Nghiên cứu đặc điểm ô nhiễm BTEX trong không khí tại nút giao thông giảng võ đê la thành

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

Nguyễn Thị Thúy Hà

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM Ô NHIỄM BTEX TRONG
KHƠNG KHÍ TẠI NÚT GIAO THƠNG GIẢNG VÕ – ĐÊ LA THÀNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội, 2014


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

Nguyễn Thị Thúy Hà

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM Ô NHIỄM BTEX TRONG
KHƠNG KHÍ TẠI NÚT GIAO THƠNG GIẢNG VÕ – ĐÊ LA THÀNH

Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS Đỗ Quang Huy

Hà Nội, 2014

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Đỗ Quang
Huy, Giảng viên Khoa Môi Trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên –
Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em
trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ.
Em xin gửi lời cảm ơn đến chân thành đến ThS. Thái Hà Vinh,
Trưởng phòng Giám sát và Phân tích mơi trường, Trạm Quan trắc và Phân
tích mơi trường lao động thuộc Viện nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ
Lao động đã chỉ dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện nội dung
của luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện nghiên cứu Khoa học Kỹ
thuật Bảo hộ Lao động,Trạm Quan trắc và Phân tích mơi trường lao động đã
tạo mọi điều kiện để em được đến thực tập và làm luận văn thạc sỹ tại Viện.
Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Môi Trường, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã dành tâm huyết
truyền đạt kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Xin cảm ơn bạn bè, người thân trong gia đình đã động viên và tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho em hồn thành tốt nhất khóa học tại trường Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.

Hà Nội, tháng 11/2014
Học viên cao học

Nguyễn Thị Thúy Hà


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 3

1.1. Tính chất hóa lý của BTEX .................................................................... 3
1.2. Nguồn phát sinh của BTEX trong mơi trường........................................ 4
1.3. Hình thái và chuyển hóa của BTEX trong khơng khí ............................. 6
1.3.1. Benzen............................................................................................... 6
1.3.2. Toluen ............................................................................................... 6
1.3.3. Etylbenzen......................................................................................... 7
1.3.4. Xylen ................................................................................................. 7
1.4. Tác động của BTEX đến môi trường ...................................................... 7
1.5. Tác động của BTEX đến sức khỏe con người ........................................ 8
1.5.1. Benzen............................................................................................... 8
1.5.2. Toluen ............................................................................................. 10
1.5.3. Etylbenzen....................................................................................... 12
1.5.4. Xylen ............................................................................................... 13
1.6. Các phương pháp xác định BTEX trong khơng khí ............................. 15
1.7. Quy chuẩn chất lượng mơi trường khơng khí ....................................... 18
1.8. Tình hình nghiên cứu ơ nhiễm BTEX trên thế giới và Việt Nam ........ 18
1.8.1. Tình hình nghiên cứu BTEX ở một số quốc gia trên thế giới ........ 18
1.8.2. Tình hình nghiên cứu BTEX ở Việt Nam....................................... 20
1.9. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ........................................................ 22
1.9.1. Vị trí địa lý ...................................................................................... 22
1.9.2. Hiện trạng nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành ..................... 24
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 30
2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 30
2.2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 30
2.2.1. Phương pháp hồi cứu, thu thập và tổng hợp tài liệu ..................... 30
2.2.2. Phương pháp lấy mẫu hiện trường ................................................. 30


2.2.3. Phương pháp vận chuyển và bảo quản mẫu................................... 34
2.2.4. Phương pháp sắc ký khí xác định BTEX ........................................ 35

2.2.5. Thực nghiệm ................................................................................... 38
2.2.6. Phương pháp phỏng vấn ................................................................ 41
2.2.7. Phương pháp tính tốn đánh giá nguy cơ rủi ro bởi BTEX ............ 42
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 46
3.1. Xác định nồng độ BTEX tại các vị trí nghiên cứu................................ 46
3.1.1. Nồng độ BTEX trong khơng khí lấy ở vị trí H1,H2,H3,H4 ........... 46
3.1.2. Nồng độ BTEX trong khơng khí lấy ở vị trí P1,P2 ........................ 47
3.2. Đặc điểm ơ nhiễm các chất BTEX trong khơng khí khu vực Nút giao
thông Giảng Võ – Đê La Thành ................................................................... 48
3.2.1. Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo thời gian ..................................... 48
3.2.2. Đặc điểm ô nhiễm phân bố theo không gian ................................. 51
3.3. Đánh giá nguy cơ của BTEX đến sức khỏe con người dựa trên công
thức và cách tiếp cận của US EPA............................................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 59
PHỤ LỤC ....................................................................................................... 61


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Cơng thức và một số tính chất hóa lý của BTEX ..................................................... 4
Bảng 2. Các thiết bị và dụng cụ lấy mẫu khí ....................................................................... 15
Bảng 3. Các loại pha rắn dùng để hấp phụ BTEX ............................................................... 16
Bảng 4. So sánh 2 phương pháp giải hấp nhiệt và giải hấp bằng dung môi ........................ 16
Bảng 5. Nồng độ tối đa cho phép của BTX trong khơng khí xung quanh theo QCVN
06/2009/ BTNMT ................................................................................................................ 18
Bảng 6. Nồng độ trung bình (μg/m3) của BTEX trong mỗi mùa tại Bắc Kinh ở những năm
khác nhau ............................................................................................................................. 19
Bảng 7. Kết quả quan trắc BTEX ở một số thành phố trên thế giới .................................... 20
Bảng 8. Nồng độ trung bình BTEX tại các vị trí quan trắc ở TPHCM ............................... 20
Bảng 9. Nồng độ trung bình, thấp nhất, cao nhất của BTEX bên đường ở Hà Nội tháng 1112 năm 2004 (µg/m3) ........................................................................................................... 21

Bảng 10. Nồng độ trung bình của BTEX ở giờ cao điểm và thấp điểm ngày trong tuần và
cuối tuần ............................................................................................................................... 22
Bảng 11. Lưu lượng qua nút Láng Hạ– Giảng Võ trong 1 giờ cao điểm theo các hướng (từ
7h00-8h00 ngày 8/10/2014 ) ................................................................................................ 28
Bảng 12. Lưu lượng qua nút Láng Hạ – Giảng Võ trong 1 giờ cao điểm theo các hướng (từ
17h00-18h00 ngày 8/10/2014) ............................................................................................. 28
Bảng 13. Thông số lấ mẫu tại điểm H1,H2,H3,H4 ở nút giao thông Giảng Võ-Đê La Thành
lấy ngày 7/10/2014 và ngày 11/10/2014 .............................................................................. 32
Bảng 14. Thông số lấ mẫu tại điểm P1,P2 ở nút giao thông Giảng Võ-Đê La Thành lấy
ngày 6/10/2014 và ngày 12/10/2014 .................................................................................... 33
Bảng 15. Quy đổi đơn vị BTEX từ ppm sang mg/m3 .......................................................... 40
Bảng 16. Nồng độ BTEX trong mẫu chuẩn ......................................................................... 40
Bảng 17. Các phương trình định lượng BTEX trên GC/FID ............................................... 41
Bảng19. Kết quả xác định nồng độ BTEX theo giờ tại vị trí H1, H2, H3, H4 .................... 46
Bảng 20. Kết quả xác định nồng độ BTEX theo giờ tại vị trí P1, P2 .................................. 47
Bảng 21. Nồng độ trung bình của BTEX tại giờ cao điểm và giờ thấp điểm vào ngày trong
tuần và cuối tuần .................................................................................................................. 49
Bảng 22. Nồng độ trung bình của BTEX tại nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành ...... 52
Bảng 23. Tổng hợp các giá trị thơng số sử dụng cho đánh giá tính tốn phơi nhiễm.......... 53
Bảng 24. Đánh giá rủi ro BTEX .......................................................................................... 55


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Cơng thức cấu tạo của BTEX ................................................................................... 3
Hình 2. Phản ứng tạo gốc tự do của Toluen với các chất ô nhiễm khác trong không khí ..... 8
Hình 3. Sự vận chuyển của BTEX trong cơ thể người .......................................................... 9
Hình 4. Sự chuyển hóa của Toluen trong cơ thể người và động vật .................................... 12
Hình 5. Sự chuyển hóa của Xylen trong cơ thể người ......................................................... 14
Hình 6. Hệ thống giải hấp nhiệt .......................................................................................... 17
Hình 7. Nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành ............................................................... 24

Hình 8. Mặt cắt ngang đường dẫn Giảng Võ – Láng Hạ ................................................... 26
Hình 9. Mặt cắt ngang đường Láng Hạ - Giảng Võ ............................................................ 26
Hình 10. Mặt cắt ngang đường Đê La Thành ...................................................................... 26
Hình11. Các dịng xe lưu thông tại nút giao thông Giảng Võ – Láng Hạ ........................... 27
Hình 12. Sơ đồ vị trí lấy mẫu ............................................................................................... 32
Hình 13. Các ống đã hấp phụ BTEX đưa về phịng thí nghiệm ......................................... 35
Hình 14. Sơ đồ khối thiết bị sắc ký khí detectơ ion hóa ngọn lửa ...................................... 36
Hình 15. Máy sắc ký khí Simadzu GC-2010 ....................................................................... 37
Hình 16. Đường ngoại chuẩn của Etylbenzen ..................................................................... 41
Hình 17. Diễn biến nồng độ BTEX theo thời gian .............................................................. 51
Hình 18. Nồng độ trung bình của BTEX so sánh QCVN ở các khoảng cách 3m trước
hướng gió; 3m, 30m, 60m theo hướng gió .......................................................................... 52
Hình 19. Đường ngoại chuẩn của benzen ............................................................................ 61
Hình 20. Đường ngoại chuẩn của toluen ............................................................................. 61
Hình 21. Đường ngoại chuẩn của Etylbenzen ..................................................................... 61
Hình 22. Đường ngoại chuẩn của o-xylen ........................................................................... 62
Hình 23. Đường ngoại chuẩn của m- xylen ......................................................................... 62
Hình 24. Đường ngoại chuẩn của p-xylen ........................................................................... 62
Hình 25. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 07/10/2014 tại vị trí 1 trong máy
GC/FID ................................................................................................................................ 63
Hình 26. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 tại vị trí 1 trong máy
GC/FID ................................................................................................................................ 63
Hình 27. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 9h-11h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy
GC/FID ................................................................................................................................ 64


Hình 28. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 11h-13h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy
GC/FID ................................................................................................................................ 64
Hình 29. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 13h-15h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy
GC/FID ................................................................................................................................ 64

Hình 30. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 17h-19h ngày 11/10/2014 tại vị trí 2 trong máy
GC/FID ................................................................................................................................ 65
Hình 31. Sắc đồ phân tích mẫu khí lấy từ 7h-11h ngày 11/10/2014 tại vị trí 3 trong máy
GC/FID ................................................................................................................................ 65
Hình 32. Vị trí lấy mẫu thứ 1 ............................................................................................... 66
Hình 33. Vị trí lấy mẫu thứ 2 ............................................................................................... 66
Hình 34. Vị trí lấy mẫu thứ 3 ............................................................................................... 67
Hình 35. Vị trí lấy mẫu thứ 4 ............................................................................................... 67
Hình 36. Vị trí lấy mẫu thứ 5 ............................................................................................... 68
Hình 37. Vị trí lấy mẫu thứ 6 ............................................................................................... 68
Hình 38. Nồng độ BTEX tại vị trí 1 .................................................................................... 69
Hình 39. Nồng độ BTEX tại vị trí 2 .................................................................................... 69
Hình 40. Nồng độ BTEX ở vị trí 3 ...................................................................................... 70
Hình 41. Nồng độ BTEX ở vị trí 4 ...................................................................................... 70


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BTEX

: Benzen, Toluen, Etylbenzen, Xylen

BTX

: Benzen, Toluen, Xylen

BVMT

: Bảo vệ mơi trường

ECD

: Đầu dị cộng kết điện tử (Electron capture detector)

FID

: Đầu dị ion hóa điện tử (Flame ionization detector)

GC

: Hệ thống sắc kí khí (Gas Chromatography)

GTVT

: Giao thông vận tải

IACR

: Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế
(International Agency for Cancer Research)

LADD

: Liều lượng trung bình hàng ngày trong suốt thời gian sống
(Lifetime Average Daily Dose)

NIOSH

: Viện Quốc gia về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp
(National Institue for Occupational Satefy and Health)

USEPA

: Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ
(United States Environmental Protection Agency)

VOCS

: Chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatle organic compounds)

WHO

: Tổ chức y tế thế giới (World Health Organization)


MỞ ĐẦU
Ơ nhiễm khơng khí ở đơ thị trên thế giới có nguồn gốc từ hoạt động sản
xuất trong cơng nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng và các hoạt động sống
khác của người dân đơ thị, trong đó ơ nhiễm khơng khí do hoạt động của giao
thơng là lớn nhất, chiếm khoảng 70% . Hoạt động giao thông vận tải đóng
góp 95% lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và khí thải từ các loại xe
cơ giới là nguồn gây ơ nhiễm khơng khí lớn nhất và nguy hại nhất tại các đô
thị [2]. Những yếu tố gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí do phương tiện giao
thông cơ giới đường bộ chủ yếu là bụi, tiếng ồn, SO2, CO2, CO, NOx, VOCs,
CxHy,khác, trong đó có nhiều chất gây hại đối với sức khỏe và môi trường
như các hợp chất thơm đa vòng (PAH), các chất BTEX (gồm benzen, toluen,
etylbenzen, xylen). BTEX được biết là độc hại và ảnh hưởng đến ADN và
đóng góp tích cực vào các phản ứng quang hóa [2]. Chẳng hạn, Benzen có thể
thải trực tiếp vào mơi trường khơng khí từ q trình đốt cháy khơng hồn tồn
của xăng trong xe cũ, hoặc từ sự bay hơi của xăng trong những thùng nhiên
liệu và trạm xăng. Benzen cũng được hình thành và phát thải vào khơng khí

khi đốt cháy một phần của các thành phần nhiên liệu phức tạp hơn.
Số lượng xe cộ gia tăng nhanh chóng ở các thành phố lớn của Việt
Nam trong những năm gần đây. Trong 10 năm qua, số lượng trung bình xe
gắn máy, phương tiện chủ yếu ở Việt Nam đã tăng trưởng khoảng 15% mỗi
năm [2]. Điều này dẫn đến tắc nghẽn giao thông dẫn đến làm tăng khí thải
ơ nhiễm khơng khí trong thành phố. Hiện nay, các thiết bị kiểm sốt khí
thải khơng được sử dụng phổ biến, đặc biệt là đối với xe máy. Có thể dự
đốn rằng số lượng lớn xe máy khơng được bảo dưỡng và bảo dưỡng kém
có thể làm phát thải một lượng lớn sản phẩm cháy không hoàn toàn như
hydrocarbons, bao gồm BTEX, và carbon monoxide (CO)…vào trong
khơng khí.
Con người bị phơi nhiễm BTEX sẽ gây ra các kích thích ở da và các
giác quan; gây suy yếu hệ thần kinh trung ương và ảnh hưởng đến hệ thống
1


hô hấp. Phơi nhiễm lâu dài với các chất ô nhiễm này sẽ ảnh hưởng đến gan,
thận và máu. Theo tổ chức Bảo vệ Môi trường của Mỹ ( USEPA) , mặc dù cơ
chế tác động của benzen đối với sức khỏe cộng đồng chưa rõ ràng nhưng
benzen có liên quan đến việc tăng tỷ lệ mắc bệnh bạch cầu và tạo khối u.
Hiện nay ở Việt Nam chưa có nhiều số liệu và các nghiên cứu về
BTEX . Do đó việc nghiên cứu đặc điểm ơ nhiễm BTEX trong khơng khí sẽ
giúp đề xuất các giải pháp làm giảm ô nhiễm BTEX trong không khí, bảo vệ
sức khỏe người dân sống trong các khu vực bị ô nhiễm là một việc cần thiết.
Với mục đích trên , tơi chọn đề tài nghiên cứu : “Nghiên cứu đặc điểm ô
nhiễm BTEX trong khơng khí tại nút giao thơng Giảng Võ – Đê La Thành”
Nội dung nghiên cứu gồm :
- Thiết lập bản đồ lấy mẫu và thực hiện lấy mẫu khí để xác định nồng
độ BTEX trong mơi trường khơng khí tại khu vực nút giao thơng
Giảng Võ – Đê La Thành, thành phố Hà Nội.

- Đánh giá đặc điểm ô nhiễm BTEX trong môi trường không khí tại
khu vực nút giao thông Giảng Võ – Đê La Thành, thành phố Hà
Nội.
- Trên cơ sở số liệu xác định nồng độ BTEX trong mơi trường khơng
khí ở khu vực nghiên cứu, tính tốn và đánh giá nguy cơ rủi ro của
BTEX đến sức khỏe người dân sống trong khu vực này.

2


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tính chất hóa lý của BTEX
BTEX là cụm từ viết tắt của benzen, toluen, etylbenzen, và xylen. Đây
là hợp chất thơm dễ bay hơi thường được tìm thấy trong sản phẩm dầu khí,
chẳng hạn như xăng và diesel. Các chất trên có cơng thức cấu tạo như sau:

Benzen

Toluen

Etylbenzen

o,m,p- Xylen

Hình 1. Cơng thức cấu tạo của BTEX [2]
Benzen là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy, ít tan trong
nước, tan trong dung môi hữu cơ, được sử dụng làm dung môi trong công
nghiệp [15].
Toluen là chất lỏng trong suốt, khơng màu, có mùi gần giống benzen,

khơng tan trong nước, rất dễ cháy. Toluen được ứng dụng trong sản xuất sơn,
pha lỗng sơn, nước làm bóng móng tay, sơn mài, keo dính, cao su, in ấn,
thuộc da, dùng làm dung mơi hồ tan nhiều loại vật liệu [16].
Etylbenzen là chất lỏng, khơng màu, có mùi giống xăng dầu, bay hơi
ở nhiệt độ thường, dễ cháy nổ [10].
Xylen là chất lỏng không màu, mùi đặc biệt của dung môi thơm, không
tan trong nước, tan tốt trong các dung môi không phân cực, dễ cháy. Xylen
được ứng dụng làm dung môi trong ngành in, cao su, công nghiệp da,
pha lỗng sơn, vani, cơng nghiệp xơ sợi tổng hợp, có mặt trong lớp ủ ngồi
của vải và giấy [12]. Tính chất vật lý của BTEX được trình bày trong bảng 1.

3


Bảng 1. Cơng thức và một số tính chất hóa lý của BTEX [3]
STT Đặc tính
1

Cơng thức phân

Benzen

Toluen

Etylbenzen

m-Xylen

C6H6

C6H5CH3

C6H5C2H5

mCH3C6H4CH3

87,12

92,15

106,17

106,17

80,1

110,6

136,2

139,1

-95

-95

-47,9

tử
2

Khối lượng
phân tử
(gam/mol)

3

Điểm sơi (oC)ở
760mmHg

4

Điểm nóng chảy 5,5
(oC)

5

Tỷ trọng(g/cm3)

0,8765

0,8669

0,8670

0,8642

6

Độ phân cực

3,0

2,3

-

2,4

7

Tính trộn lẫn

Khơng

Khơng

-

Khơng

0,225

0,224

-

0,232-0,248

với nước

8

Hệ số K’H
(ở 25oC)

9

Một số tính chất

Là hợp chất khơng màu, ở điều kiện bình thường tồn tại

chung

dạng lỏng, dễ cháy, có mùi đặc trưng của Hiđrocacbon
thơm, tan trong ancol, clorofom, ete, cacbonđisunfua,
axeton,….

1.2. Nguồn phát sinh của BTEX trong môi trƣờng
- Nguồn tự nhiên:
Benzen được phát hiện và phân lập từ hắc ín những năm 1800, là 1
hợp chất hữu cơ tự nhiên. Nó là hợp chất của dầu thơ (1-4 %) [2] và có thể
tìm thấy trong nước biển (0.8 µg/lít) và trong những lớp trầm tích của dầu
và khí thiên nhiên [2]. Ngồi ra, benzen cịn phát sinh từ hoạt động của núi
lửa là các đám cháy rừng, rị rỉ từ các túi chứa dầu thơ trong tự nhiên [15].
4


Toluen có trong dầu thơ và cây tolu [16].
Etylbenzen và xylen có trong dầu thơ [10],[12].
- Nguồn nhân tạo:

Dung mơi hữu cơ nói chung và các hidrocacbon thơm nhóm BTEX nói
riêng được sử dụng trong rất nhiều ngành cơng nghiệp khác nhau như sản
xuất sơn, giầy da, dệt vải, thuốc bảo vệ thực vật, cơng nghiệp hố chất,…
Chúng được dùng như một loại dung môi pha chế thường xuyên nhằm phân
tán hồn tồn các hố chất tác nhân chính và do đó chúng thường được dùng
với hàm lượng rất lớn. Trong quá trình sản xuất cũng như sử dụng các sản
phẩm có sử dụng dung mơi, sự phát tán vào mơi trường sống như nước,
khơng khí, đất là khơng thể tránh khỏi. Khi đó con người cũng như các loại
động vật nói chung tiếp xúc và hấp thụ chúng vào cơ thể bằng nhiều con
đường khác nhau như hô hấp, ăn uống, qua da trong thời gian liên tục hoặc
cục bộ. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, các động cơ
đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng dầu cũng là nguồn phát thải mạnh mẽ các
hidrocacbon thơm nhóm BTEX vào mơi trường sống. Do q trình đốt cháy
trong các động cơ là khơng hồn tồn và bộ phận xử lí khí thải ra hoạt động
khơng hiệu quả. Ngay trong thành phần của xăng, dầu cũng chứa một hàm
lượng hidrocacbon thơm nhóm BTEX nhất định. Trong quá trình khai thác,
vận chuyển và sử dụng, một lượng không nhỏ xăng dầu phân tán dễ dàng vào
môi trường do chúng là các hoá chất rất dễ bay hơi.
Nguồn gốc của benzen từ những hoạt động của con người, bao gồm
khói thải của các phương tiện giao thơng, từ hoạt động đốt cháy nhiên liệu
cho giao thông và từ khói thải của các ngành cơng nghiệp, và khói thuốc
lá.Khói thải của các phương tiện giao thơng được ước tính là nguồn phát thải
benzen nhân tạo lớn nhất trên thế giới. Khói thuốc lá cũng là nguồn cung cấp
benzen đáng kể. Trung bình 1 điếu thuốc lá thải ra từ 6- 73 µg benzene [2].
Benzen được tìm thấy ở những gia đình có người hút thuốc lá là 16
µg/m3 cao hơn tại những gia đình khơng có người hút thuốc lá là 9,2 µg/m3 .
5


Lượng benzen tại những nơi tập trung người hút thuốc lá như là các quầy bar

ở Mỹ có thể từ 26 đến 36 µg/m3 [2].
Toluen được thêm vào trong quá trình sản xuất xăng dầu và những
nhiên liệu khác từ dầu thơ, q trình sản xuất than cốc từ than đá và trong nhà
máy sản xuất styrene. Toluen nhiễm vào nguồn nước mặt và nước ngầm do sự
cố tràn dầu, rị rỉ kho dung mơi, rị rỉ từ các bể chứa xăng dầu ở các trạm xăng
dầu [16].
Một số quốc gia sản xuất etylbenzen như Mỹ, Trung Quốc,...để ứng
dụng trong sản xuất styrene dùng làm monomer để sản xuất nhựa polystyrene,
nó được tổng hợp từ benzen và ethylene với xúc tác acid. Một số sản phẩm có
chứa etylbenzen: xăng dầu, sơn, mực, thuốc bảo vệ thực vật, varnishes, thuốc
lá,.... Khí thải từ phương tiện giao thơng cũng là nguồn đóng góp etylbenzen
vào khơng khí [10].
Xylen phát sinh trong mơi trường từ sản xuất cơng nghiệp: làm bao bì,
đóng tàu, các ngành sản xuất có sử dụng xylen. Một lượng khá lớn xylen vào
mơi trường do sự rị rỉ của các kho chứa và bãi chôn chất thải công nhiệp. Một
lượng nhỏ trong nhiên liệu dùng cho máy bay và xăng dầu. Khí thải do
phương tiện giao thơng cũng đóng góp một lượng xylen trong mơi trường
khơng khí [12].
1.3. Hình thái và chuyển hóa của BTEX trong khơng khí
1.3.1. Benzen
Trong đất và nước, benzen phân hủy chậm, tan ít trong nước, xuyên
qua đất ngấm vào tầng nước ngầm. Ở lớp đất mặt và nước mặt, benzen bốc
hơi vào trong khơng khí, phản ứng với một số chất khác trong khơng khí và
phân hủy trong vịng vài ngày. Benzen trong khơng khí có thể trở lại trong đất
do mưa và tuyết [15].
1.3.2. Toluen
Chất thải có chứa toluen khi thải ra mơi trường có thể sẽ đi vào trong
đất và nước ở những nơi gần vị trí bỏ chất thải. Toluen trong nước và đất bay
6

hơi đi vào trong khơng khí hoặc bị phân hủy thành những chất khác. Toluen
có thể tích tụ sinh học trong cá, sò, thực vật và động vật sống trong nước có
nhiễm toluen. Tuy nhiên, toluen khơng tích tụ đến hàm lượng cao vì hầu hết
các lồi động vật có thể chuyển hóa nó thành những hợp chất khác và bài tiết
ra ngoài [16].
1.3.3. Etylbenzen
Etylbenzen từ đất và nước dễ dàng đi vào khơng khí hoặc nhiễm vào
nguồn nước ngầm. Trong nước mặt (như là sơng ngịi và đại dương),
etylbenzen sẽ bị phá vỡ và tạo phản ứng với một số chất khác hiện diện trong
nước. Trong đất, etylbenzen sẽ bị phân hủy bởi vi sinh vật trong đất [10].
1.3.4. Xylen
Hầu hết lượng xylen trong đất và nước (ngoại trừ nước ngầm) dễ bị bay
hơi vào khơng khí, sau đó dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời sẽ bị phân hủy
và kết kợp với các hóa chất có hại khác. Chính vì lí do này, xylen ít khi được
tìm thấy trong lớp đất mặt và nước mặt trừ khi nguồn thải liên tục thải ra mà
xylen chưa kịp phân hủy. Một lượng nhỏ xylen sẽ nhiễm vào thực vật, cá và
chim. Xylen trong lớp đất mặt có thể ngấm vào đất và di chuyển vào tầng nước
ngầm. Xylen có thể tồn tại trong nước ngầm 1 tháng trước khi phân hủy [12].
1.4. Tác động của BTEX đến môi trƣờng
BTEX là các hợp chất dễ bay hơi nên dễ phát tán trong khơng khí. Ở
nồng độ cho phép, BTEX khơng gây hại cho môi trường, nhưng ở nồng độ
cao sẽ gây ra những tác động đáng kể đến môi trường. Nếu BTEX đi vào mơi
trường do đổ vỡ hoặc rị rỉ từ các thùng chứa sẽ gây hại đến hệ sinh thái.
BTEX hiện diện trong khơng khí sẽ phản ứng với một số chất ơ nhiễm khác
làm tăng tính độc hại đối với mơi trường. Đặc biệt, BTEX có liên quan đến
việc hình thành ozon (là chất oxy hóa mạnh tạo ra nhiều chất ô nhiễm khác),
làm tăng hàm lượng ozon trong khơng khí, tham gia các phản ứng quang hóa
hình thành khói ẩm quang hóa. Ngồi ra, trong khơng khí BTEX cịn tham gia
phản ứng tạo gốc tự do[8]

7


Hình 2. Phản ứng tạo gốc tự do của Toluen với các chất ơ nhiễm khác
trong khơng khí [9]
1.5. Tác động của BTEX đến sức khỏe con ngƣời
1.5.1. Benzen
Mọi người đều bị phơi nhiễm một lượng nhỏ benzen mỗi ngày từ mơi
trường, nơi làm việc, ở nhà. Benzen có thể bị nhiễm vào cơ thể do hít thở
khơng khí có chứa benzen, ăn uống thực phẩm có nhiễm benzen. Nguồn chính
gây phơi nhiễm benzen là khói thuốc lá, các trạm xăng, bình chứa nhiên liệu
của các phương tiện giao thơng, khí thải từ phương tiện giao thơng và khí thải
cơng nghiệp. Một người hút thuốc lá (32 điếu thuốc/ ngày) sẽ bị nhiễm 1,8 mg
benzen/ngày [2]. Những người sống gần các nhà máy lọc dầu, sản xuất hóa
dầu, sản xuất khí đốt có khả năng bị phơi nhiễm cao. Mức độ bị phơi nhiễm
benzen qua đường thực phẩm, thức uống, nước uống khơng cao bằng đường
khơng khí. Những người bị phơi nhiễm benzen ở nồng độ cao thường là
những người làm việc trong ngành công nghiệp sản xuất hoặc sử dụng benzen
như: cơng nhân sản xuất cao su, giày, hóa chất, khí đốt,... [16].
Benzen xâm nhập vào cơ thể qua đường hơ hấp, tiêu hóa và da. Sự vận
chuyển BTEX trong cơ thể người đã được mơ tả trong hình 3.

8


Hình 3. Sự vận chuyển của BTEX trong cơ thể người [10] [12] [15] [16]
Khi bị phơi nhiễm benzen ở liều lượng cao trong khơng khí, khoảng
một phần nửa hàm lượng benzen do hít vào sẽ qua màng phổi và đi vào máu.
Khi bị phơi nhiễm benzen ở liều lượng cao trong thực phẩm và thức uống,
hầu hết lượng benzen này sẽ đi theo đường tiêu hóa vào máu. Chỉ một lượng

nhỏ benzen đi qua da và vào máu trong q trình da tiếp xúc với benzen hoặc
sản phẩm có chứa benzen. 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 acid, S-phenyl-N-axetyl cystein
(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 vịng 48 giờ. Phơi
nhiễm benzen trong khơng khí trong khoảng thời gian 5-10 phút ở liều lượng
10000-20000 ppm sẽ bị tử vong và ở liều lượng 700-3000 ppm sẽ bị đờ đẫn,
chóng mặt, tim đập nhanh, nhức đầu, run, bấn loạn hoặc bất tỉnh. Trong hầu

9


hết các trường hợp, các triệu chứng trên sẽ mất đi sau một thời gian dài không
bị phơi nhiễm và hít thở khơng khí trong lành [15].
Benzen tiếp xúc da gây bỏng đỏ và đau rát, benzen vương vào mắt sẽ
gây kích ứng và gây hại cho giác mạc. Những người hít thở benzen trong thời
gian dài có thể bị gây tác hại cho mơ, 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. Q 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 cịn 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. Cả hai tổ chức quốc tế về nghiên cứu ung thư
IACR và USEPA đã xác nhận benzen là chất gây ung thư đối với con người
[15]. Phơi nhiễm benzen có thể gây hại cho bộ phận sinh sản. Một số phụ nữ
làm việc trong mơi trường có nồng độ benzen cao khi kiểm tra sức khỏe kết

quả cho thấy sự giảm kích cỡ buồng trứng. Ngồi ra, phơi nhiễm benzen cịn
ảnh hưởng thai nhi ở phụ nữ mang thai và khả năng làm cha ở nam giới. Tuy
nhiên ngưỡng gây hại và cơ chế gây hại thì chưa biết [ 15].
1.5.2. Toluen
Con người có thể bị phơi nhiễm toluen từ nhiều nguồn như nước uống,
thực phẩm, khơng khí, những sản phẩm tiêu dùng có chứa toluen, hít thở
khơng khí trong mơi trường làm việc, hít mùi từ keo và dung mơi sử dụng.
Khí thải thử động cơ xe cũng đóng góp một lượng toluen đáng kể vào khơng
khí. Những người tiếp xúc với xăng dầu, dầu lửa, sơn, sơn mài có rủi ro phơi
nhiễm cao nhất. Do 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,
10


xi măng, sơn, chất tẩy rửa sơn, phẩm màu, thuốc nhuộm, mực in, chất làm
sạch bộ chế hịa khí, chất pha lỏng trong sơn mài. Những người hút thuốc lá
cũng bị nhiễm một lượng nhỏ toluen trong khói thuốc. Một người hút 1 gói
thuốc lá/ngày sẽ bị nhiễm 1000 μg toluen. Một người làm việc ở nơi có sử
dụng toluen, nếu nồng độ trung b.nh trong khơng khí là 50 ppm, người đó sẽ
bị nhiễm 1000 mg/ngày với tốc độ hít thở bình thường [16]. Toluen xâm nhập
vào cơ thể qua đường hơ hấp, tiêu hóa và da và vào máu.
- Đường hơ hấp: nhiệt độ khơng khí càng cao toluen càng dễ bay hơi,
khả năng cơ thể hấp thụ càng nhiều nên càng dễ bị nhiễm độc.
- Đường miệng: đau đầu, buồn nôn, viêm dạ dày, hôn mê, … tùy theo
lượng toluen nuốt vào.
- Đường da: Toluen có thể hoà tan lớp mỡ bảo vệ da gây tác dụng cục bộ
- Đường mắt: gây tổn thương do tiếp xúc.
Tóm lại, toluen tác động mạnh nhất lên hệ thần kinh trung ương, gan,
thận, da,…

- Nhiễm độc cấp tính: khả năng gây mê và nhiễm độc thần kinh là nguy
cơ chính của toluene.
- Tiếp xúc ngắn hạn với nồng độ toluen q cao có thể bị nhức đầu, buồn
nơn, chóng mặt, hơn mê, khó thở, mạch yếu, suy thối hệ thần kinh như mệt mỏi,
giảm ý thức, nhầm lẫn, loạn nhịp tim, có thể tử vong do ngừng hơ hấp.
- Tiếp xúc với toluen cịn có thể bị kích ứng mắt và đường hơ hấp gây
ho, đau ngực, khó thở hoặc hơn mê. Có thể bị tổn thương giác mạc.
- Nếu người mẹ bị phơi nhiễm toluen trong suốt thời gian dài mang thai
thì trẻ em sinh ra sẽ bị ảnh hưởng hệ thần kinh và chậm phát triển.
Quá trình chuyển hóa toluen trong cở thể người và động vật được mơ tả
trong hình 4.

11


Hình 4. Sự chuyển hóa của Toluen trong cơ thể người và động vật [16]
Những nghiên cứu hiện nay trên người và động vật cho thấy toluen
không phải là chất gây ung thư như benzen, nhưng ở nồng độ 4000 ppm trong
khơng khí có thể gây tử vong, ung thư [16].
1.5.3. Etylbenzen
Con người có thể phơi nhiễm etylbenzen từ nhiều đường như hơ hấp,
tiêu hóa và da.
- Nhiễm từ khơng khí: những người sống ở các thành phố hoặc gần các
nhà máy hoặc quốc lộ sẽ bị phơi nhiễm do sự đốt cháy nhiên liệu (xăng dầu,
khí đốt, than đá) và sản xuất cơng nghiệp. Khói thuốc lá cũng là nguồn gây
phơi nhiễm .

12

- Nhiễm qua nguồn nước: nguồn nước của một số khu dân cư của một
số nơi gần các vị trí chứa chất thải nguy hại, các bể đựng nhiên liệu ngầm
dưới đất của các trạm xăng dầu có hàm lượng etylbenzen cao. Ngồi ra, con
người cịn có thể bị nhiễm do sử dụng các vịi nước có chứa etylbenzen để
uống và nấu ăn. Những người làm việc trong các nhà máy sản xuất khí đốt,
dầu, keo xịt tóc, các thợ sơn, các công nhân sơn vernish và các nhà máy sản
xuất hóa chất có thể bị phơi nhiễm etylbenzen ở liều lượng cao. Phơi nhiễm
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. IACR đã xác định phơi nhiễm etylbenzen trong thời gian dài có thể gây
ra bệnh ung thư ở người.
- Khi hít vào gây nhức đầu, chống váng, có cảm giác uể oải, ho, co
thắt, bất tỉnh và có khả năng giảm hơ hấp. Hơi gây tổn thương mắt, hệ thống
hô hấp và da ở nồng độ thấp, nồng độ cao gây ngủ hoặc đôi khi tạo ra trạng
thái thờ thẩn, tác động lên hệ thần kinh trung ương. Khi vào bụng gây rối loạn
tiêu hóa, buồn nơn, ói mửa.
- Triệu chứng nhiễm độc cấp tính: hơi ở nồng độ thấp 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 hơ hấp dẫn đến chết. Phơi nhiễm
thường xuyên làm mệt mỏi, chóng mặt, da và niêm mạc chảy máu, hư hại
thận. Trong cơ thể, etylbenzen sẽ bị chuyển hoá thành các hóa chất khác và
thải qua đường nước tiểu sau 2 ngày phơi nhiễm, một số ít thải ra qua đường
hơ hấp và phân [10].
1.5.4. Xylen
Con người có thể phơi nhiễm xylen qua đường hơ hấp, tiêu hóa và
qua da. Chất bay hơi từ một số sản phẩm tiêu dùng có thể gây phơi nhiễm
xylen, trong một số tịa nhà ít thơng thống nồng độ xylen trong khơng khí
trong nhà cao hơn khơng khí ngồi trời. Những người làm việc trong các
13

nhà máy sản xuất sơn, làm trong phịng thí nghiệm, người chưng cất xylen,
trong các gara ô tô, sản xuất dụng cụ nội thất cũng bị phơi nhiễm xylen ở
liều lượng khá cao, các con đường xâm nhập của xylen trong cơ thể người
được chỉ ra trong hình 5 [12].

Hình 5. Sự chuyển hóa của Xylen trong cơ thể người [12]
Xylen xâm nhập vào cơ thể người phần lớn qua đường hơ hấp, qua
đường ăn uống và qua da thì ít hơn. Khi hít phải xylen, khoảng 50-75% sẽ
được hấp thu vào phổi. Khi ăn phải thức ăn có nhiễm xylen, nó sẽ hấp thu vào
ruột. Khi tiếp xúc với chất có chứa xylen, nó sẽ hấp thu qua da nhưng lượng
này chỉ khoảng 12% so với hấp thu vào phổi. Sau đó, xylen vào máu và đi
khắp cơ thể. Một lượng nhỏ xylen sẽ được tìm thấy trong hơi thở và nước tiêu
của người bị phơi nhiễm sau 2 giờ. 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

14


mỡ một thời gian dài trước khi thải ra. 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, thay đổi và chậm phát triển
xương, phụ nữ mang thai khi nhiễm xylen ở liều lượng cao sẽ ảnh hưởng lên
thai nhi. Các thông tin nghiên cứu trên xúc vật không đủ để chứng minh xylen

gây ung thư ở người. Cả hai tổ chức quốc tế IACR và USEPA đều không đủ
thông tin để xác nhận xylen là chất gây ung thư và xem như là chất không gây
ung thư ở người [12].
1.6. Các phƣơng pháp xác định BTEX trong khơng khí
Các phương pháp lấy mẫu và phân tích BTEX trong khơng khí được
dùng phổ biến trên thế giới là các phương pháp TO (TO-1, TO-2, TO-3, TO12, TO-14, TO-15, TO-17) của EPA, phương pháp MDHS (82, 88, 96), hoặc
phương pháp NIOSH 1501 [2].
Nhìn chung, có nhiều phương pháp lấy mẫu cho BTEX nhưng có thể
tóm gọn lại gồm có 2 phương pháp chính là lấy mẫu chủ động và lấy mẫu thụ
động theo bảng 2:
Bảng 2. Các thiết bị và dụng cụ lấy mẫu khí [2]
Lấy mẫu chủ động

Lấy mẫu thụ động

- Cần có bơm hút khí

- Khơng cần bơm, khí tự khuếch tán

- Hệ thống tương đối phức tạp

- Dụng cụ đơn giản

- Chỉ lấy mẫu cho chu kì ngắn

- Chỉ lấy mẫu cho chu kì dài ( tuần,

( ngày, giờ )

tháng )

15


Một số loại pha rắn hấp phụ BTEX được trình bày trong bảng 3:
Bảng 3. Các loại pha rắn dùng để hấp phụ BTEX [2]
Tên

Bản chất

Carbon

Than gáo dừa

Carbon

Than dầu mỏ

Anasorb 727

Hạt polyme với bề mặt kỵ nước

Chromosorb 106

Hạt polyme với bề mặt kỵ nước

Anasorb 747

Than hoạt tính dạng hạt có nguồn gốc dầu mỏ

Tenax TA

Poly ( diphenyloxide )

Trong các loại chất hấp phụ này thì than gáo dừa có khả năng hấp phụ
BTEX rất tốt, giá lại thấp. Tuy nhiên chỉ được dùng với phương pháp giải hấp
bằng dung môi vì than gáo dừa bị nhiễm kim loại trong quá trình điều chế nên
xúc tác phản ứng chuyển hóa BTEX ở nhiệt độ cao.
BTEX được định lượng bằng GC với Detector MS, FID,…tùy thuộc
vào chất cần xác định. Có thể dùng giải hấp nhiệt (thermal desorption) hay
giải hấp bằng dung môi (solvent desorption), bảng 4.
Bảng 4. So sánh 2 phương pháp giải hấp nhiệt và giải hấp bằng dung môi
Giải hấp nhiệt

Giải hấp bằng dung mơi

Thời gian chuẩn bị ít

Tốn thời gian chuẩn bị mẫu

Không độc hại, không gây ô nhiễm Độc hại, gây ô nhiễm môi trường
môi trường
Không thất thốt mẫu , sai số trong Sai số phân tích lớn, thất thốt mẫu
q trình phân tích ít

nhiều

Cần gắn them bộ phận giải hấp Không cần hệ thống chuyên dụng
chuyên dụng

Có thể ứng dụng rộng rãi

Khơng ứng dụng rộng rãi
Việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu, chất mang rắn, phương pháp phân
tích tùy theo điều kiện của phịng thí nghiệm, kinh phí và các chất cần phân
tích. Với BTEX thì than hoạt tính là chất hấp thu lí tưởng nếu dùng phương
16