phép của các hợp chất BTX đối với không khí ngoài
trời trong một giờ và một năm. .................................................................................45
Bảng 3.2: Nồng độ các hợp chất BTEX trong không khí trong nhà ở 9 trường mầm
non ở Hà Nội được thu thập vào mùa đông ..............................................................46
Bảng 3.3: Nồng độ các hợp chất BTEX trong không khí trong nhà ở 8 trường mầm
non ở Hà Nội được thu thập vào mùa đông sau khi loại bỏ trường S8 .....................48
Bảng 3.4: Nồng độ các hợp chất BTEX trong không khí trong nhà ở 7 trường mầm
non tại Hà Nội được thu thập vào mùa hè.................................................................49
Bảng 3.5: So sánh giá trị trung bình và trung vị của các hợp chất BTEX theo mùa
khác nhau...................................................................................................................51


Bảng 3.6: So sánh nồng độ trung bình của các hợp chất BTEX trong không khí
ngoài trời và trong nhà giữa các nghiên cứu trên thế giới ........................................53
Bảng 3.7: Tỷ lệ I/O của các chất BTEX khi có mặt trẻ em trong lớp học ................58
Bảng 3.8: Tỷ lệ giữa các hợp chất BTEX theo mùa .................................................60
Bảng 3.9: Hệ số tương quan Spearman giữa các hợp chất BTEX theo mùa ............62
Bảng 3.10: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư và nguy cơ gây ung thư bởi các
hợp chất BTEX trong không khí trong nhà vào mùa đông (trong dấu ngoặc đơn là
mùa hè). .....................................................................................................................64
Bảng 3. 11: Đánh giá ảnh hưởng không gây ung thư và nguy cơ gây ung thư bởi các
hợp chất BTEX trong không khí ngoài trời vào mùa đông (trong dấu ngoặc đơn là

mùa hè) ......................................................................................................................64


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Các hợp chất thơm BTEX ...........................................................................6
Hình 1.2: Sơ đồ vận chuyển BTEX trong cơ thể con người .....................................10
Hình 1.3: Tỷ lệ các chất BTEX trong hỗn hợp .........................................................16
Hình 2.2: Dụng cụ lấy mẫu chủ động .......................................................................14
Hình 2.1: Vị trí phân bố các điểm lấy mẫu (chấm đỏ) ..............................................23
Hình 2.3: Máy hút khí Sibata Ʃ 30MP ghép nối ống than hoạt tính SKC ................24
Hình 2.4: Dụng cụ lấy không khí trong nhà và ngoài trời được lắp hoàn chỉnh.......25
Hình 2.5: Mẫu BTEX ngay sau khi thu thập.............................................................27
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống sắc ký khí .........................................................................29
Hình 2.7: Máy GC ghép nối với detector MS ...........................................................31
Hình 2.8: Bộ dụng cụ đun hồi lưu CS2......................................................................32
Hình 2.9: Bộ dụng cụ chưng cất CS2 ........................................................................32
Hình 2.10: So sánh sắc ký đồ của dung môi CS2 trước (1) và sau khi loại bỏ benzen
(2) ..............................................................................................................................33
Hình 2.11: Giải hấp mẫu thực chứa BTEX bằng dung môi CS2 ..............................35
Hình 2.12: Chương trình nhiệt độ GC-MS ...............................................................35
Hình 2.13: Đường ngoại chuẩn của benzen ..............................................................38
Hình 2.14: Quy trình đánh giá rủi ro theo US-EPA ..................................................40
Hình 3.1: Tỷ lệ I/O của các hợp chất BTEX vào mùa đông, trong khoảng thời gian
học tập của trẻ em .....................................................................................................59
Hình 3.2: Tỷ lệ I/O của các hợp chất BTEX vào mùa hè, trong khoảng thời gian học
tập của trẻ em ............................................................................................................59


DANH MỤC VIẾT TẮT
BTEX:

Benzene, Toluene, Etylbenzene, Xylene

BTX:

Benzene, Toluene, Xylene

FID:

Flame Ionization Detector (Đầu dò ion hóa điện tử)

GC:

Hệ thống sắc ký khí (Gas Chromatography)

IAQ:

Chất lượng không khí trong nhà (Indoor Air Quality)

IARC:

Cơ quan Nghiên cứu ung thư quốc tế (International Agency for
Research on Cancer)

MS:

Đầu dò khối phổ (Mass Spectrometry)

NIOSH:

Viện quốc gia về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp (National Institue
for Occupational Safety and Health)

OECD:

Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (Organization for Economic
Co-operation and Development)

PAHs:

Các hidrocacbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)

PID:

Đầu dò quang hóa (Photoionization Detector)

TEX:

Toluen, Etylbenzen, Xylen

US-EPA:

Cơ quan Bảo vệ Môi Trường Hoa Kỳ (United State Environmental
Protection Agency)

VOCs:

Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatile organic compounds)

WHO:

Tổ chức y tế thế giới (World Health Organization)


MỞ ĐẦU
Ngày nay, vấn đề ô nhiễm không khí, đặc biệt là ô nhiễm không khí trong
nhà không chỉ còn là vấn đề riêng của quốc gia hay khu vực mà nó đã trở thành vấn
đề toàn cầu. Những loại khí ô nhiễm gây hại cho sức khỏe con người như bụi, CO2,
NO2, CO, SO2 và các loại hợp chất hữu cơ dễ bay hơi đã gây ra 1,6 triệu ca tử vong
mỗi năm. Trong đó, hầu hết những ca nhiễm độc cấp tính là trẻ em dưới 5 tuổi [37].
Ở các nước đang phát triển, tỷ lệ tử vong đến từ nguyên nhân ô nhiễm không
khí trong nhà là khoảng 3,7% khiến ô nhiễm không khí trong nhà trở thành nguyên
nhân gây tử vong nguy hiểm nhất sau suy dinh dưỡng, quan hệ tình dục không an
toàn, thiếu nước sạch và không có hệ thống vệ sinh đầy đủ, sạch sẽ [37].
Con người dành khoảng 90% cho các hoạt động ở trong nhà như: làm việc,
học tập, nghỉ ngơi, vui chơi, giải trí, thể thao …. Do đó, chất lượng không khí trong
nhà trở thành yếu tố quan trọng đối với sức khỏe và sự phát triển bền vững của mỗi
cá nhân và cộng đồng nói chung [37]. Bên cạnh đó, hệ hô hấp của trẻ em chưa phát
triển một cách đầy đủ nên các em là nhóm đối tượng nhạy cảm với các chất ô nhiễm
không khí hơn so với người trưởng thành, phần lớn thời gian hoạt động học tập, vui
chơi của trẻ diễn ra tại các trường học [36]. Hiện nay, chất lượng không khí trong
các trường học ngày càng thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, trong
một số trường hợp, kết quả chỉ ra rằng không khí trong nhà ô nhiễm hơn không khí
ngoài trời[7]. Trong các loại khí gây ô nhiễm, BTEX (benzen, toluen, etyl benzen,
xylen) là họ các hợp chất hữu cơ điển hình thuộc nhóm các hợp chất hữu cơ dễ bay
hơi (VOCs), có khả năng gây rủi ro đến sức khỏe của con người. Các hợp chất này
có thể gây ra các ảnh hưởng sức khỏe khác nhau như: kích thích mắt, mũi và họng,
đau đầu, buồn nôn, tổn thương gan, thận và hệ thần kinh trung ương. Cơ quan
Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) đã phân loại bezen là chất gây ung thư cho
người người (nhóm 1) và etyl benzen có khả năng gây ung thư cho người (nhóm

2B) [37]

1


Đến nay, mức độ ô nhiễm BTEX trong nhà và ngoài trời chưa được nghiên
cứu rộng rãi tại Hà Nội. Nguy cơ sức khỏe của người dân khi tiếp xúc với BTEX
chưa được quan tâm đầy đủ. Vì vậy, việc nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm không khí
trong nhà tại Hà Nội là rất cần thiết, là căn cứ để các nhà khoa học đề xuất các giải
pháp làm giảm ô nhiễm BTEX trong không khí, bảo vệ sức khỏe người dân. Với
mục đích đó, đề tại được lựa chọn là: “Nghiên cứu đặc trƣng nguồn phát thải các
chất BTEX trong không khí trong nhà tại khu vực Hà Nội và đánh giá ảnh
hƣởng của chúng tới sức khỏe con ngƣời”.
Nội dung nghiên cứu bao gồm:
 Lập bảng câu hỏi khảo sát cấu trúc các tòa nhà và các thông số ảnh hưởng
đến chất lượng không khí trong nhà tại các trường mầm non trên địa bàn Hà
Nội.
 Thiết lập kế hoạch và thực hiện chiến dịch lấy mẫu không khí trong nhà và
không khí ngoài trời tại các trường mầm non trên địa bàn Hà Nội.
 Kết quả phân tích nồng độ BTEX trong không khí trong nhà và không khí
ngoài trời tại các trường mầm non trên địa bàn Hà Nội. Biện luận kết quả so
với các nghiên cứu tương tự ở Việt Nam và trên Thế giới.
 So sánh nồng độ các chất BTEX theo 2 mùa: mùa đông và mùa hè
 Nhận dạng nguồn phát thải các chất ô nhiễm tìm thấy trong lớp học.
 Đánh giá rủi ro về sức khỏe.
 Kết luận và kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo.

2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Ô nhiễm không khí
1.1.1. Khái niệm
Trong bầu khí quyển của trái đất thì tầng đối lưu là gần mặt đất nhất - tầng
của gió bão. Tại tầng này, các chất ô nhiễm thường xuyên được rửa sạch bởi mưa và
tuyết rơi. Ô nhiễm không khí được hiểu chủ yếu như là sự thay đổi bất thường thành
phần và nồng độ của các chất trong tầng không khí gần mặt đất - tầng đối lưu [4].
Do đó, ta có thể chấp nhận một định nghĩa về ô nhiễm không khí như sau:
“Ô nhiễm không khí có nghĩa là đã có mặt một hoặc nhiều chất gây ô nhiễm
trong bầu không khí xung quanh như bụi, khói, hơi, khí hay mùi...với khối lượng,
tính chất và thời gian đủ để gây hại đối với sự sống của người hay động, thực vật,
hoặc tác hại tới của cải vật chất hoặc cản trở quá mức đối với sự tồn tại bình yên
của sự sống và của cải vật chất trên trái đất” [4].
Trong một định nghĩa tương tự: “Ô nhiễm không khí có nghĩa là sự có mặt
của một hay nhiều chất ô nhiễm hoặc sự phối hợp của chúng trong không khí ngoài
trời với khối lượng và thời gian đủ để gây hại hoặc có chiều hướng gây hại đối với
sự sống của người, động, thực vật hoặc của cải vật chất” [4].
1.1.2. Các nguồn gây ô nhiễm không khí
Trong thực tế, có hai nguồn gây ra ô nhiễm không khí, đó là nguồn ô nhiễm
tự nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo ngắn liền với các hoạt động của con người [4].
Nguồn ô nhiễm tự nhiên: [4]
- Gió lốc, bão sa mạc: làm tăng hàm lượng bụi ở một thời điểm và một không
gian nào đó.
- Núi lửa phun, cháy rừng …: phát tán vào bầu khí quyển một lượng bụi và
khí khổng lồ.

3


- Hiện tượng phân hủy, thối rữa xác động thực vật xảy ra thường xuyên sẽ

đưa vào trong không khí các khí độc hại, thường nằm ở giới hạn nền. Nếu
xảy ra sau một thảm họa không thường xuyên sẽ thải ra không khí một lượng
khí độc hại vượt quá giới hạn nền sẽ gây ra sự ô nhiễm không khí xung
quanh khu vực xảy ra thảm họa.
Nguồn ô nhiễm nhân tạo: [4]
Thường xảy ra hiện tượng cục bộ với nồng độ cao, gây tác hại cho con người
và các sinh vật và của cải vật chất trong vùng ô nhiễm. Dưới đây là khái quát
các nguồn và các chất gây ô nhiễm không khí nhân tạo:
Bảng 1.1: Các nguồn và các chất gây ô nhiễm không khí chủ yếu
Chất ô nhiễm

Nguồn ô nhiễm
- Các nhà máy nhiệt điện

Oxit cacbon
(CO, CO2)

- Các ngành công nghiệp đốt làm nhiên liệu
- Giao thông vận tải
- Các lò đốt rác và dân dụng
- Phân hủy, lên men yếm khí
- Các cơ sở luyện kim

Hợp chất chứa

- Các cơ sở sản xuất hóa chất

các kim loại có

- Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại

độc tính cao

- Sử dụng các sản phẩm thuốc trừ dịch hại
- Giao thông vận tải
- Thuốc trừ sâu

Các hợp chất cơ

- Các cơ sở sản xuất hóa chất

clo

- Các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy
- Khử trùng bằng clo và các hợp chất chứa clo hoạt động.
- Đốt nhiên liệu

Hydrocacbon

- Công nghiệp sơn và vật liệu phủ
- Các cơ sở sản xuất linh kiện điện tử cần làm sạch bằng dung

4


môi hữu cơ
- In ấn, sơn, vẽ…
- Các cơ sở sản xuất hóa chất hữu cơ
- Luyện cốc...
- Các cơ sở sản xuất hóa chất

Lưu huỳnh oxit

- Các nhà máy nhiệt điện
- Luyện kim
- Các công đoạn đốt nhiên liệu khác

Các hợp chất cơ

- Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại

phot pho

- Sử dụng thuốc trừ dịch hại

Hơi kiềm, hơi
axit

- Các cơ sở sản xuất hóa chất
- Xử lý bề mặt kim loại
- Các cơ sở sử dụng axit và kiềm trong sản xuất

Trong bảng phân loại các hợp chất gây ô nhiễm không khí nêu trên, BTEX
thuộc nhóm các hợp chất hydrocacbon.
1.2. Ô nhiễm không khí trong nhà
1.2.1. Khái niệm
-

Chất lượng không khí trong nhà
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA): Chất lượng không khí

trong nhà (Indoor Air Quality - IAQ) đề cập đến chất lượng không khí bên trong các
tòa nhà và công trình, đặc biệt là khi điều đó liên quan đến sức khỏe và sự tiện nghi
của người dân sinh sống trong tòa nhà. Sự hiểu biết và kiểm soát các chất ô nhiễm
có thể giúp giảm rủi ro của các vấn đề về sức khỏe do ô nhiễm không khí trong nhà
[3].
-

Ô nhiễm không khí trong nhà
Theo Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD): Ô nhiễm không khí

trong nhà đề cập đến ô nhiễm hóa học, sinh học và vật lý của không khí ở trong nhà.

5


Điều đó có thể gây ra nhiều ảnh hưởng bất lợi cho sức khỏe. Các nguồn chính gây ô
nhiễm không khí trong nhà là bụi PM5, nitơ đioxit (NO2), sulfur đioxit (SO2),
cacbon monoxit (CO), focmaldehit và các hợp chất hydrocacbon đa vòng thơm
(PAHs). Ở các nước công nghiệp phát triển, ngoài NO2, CO và focmaldehit, còn có
amiăng, radon, thủy ngân, các loại sợi khoáng nhân tạo, các hợp chất hữu cơ dễ bay
hơi, chất gây dị ứng, khói thuốc lá, vi khuẩn và virut là các nhân tố chính gây ô
nhiễm[3].
1.2.2. Các chất ô nhiễm BTEX trong nhà
1.2.3.1. Tính chất hóa lý của BTEX
BTEX là cụm từ viết tắt của benzen, toluen, etyl benzen và xylen – là một
phần nhỏ của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), thường được tìm thấy trong
thành phần của dầu khí như xăng, dầu thô, dầu diesel hoặc khí thải từ núi lửa và
cháy rừng. Các chất hữu cơ BTEX có cấu tạo như hình 1.1:

Hình 1.1: Các hợp chất thơm BTEX

Tính chất vật lý của các hợp chất BTEX được thể hiện trong bảng 1.2 [29-32]

6


Bảng 1.2: Tính chất vật lý của BTEX
TT

1

Đặc tính

Công thức
phân tử

Etyl

Benzen Toluen

C6H6

benzen

C7H8

C 8 H8

m-Xylen

o-Xylen

p-Xylen

m-

o-

p-

CH3C6H4C CH3C6H4C CH3C6H4C
H3

H3

H3

Khối lượng
2

phân tử

87,12

92,15

106,17

106,17

106,17

106,17

80,1

110,6

136,2

139,1

144

138

5.5

-95

-95

-47,9

-25

13

0,877

0,867

0,867

0,864

0,88

0,86

3,0

2,3

-

2,4

2,4

2,4

Không

Không

-

Không

Không

Không

(g/mol)
3

4

5
6
7

8

Điểm sôi
(oC)
Điểm nóng
chảy (oC)
Tỷ trọng
(g/cm3)
Độ phân cực
Tính trộn lẫn
với nước
Hệ số K’H
(25oC)

0,225

0,224

-

0,232-

0,232-

0,248

0,248

0,232-0,248

Nồng độ
9

ngửi thấy 34 – 119
trong không

ppm

8 ppm

2 – 2,6
ppm

0,08 – 3,7 ppm

khí

10

Một số tính
chất chung.

Là hợp chất không màu, ở điều kiện bình thường tồn tại ở dạng
thể lỏng, dễ cháy, có mùi đặc trưng của hydrocacbon thơm, tan
trong ancol, clorofom, ête, cacbon disunfua...

7


1.2.3.1. Nguồn phát sinh các hợp chất BTEX
Nguồn phát sinh hợp chất BTEX được chia ra làm 2 loại: nguồn tự nhiên và
nguồn nhân tạo và được trình bày qua bảng 1.3 [29-32]:
Bảng 1.3: Nguồn phát sinh các hợp chất BTEX
TT

Hợp

Loại

chất

nguồn

Nguồn phát sinh

- Phát hiện và phân lập từ hắc ín từ năm 1800.
Tự nhiên

- Phát sinh từ núi lửa và cháy rừng.
- Có trong dầu thô, xăng dầu và khói thuốc lá.
- Benzen được tạo ra chủ yếu từ dầu mỏ, được sử
dụng trong công nghệ sản xuất một số loại cao su,
dầu nhờn, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc bảo vệ

1

Benzen

thực vật.
Nhân tạo

- Benzen hiện diện trong không khí là do đốt than đá,
dầu, khí thải từ phương tiện giao thông, các trạm
xăng và khói thuốc lá. Đối với không khí trong nhà,
khói thuốc lá cũng là nguồn cung cấp benzen đáng
kể. Trung bình, 1 điếu thuốc lá thải ra từ 6 – 73 μg
benzen.

Tự nhiên

- Từ dầu thô và cây olu.
- Toluen được thêm vào trong quá trình sản xuất

2

xăng dầu và các nhiên liệu khác từ dầu thô, quá trình

Toluen

Nhân tạo

sản xuất than cốc từ than đá và là một sản phẩm phụ
trong quá trình sản xuất styren.
- Toluen có thể tìm thấy trong chất làm bóng móng

8


TT

Hợp

Loại

chất

nguồn

Nguồn phát sinh
tay, mỹ phẩm, cao su, xi măng, sơn, chất tẩy rửa sơn,
phẩm màu, thuốc nhuộm, mực in, chất làm sạch bộ
chế hòa khí, chất pha loãng trong sơn mài.
- Toluen vào môi trường nước mặt thông qua sự cố
tràn dầu, rò rỉ kho dung môi, rò rỉ từ các bể chứa
xăng dầu ở các trạm xăng dầu.

Tự nhiên

- Được tìm thấy trong dầu thô.

- Etylbenzen ứng dụng trong sản xuất stiren ở Mỹ và

3

Trung Quốc dùng làm monome để sản xuất nhựa

Etyl
benzen

Nhân tạo

polystiren, nó được tổng hợp từ benzen và etylen với
xúc tác axit. Một số sản phẩm có chứa etylbenzen:
xăng dầu, sơn, mực, thuốc bảo vệ thực vật, véc - ni,
thuốc lá.
- Dầu mỏ, nhựa than đá và nồng độ nhỏ trong quá

Tự nhiên

trình cháy rừng.
- Xylen phát sinh từ sản xuất công nghiệp: làm bao
bì, đóng tàu, nhiên liệu cho máy bay và các ngành

4

sản xuất có sử dụng xylen. Ngoài ra, xylen còn được

Xylen

phát hiện trong một loạt các sản phẩm tiêu dùng, bao

Nhân tạo

gồm xăng, sơn, sơn dầu, đồ gỗ mới, thuốc chống gỉ
sắt và khói thuốc lá. Một lượng khá lớn xylen đi vào
môi trường do sự rò rỉ của các kho chứa và bãi chôn
chất thải công nghiệp.

9


1.3. Ảnh hƣởng của BTEX đến sức khỏe con ngƣời
BTEX có thể nhiễm vào các môi trường không khí, nước và đất. Con người
tiếp xúc với hợp chất BTEX có thể xảy ra do ăn (tiêu thụ nước bị ô nhiễm hợp chất
BTEX), hít vào (tiếp xúc với hợp chất BTEX trong không khí) hoặc hấp thụ qua da.
Phơi nhiễm cấp tính với lượng lớn xăng dầu và các thành phần của hợp chất BTEX
của xăng gây kích ứng da, suy yếu trung ương hệ thần kinh và gây ảnh hưởng đến
hệ thống hô hấp. Tiếp xúc kéo dài với các hợp chất này có ảnh hưởng đến thận, gan,
hệ thống của máu và ung thư. Hiện chưa có nghiên cứu về mối nguy hiểm của sức
khỏe với liều lượng đáp ứng của hỗn hợp BTEX, thay vào đó là nghiên cứu ảnh
hưởng của từng chất riêng lẻ đối với sức khỏe của con người. [29-32]
Sơ đồ vận chuyển BTEX trong cơ thể con người được mô tả trong hình 1.2 [5].

Hình 1.2: Sơ đồ vận chuyển BTEX trong cơ thể con người

10


1.3.1. Benzen
Benzen xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa và da. Khi bị phơi
nhiễm benzen ở liều lượng cao trong không khí, khoảng hơn nửa hàm lượng benzen

do hít vào sẽ qua màng phổi và đi vào máu. Trong máu, benzen di chuyển khắp cơ
thể và tích tụ trong tủy xương và mỡ. Trong gan và tủy xương, benzen bị chuyển
hóa thành các dẫn xuất như là phenol, muconic axit, S-phenyl-N-acethyl cysteine
(PhAC). Hầu như chúng ta có thể tìm thấy các chất chuyển hóa này trong nước tiểu
của người bị nhiễm sau khi bị phơi nhiễm trong vòng 48 giờ. Phơi nhiễm benzen
trong không khí trong khoảng thời gian 5-10 phút ở liều lượng 10.000-20.000 ppm
sẽ bị tử vong và ở liều lượng 700-3.000 ppm sẽ bị đờ đẫn, chóng mặt, tim đập
nhanh, nhức đầu, run, bấn loạn hoặc bất tỉnh. Trong hầu hết các trường hợp, các
triệu chứng trên sẽ mất đi sau một thời gian dài không bị phơi nhiễm và hít thở
không khí trong lành [32].
Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Thế giới (IARC) và Cơ quan Bảo vệ Môi
trường Hoa Kỳ (US EPA) đã lần lượt liệt kê benzen thuộc nhóm I và nhóm A,
nhóm các chất gây ung thư nguy hiểm nhất đối với con người. Những người hít thở
benzen trong thời gian dài có thể bị gây tác hại cho mô, sự hình thành tế bào máu và
đặc biệt là xương tủy. Những ảnh hưởng này phá vỡ quá trình sản xuất máu bình
thường và giảm một số thành phần quan trọng trong máu. Lượng hồng cầu giảm
gây ra bệnh thiếu máu, bị chảy máu quá mức. Quá trình sản xuất máu có thể trở lại
bình thường sau khi ngưng phơi nhiễm benzen. Phơi nhiễm benzen quá mức có thể
gây hại cho hệ thống miễn dịch, làm tăng khả năng nhiễm trùng và giảm khả năng
phòng chống bệnh ung thư. Phơi nhiễm benzen thời gian dài có thể gây ung thư
những bộ phận hình thành máu còn gọi là bệnh bạch cầu. Việc phơi nhiễm benzen
có liên quan đến sự phát triển của một loại bệnh ung thư gọi là ung thư tủy cấp.
Ngoài ra, benzen có thể đi từ máu của người mẹ đến bào thai và tác động đến bào
thai và có các tác động giống với các tác động khi phơi nhiễm với người lớn [32].

11


1.3.2. Toluen
Con người có thể bị phơi nhiễm toluen từ nhiều nguồn như nước uống, thực

phẩm, không khí, những sản phẩm tiêu dùng có chứa toluen, hít thở không khí trong
môi trường làm việc, hít mùi từ keo và dung môi sử dụng. Khí thải thử động cơ xe
cũng đóng góp một lượng toluen đáng kể vào không khí. Những người tiếp xúc với
xăng dầu, dầu lửa, sơn, sơn mài có rủi ro phơi nhiễm cao nhất.
Toluen là một dung môi thường được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng
nên chúng ta có thể bị phơi nhiễm kể cả ở trong nhà và ngoài trời khi sử dụng xăng
dầu, chất làm bóng móng tay, mỹ phẩm, cao su, xi măng, sơn, chất tẩy rửa sơn,
phẩm màu, thuốc nhuộm, mực in, chất làm sạch bộ chế hòa khí, chất pha lỏng trong
sơn mài.
Những người hút thuốc lá bị nhiễm một lượng nhỏ toluen trong khói thuốc.
Một người hút một gói thuốc lá/ngày sẽ bị nhiễm 1000 μg toluen. Một người làm
việc ở nơi có sử dụng toluen, nếu nồng độ trung bình trong không khí là 50 ppm,
người đó sẽ bị nhiễm 1000 mg/ngày với tốc độ hít thở bình thường, nếu tiếp túc với
không khí ở nồng độ 4000 ppm sẽ gây tử vong. Toluen cũng có thể gây suy giảm
phát triển và dị thường bẩm sinh ở người, làm chậm phát triển bào thai, dị thường
xương, gây nhẹ cân ỏ trẻ. Toluen xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, tiêu hóa,
da và vào máu. Tổ chức Nghiên cứu Ung thư Thế giới (IARC) và Cơ quan Bảo vệ
Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) đều không phân loại toluen là hóa chất gây ra ung
thư ở người [31].
1.3.3. Etyl benzen
Triệu chứng nhiễm độc cấp tính etylbenzen khi ở nồng độ thấp là gây tổn
thương mắt, hệ thống hô hấp và da, ở nồng độ cao gây hôn mê và tác động lên hệ
thần kinh trung ương, làm tẩy chất nhờn ở da, gây tổn thương giác mạc, khi hít vào
có thể làm sưng phổi và giảm khả năng hô hấp dẫn đến chết. Phơi nhiễm thường
xuyên làm mệt mỏi, chóng mặt, da và niêm mạc chảy máu và hư hại thận. Trong cơ
thể, etylbenzen sẽ bị chuyển hoá thành các hóa chất khác và thải qua đường nước
tiểu sau hai ngày phơi nhiễm, số ít thải ra qua đường hô hấp và phân. Phơi nhiễm

12

etylbenzen trong thời gian ngắn ở liều lượng cao có thể gây tổn thương mắt, gây tổn
thương màng nhầy ở mũi và thanh quản, nhức đầu, choáng váng, bất tỉnh. Tổ chức
Nghiên cứu Ung thư Thế giới đã xác định phơi nhiễm etylbenzen trong thời gian dài
có thể gây ra bệnh ung thư ở người [30].
1.3.4. Xylen
Xylen xâm nhập vào cơ thể người phần lớn qua đường hô hấp, qua đường ăn
uống và qua da thì ít hơn (chỉ khoảng 12% so với hấp thu vào phổi). Khi hít phải
xylen, khoảng 50-75% sẽ được hấp thu vào phổi. Sau đó, xylen vào máu và đi khắp
cơ thể. Hầu hết xylen sẽ được thải ra ngoài cơ thể sau 18 giờ kết thúc phơi nhiễm.
Khoảng 4-10% xylen có thể bị giữ lại trong mỡ một thời gian dài trước khi thải ra
ngoài [29].
Phơi nhiễm xylen ở hàm lượng cao trong thời gian ngắn có thể gây kích ứng
da, mắt, mũi, cổ họng, khó thở, suy giảm chức năng phổi, làm chậm các phản ứng
của thị giác, giảm trí nhớ, đau dạ dày và có thể một số thay đổi ở gan và thận. Đối
với xylen, khi bị phơi nhiễm ở liều lượng cao thì cho dù trong thời gian ngắn hay
dài đều ảnh hưởng đến hệ thần kinh, thiếu vận động cơ, chóng mặt, rối loạn và thay
đổi sự cân bằng của cơ thể. Một số trường hợp nhiễm xylen ở hàm lượng rất cao
trong thời gian ngắn đã bị tử vong, giảm trọng lượng và chậm phát triển xương, phụ
nữ mang thai khi nhiễm xylen ở liều lượng cao sẽ ảnh hưởng lên thai nhi. Tổ chức
Nghiên cứu Ung thư Thế giới và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đều không đủ
bằng chứng sau khi nghiên cứu thực nghiên cả trên người và xúc vật để chứng minh
xylen là chất gây ung thư ở người [29].
1.4. Các nghiên cứu trên thế giới và trong nƣớc về ô nhiễm BTEX trong không
khí.
1.4.1. Tổng quan hai phương pháp lấy mẫu trên thế giới
Các phương pháp lấy mẫu và phân tích hợp chất BTEX trong không khí được
dùng phổ biến trên thế giới là các phương pháp NIOSH 1501, phương pháp TO của
EPA ... [5]. Nhìn chung, có 2 phương pháp lấy mẫu chính là phương pháp lấy mẫu
chủ động và phương pháp lấy mẫu thụ động.

13


Bảng 1.4: Bảng so sánh các phƣơng pháp lấy mẫu.
Phƣơng pháp lấy mẫu chủ động

Phƣơng pháp lấy mẫu thụ động

Cần có bơm hút khí

Không cần bơm, khí tự khuếch tán

Hệ thống tương đối phức tạp

Dụng cụ đơn giản

Khí được hút vào ống chứa chất hấp Khí khuếch tán vào ống chứa chất
thu rắn hay nén vào hộp nhỏ.

hấp thu rắn do chênh lệch áp suất

Lấy mẫu cho chu kì ngắn (ngày, giờ)

Lấy mẫu cho chu kỳ dài (tuần, tháng)

Trong luận văn này, tác giả lựa chọn phương pháp lấy mẫu chủ động và được
mô tả ở trong phần tiếp theo.
Phương pháp lấy mẫu chủ động được sử dụng để xác định các hợp chất dễ bay
hơi trong không khí, trong đó có nhóm các chất chứa vòng thơm BTEX. Phương

pháp lấy mẫu chủ động sử dụng trong luận văn là một hệ thống gồm: máy bơm hút
không khí với tốc độ thấp (0,2 lít/phút); mẫu khí được hút vào trong ống hấp phụ
chứa cacbon hoạt tính do hãng SKC, Mỹ sản xuất.

Hình 2.1: Dụng cụ lấy mẫu chủ động

14


Nguyên tắc hoạt động: mẫu không khí thực có chứa chất ô nhiễm họ BTEX
được hút vào trong ống thủy tinh có sẵn chất hấp thụ, ống than hoạt tính. Đồng thời,
điều chỉnh lưu lượng kế để lựa chọn tốc độ dòng phù hợp với mục đích nghiên cứu.
1.4.2. Các nghiên cứu trên thế giới về ô nhiễm BTEX trong không khí trong nhà
và ngoài trời
Theo thống kê, con người tại các thành phố lớn và tại các nước phát triển
ngày nay dành khoảng hơn 90% thời gian để làm việc và sinh hoạt trong các tòa nhà
[37]. Do đó, ô nhiễm không khí trong nhà có thể gây ra những rủi ro, tác động lâu
dài tới sức khỏe của con người. Hiện nay, trên thế giới có nhiều nghiên cứu được
công bố liên quan đến ô nhiễm không khí trong nhà như: Trung Quốc, Hồng Kông,
Mỹ, Canada, Tây Ban Nha …
Các nghiên cứu về chất lượng không khí ở các quốc gia đều phát hiện ra
nồng độ của hợp chất BTEX trong không khí trong nhà và nguồn phát sinh BTEX
gồm: quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, sử dụng khí gas, công nghiệp và hơi từ xe
cộ, sử dụng các chất khử mùi, chất đốt, tiêu thụ các sản phẩm có mùi thơm, sử dụng
tranh, các chất bám dính, hút thuốc lá hay từ các hoạt động giao thông. [29-32]
Theo một nghiên cứu của EPA cho 6 cộng đồng dân cư ở nhiều nơi khác
nhau trên lãnh thổ Hoa Kỳ cho thấy nồng độ của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
trong nhà cao gấp 10 lần so với ngoài trời, ngay cả ở địa điểm có nguồn ô nhiễm
không khí ngoài trời đáng kể như gần nhà máy hóa dầu [35].
Năm 2012, BTEX được nghiên cứu tại 210 căn hộ ở Bắc Kinh, Trung Quốc,

các mẫu khí được đo đạc từ tháng 11 đến tháng 12 năm 2009 đã phát hiện ra nồng
độ của BTX. Trong giai đoạn này, benzen đã được sử dụng rộng rãi như một dung
môi công nghiệp sơn, vecni, chất pha loãng sơn mài và xăng cho nên việc tìm thấy
nồng độ benzen trong phòng ở trong nhà là điều tất yếu. Toluen đã được sử dụng
như một dung môi trong một loạt các sản phẩm gia dụng như sơn, cao su và chất kết
dính. Vì vậy, toluen hầu như luôn luôn hiện diện trong không khí trong nhà ở nồng

15


độ phát hiện cao (0.3 – 358 μg/m3). Xylen (o, m, p-xylen) ngoài việc được sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp hóa chất làm dung môi cho các sản phẩm như sơn, cao
su và chất kết dính. Xylen cũng được phát hiện do kết quả của hút thuốc lá. Theo
nghiên cứu, benzen và toluen trong nhà (tuổi của nhà nhỏ hơn 5 năm) được phát
hiện ra chủ yếu từ các vật liệu trang trí và các dung môi của chất kết dính. Cũng
theo nghiên cứu này, nồng độ đo được của các hợp chất BTEX là không khác biệt
đáng kể trong cả sinh hoạt và nấu ăn trong phòng, điều đó cho thấy rằng không khí
trong nhà nói chung đều di chuyển không ngừng. Tuy nhiên, nồng độ hợp chất
BTEX khác nhau rõ rệt được tìm thấy giữa những ngôi nhà có thời gian sử dụng
dưới 5 năm và ngôi nhà có thời gian sử dụng trên 5 năm cho thấy các dung môi hữu
cơ từ các chất kết dính và vật liệu trang trí là có thể nguồn gây ô nhiễm trong nhà
cho formaldehyde, acetaldehyde (lần lượt là 16,3 μg/m3 và 9,7 μg/m3) và benzen,
toluen (với các giá trị lần lượt là 45,2 μg/m3, 26,4 μg/m3) [16].
Theo nghiên cứu tại Valencia – Tây Ban Nha, phần trăm của các chất BTEX
benzen, toluen, etylbenzen, m,p-xylen, o-xylen đã xác định tỉ lệ các chất trong hỗn
hợp, trong nội thất của các ngôi nhà có trẻ em. Toluen là hợp chất có nhiều nhất ở
tất cả các ngôi nhà, tiếp theo m, p-xylen. Các hợp chất BTEX trong nhà trung bình
cao hơn khoảng 2,5 lần so với ngoài trời [12].

Hình 1.3: Tỷ lệ các chất BTEX trong hỗn hợp

Tại Hồng Kông, ở một loạt nghiên cứu ở các địa điểm trong nhà khác nhau
gồm có nhà ở, trường học, nhà hàng, trung tâm thương mại và văn phòng, chỉ có

16