Đánh giá tồn lưu và rủi ro môi trường của một số chất gây rối loạn nội tiết trong sông kim ngưu, hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

DƯƠNG THỊ THU TRÀ

ĐÁNH GIÁ TỒN LƯU VÀ RỦI RO MÔI TRƯỜNG CỦA
MỘT SỐ CHẤT GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT TRONG
SÔNG KIM NGƯU, HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

DƯƠNG THỊ THU TRÀ

ĐÁNH GIÁ TỒN LƯU VÀ RỦI RO MÔI TRƯỜNG CỦA
MỘT SỐ CHẤT GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT TRONG
SÔNG KIM NGƯU, HÀ NỘI

Chuyên ngành:

Khoa học môi trường

Mã số:

8440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS Vũ Đức Toàn

HÀ NỘI, NĂM 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Dương Thị Thu Trà

i


LỜI CÁM ƠN
Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Vũ Đức Toàn – Khoa Môi
trường – Trường Đại học Thủy Lợi đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, cung cấp
cho tơi nhiều tài liệu q, góp phần hồn thiện Luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Môi trường – trường Đại học Thủy Lợi đã
tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu ở trường.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn NCS. Tô Xuân Quỳnh cùng các anh chị và học viên
cao học ln cộng tác, giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn gia đình, những người thân yêu nhất, đã động viên, ủng hộ tác giả trong suốt

quá trình làm luận văn.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia
(NAFOSTED) trong đề tài mã số 105.08-2017.06.

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH ..............................................................................................vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. vii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài ......................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ..................................................................3
5. Cấu trúc của luận văn ..................................................................................................4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................5
1.1. Khái niệm chất gây rối loạn nội tiết (EDCs) ......................................................... 5
1.2. Đặc điểm chung về một số EDCs nghiên cứu (PAH, PAE) .................................5
1.2.1. Đặc điểm chung của PAH...............................................................................5
1.2.1.1. Một số tính chất hóa lý của PAH ............................................................. 7
1.2.1.2. Nguồn phát thải PAH .............................................................................10
1.2.1.3. Độc tính của PAH...................................................................................12
1.2.2. Đặc điểm chung của phthalat (PAE) ............................................................ 14
1.2.2.1. Một số tính chất hóa lý của Phthalat (PAE) ...........................................16
1.2.2.2. Nguồn phát thải PAE..............................................................................17
1.2.2.3. Độc tính của PAE ...................................................................................18
1.3. Tồn lưu của PAH, PAE trong môi trường .......................................................... 19
1.3.1. Tồn lưu của PAH, PAE trên thế giới ............................................................ 19

1.3.1.1. Tồn lưu của PAH trên thế giới ............................................................... 19
1.3.1.2. Tồn lưu của PAE trên thế giới ................................................................ 21
1.3.2. Tồn lưu của PAH, PAE tại Việt Nam ........................................................... 23
1.3.2.1. Tồn lưu của PAH tại Việt Nam .............................................................. 23
1.3.2.2. Tồn lưu của PAE tại Việt Nam .............................................................. 26
1.4. Rủi ro môi trường của PAH, PAE trên thế giới và Việt Nam ............................ 29
1.4.1. Khái niệm rủi ro môi trường .........................................................................29
1.4.2. Rủi ro môi trường của PAH trên thế giới và Việt Nam ................................ 33
1.4.2.1. Rủi ro môi trường của PAH trên thế giới ...............................................33
1.4.2.2. Rủi ro môi trường của PAH tại Việt Nam..............................................33
1.4.3. Rủi ro môi trường của PAE trên thế giới và Việt Nam ................................ 35
CHƯƠNG 2. KHU VỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 36
2.1. Đặc điểm khu vực nghiên cứu ............................................................................36
2.1.1. Điều kiện tự nhiên........................................................................................ 36
2.1.2. Các nguồn thải vào sông Kim Ngưu............................................................. 37
2.2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 40
iii


2.2.1. Phương pháp điều tra thực địa và thu thập số liệu........................................40
2.2.2. Phương pháp lấy mẫu ...................................................................................44
2.2.3. Phương pháp phân tích mẫu .........................................................................45
2.2.4. Phương pháp đánh giá rủi ro.........................................................................50
2.2.5. Phương pháp thống kê ..................................................................................52
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................53
3.1. Tồn lưu của PAE, PAH trong trầm tích sơng Kim Ngưu ...................................53
3.1.1. Tồn lưu của PAE trong trầm tích sơng Kim Ngưu .......................................53
3.1.2. Tồn lưu của PAH trong trầm tích sơng Kim Ngưu ......................................55
3.2. Ơ nhiễm của PAE, PAH trong mẫu nước sông Kim Ngưu ................................ 60
3.2.1. Ô nhiễm của PAE trong nước sông Kim Ngưu ............................................60

3.2.2. Ô nhiễm PAH trong nước sông Kim Ngưu ..................................................63
3.3. Đánh giá rủi ro của PAH, PAE trong sông Kim Ngưu .......................................69
3.3.1. Đánh giá rủi ro của PAH trong sông Kim Ngưu ..........................................69
3.3.2. Đánh giá rủi ro của PAE trong sông Kim Ngưu ..........................................71
3.4. Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm PAE, PAH trong sông Kim Ngưu .........73
3.4.1. Các giải pháp quản lý ...................................................................................73
3.4.2. Các giải pháp kỹ thuật ..................................................................................75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 78
1. Kết luận ...................................................................................................................78
2. Kiến nghị.................................................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 80
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 85

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của PAH .....................................................................8
Bảng 1.2. Một số tính chất hóa học của PAH .................................................................9
Bảng 1.3. Khả năng gây ung thư, đột biến của các PAH nghiên cứu ........................... 13
Bảng 1.4 Một số lĩnh vực sử dụng PAE tại EU............................................................. 16
Bảng 1.5. Một số tính chất vật lý của PAE ...................................................................17
Bảng 1.6. Một số tính chất hóa học của PAE ................................................................ 17
Bảng 1.7. Một số phthalat phổ biến và các sản phẩm sử dụng .....................................18
Bảng 1.8. Nồng độ PAE tại một số nơi trên thế giới ..................................................... 22
Bảng 1.9. Bảng tổng hợp một số kết quả nghiên cứu về PAH ở Việt Nam ..................25
Bảng 1.10 Một số nghiên cứu về PAE tại Việt Nam....................................................28
Bảng 1.11. Một số ngưỡng giá trị độc học ....................................................................31
Bảng 1.12. Ý nghĩa của các thông số ............................................................................32
Bảng 1.13. Những nghiên cứu về rủi ro môi trường ở Việt Nam ................................ 34

Bảng 2.1. Bảng thống kê diện tích địa giới hành chính ................................................37
Bảng 2.2. Ước tính lượng nước thải bệnh viện ............................................................. 38
Bảng 2.3. Một số công ty và lĩnh vực hoạt động tại KCN Vĩnh Tuy............................ 39
Bảng 2.4. Tổng hợp các vị trí lấy mẫu ..........................................................................40
Bảng 2.5. Mức ERL và ERM (ng/g khô) của PAH ....................................................... 51
Bảng 2.6. Giá trị MPC của một số PAE ........................................................................52
Bảng 2.7. Các mức đánh giá rủi ro môi trường ............................................................ 52
Bảng 3.1. Nồng độ PAE (µg/kg) trong trầm tích tại các vị trí lấy mẫu ........................ 53
Bảng 3.2. Nồng độ PAH (µg/kg) trong trầm tích .......................................................... 55
Bảng 3.3. Mối liên hệ giữa tỷ lệ của một số PAH và đặc điểm nguồn thải ..................58
Bảng 3.4. Nồng độ PAE (µg/l) trong mẫu nước tại các vị trí lấy mẫu .......................... 60
Bảng 3.5 Nồng độ (µg/l) của một số phthalat trong sơng Kim Ngưu với nồng độ của
một số phthalat ở một số sơng trên thế giới ..................................................................63
Bảng 3.6. Nồng độ PAH (µg/l) trong nước sơng tại các vị trí ......................................64
Bảng 3.7. Nồng độ (ng/l) của một số PAH ở một số sông trên thế giới ...................... 66
Bảng 3.8 Mức ERL và ERM (ng/g khô) của một số PAH ............................................69
Bảng 3.9. Giá trị RQ tại các vị trí lấy mẫu ứng với nồng độ ERL ................................ 70
Bảng 3.10. Giá trị RQ tại các vị trí lấy mẫu ứng với nồng độ ERM ............................. 70
Bảng 3.11 Mức ERLvà giá trị của một số PAE trong mơi trường trầm tích sơng ........72
Bảng 3.12. Giá trị RQ của một số PAE trong trầm tích tại các vị trí ............................ 72
Bảng 3.13. Giá trị MPC của một số PAE .....................................................................72
Bảng 3.14. Giá trị RQ của một số PAE ứng với nồng độ MPC trong môi trường nước
sông ................................................................................................................................ 73
Bảng 3.15. Một số chất hấp phụ PAE ...........................................................................76

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cấu tạo của một số PAH điển hình .................................................................7

Hình 1.2. Các nguồn hydrocacbon thơm đa vịng tự nhiên và nhân tạo ...................... 10
Hình 1.3. Cấu tạo của 6 PAE chỉ thị..............................................................................15
Hình 1.4.Mơ hình đánh giá rủi ro dự báo .....................................................................29
Hình 1.5 Mơ hình đánh giá rủi ro hồi cố .......................................................................30
Hình 2.1. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu .................................................................................42
Hình 2.2. Một số hình ảnh tại các vị trí lấy mẫu ........................................................... 44
Hình 2.3 Quy trình phân tích PAH, PAE trong trầm tích .............................................47
Hình 2.4 Quy trình phân tích PAH, PAE trong nước ....................................................49
Hình 3.1. Nồng độ 6PAE trong trầm tích tại các vị trí lấy mẫu ....................................54
Hình 3.2 Tỷ lệ phần trăm của từng PAE tại các vị trí lấy mẫu .....................................55
Hình 3.3 Nồng độ Σ8PAH tại các vị trí lấy mẫu ............................................................ 57
Hình 3.4. Tỷ lệ phần trăm các nhóm của PAH trong trầm tích .....................................58
Hình 3.5. Tỷ lệ Ant/(Ant+Phe) và Flt/(Flt+Pyr) trong trầm tích...................................59
Hình 3.6. Nồng độ tổng 6 PAE trong nước ...................................................................61
Hình 3.7. Tỷ lệ phần trăm của từng PAE trong nước sơng tại các vị trí ....................... 62
Hình 3.8. Nồng độ của 10 PAH trong nước sơng.......................................................... 65
Hình 3.9. Tỷ lệ giữa các nhóm PAH trong nước ........................................................... 67
Hình 3.10 Tỷ lệ BaA/(BaA+Chr) và Flu/(Flu+Pyr) trong nước sông ........................... 68

vi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ace
Acy
Ant
BaA
BaP
BbF
BBP

BghiP
BkF
BKHCN
BTNMT
BYT
Chr
DahA
DBP
DCHP
DEHP
DEP
DIBP
DINP
DMP
DNPP
DOP
EPA

Acenaphthene
Acenaphthylene
Anthracene
Benzo(a)anthracene
Benzo(a)pyrene
Benzo(b)fluoranthene
butylbenzyl phthalat
Benzo(g,h,i)perylene
Benzo(k)fluoranthene

ERL
ERM

Flt
Flu
Ind
KCN
MPC
Nap
PAE
PAH

Effects range low
Effects range median
Fluoranthene
Fluorene
Indeno(1,2,3-cd)pyrene

Chrysene
Dibenzo(a,h) anthracene
Di-n-butyl phthalat
Dicyclohexyl phthalat
Di(2-ethylhexyl) phthalat
Diethyl phthalat
Diisobutyl phthalat
Diisononyl phthalat
Dimethyl phthalat
Di-n-pentyl phthalat
Di-n-octyl phthalat
Environmental Protection Agency

Maximum Permissible Concentrations
Naphthalene

Phthalat
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

Phe
Phenanthrene
Pyr
Pyrene
TEF
Toxic Equivalent Factor
Σ16PAH
Σ6PAE

vii

Acenaphthene
Acenaphthylene
Anthracene
Benzo(a)anthracene
Benzo(a)pyrene
Benzo(b)fluoranthene
butylbenzyl phthalat
Benzo(g,h,i)perylene
Benzo(k)fluoranthene
Bộ Khoa học công nghệ
Bộ tài nguyên môi trường
Bộ Y tế
Chrysene
Dibenzo(a,h) anthracene
Di-n-butyl phthalat
Dicyclohexyl phthalat

Di(2-ethylhexyl) phthalat
Diethyl phthalat
Diisobutyl phthalat
Diisononyl phthalat
Dimethyl phthalat
Di-n-pentyl phthalat
Di-n-octyl phthalat
Cơ quan Bảo vệ Môi trường
của Mỹ
Phạm vi ảnh hưởng thấp
Phạm vi ảnh hưởng trung bình
Fluoranthene
Fluorene
Indeno(1,2,3-cd)pyrene
Khu cơng nghiệp
Nồng độ tối đa cho phép
Naphthalene
Phthalat
Polycyclic
Aromatic
Hydrocarbons
Phenanthrene
Pyrene
Hệ số độc tương đương
Tổng 16 PAH
Tổng 6 PAE


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong thế kỷ 20, con người đã sản xuất thêm nhiều loại hóa chất với các mục đích khác
nhau. Một số hóa chất được ứng dụng hiệu quả trong các lĩnh vực công nghiệp, sinh hoạt
và đã góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống. Bên cạnh đó, một số hóa chất sau khi sử
dụng rộng rãi trong nhiều năm mới bắt đầu phát hiện có khả năng gây ra các ảnh hưởng
độc đến sức khỏe của con người. Đáng lo ngại là chỉ cần mức độ phơi nhiễm các hóa chất
đó ở hàm lượng vết là đã có các đáp ứng đáng kể trên cơ thể người và sinh vật. Hệ quả là
sau khi sản xuất với khối lượng nhiều triệu tấn tại nhiều nước trên thế giới thì con người
lại phải tìm cách xử lý ơ nhiễm do lan truyền hóa chất ra môi trường từ các sản phẩm công
nghiệp, sinh hoạt. Tại Việt Nam, ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại đang bắt đầu được quan
tâm trong đó có các hóa chất được sử dụng phổ biến làm phụ gia trong nhiều loại sản
phẩm nhựa (các phthalat este, PAE) và các chất phát thải từ hoạt động sinh hoạt của con
người (các chất hữu cơ thơm đa vòng giáp cạnh, PAH).
PAE, PAH có khả năng lan truyền vào mơi trường, sau đó gây ảnh hưởng đến hormon
trong cơ thể người và gây các rối loạn nội tiết. Các ảnh hưởng trên càng nghiêm trọng
và lâu dài hơn khi đối tượng phơi nhiễm là trẻ em. Do được sử dụng rộng rãi trong sinh
hoạt (bình đựng, chứa chất lỏng; trong vật liệu xây dựng như PVC...) nên PAE đã xâm
nhập vào mơi trường khí, nước, cơ thể người tại Việt Nam. PAE, PAH được đào thải
một phần từ cơ thể người vào nước thải sinh hoạt và sau đó chảy ra hệ thống thu gom.
Tại Hà Nội, phần lớn nước thải sinh hoạt chảy ra các sông trong nội đô mà khơng có xử
lý đạt u cầu theo QCVN 14:2008/BTNMT. Hệ quả là PAE xâm nhập vào trong sông,
gây ô nhiễm nước mặt rồi tồn lưu trong trầm tích, lan truyền theo dòng chảy, tiếp tục
gây ảnh hưởng đến con người và sinh vật ở hạ lưu. Bên cạnh đó, PAH từ các hoạt động
sinh hoạt khác của con người cũng xâm nhập vào môi trường phổ biến như PAE. Do đó,
việc nghiên cứu đầy đủ hiện trạng ơ nhiễm, đánh giá được quá trình tồn lưu của PAE,
PAH trong mơi trường có ý nghĩa rất cần thiết.

1


Sơng Kim Ngưu là sơng thốt nước thải trên địa bàn nội thành Hà Nội. Sông tiếp nhận đa

dạng các nguồn thải như: công nghiệp, sinh hoạt, y tế từ các khu dân cư, bệnh viện, nhà
máy và chợ hai bên sông. Sau nhiều năm tiếp nhận nước thải sông Kim Ngưu đã bị ơ
nhiễm nặng. Bên cạnh đó, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm đánh giá mức độ ô
nhiễm trên sông Kim Ngưu, tuy nhiên các nghiên cứu này hầu như chỉ tập trung vào các
thành phần môi trường cơ bản cũng như các thông số phân tích hóa lý cơ bản như: pH,
TSS, COD, kim loại nặng,.. mà chưa có nhiều nghiên cứu điển hình nhằm đánh giá ô
nhiễm của các hợp chất gây rối loạn nội tiết.
Trên cơ sở các vấn đề nêu trên, luận văn đã lựa chọn vấn đề “Đánh giá tồn lưu và rủi
ro môi trường của một số chất gây rối loạn nội tiết trong sông Kim Ngưu, Hà Nội”
làm đề tài nghiên cứu.
2. Mục tiêu của đề tài
- Đánh giá được mức độ tồn lưu của một số chất gây rối loại nội tiết trong nước sơng và
trầm tích sơng Kim Ngưu.
- Đánh giá được rủi ro môi trường của một số chất gây rối loại nội tiết trong nước sơng
và trầm tích sơng Kim Ngưu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
+ Các chất PAE: dimethylphthalat (DMP), diethyl phthalat (DEP), di-n-butyl phthalat
(DBP), butylbenzyl phthalat (BBzP), di(2-ethylhexyl) phthalat (DEHP) và di-n-octyl
phthalat (DOP).
+ Các PAHs (các chất hữu cơ thơm đa vòng giáp cạnh): naphthalene (Nap),
acenapthylene (Acy), acenapthene (Ace), fluorene (Flu), phenanthrene (Phe) và
anthracene (Ant), fluoranthene (Flt),
chrysene

(Chr),

benzo[a]pyrene

pyrene (Pyr), benzo[a]anthracene (B(a)A),

benzo[b]fluoranthene
(B(a)P),

(B(b)F),

dibenz[a,h]anthracene

(B(ghi)P) và indeno[1,2,3,c,d] pyrene (Ind).

2

benzo[k]fluoranthene
(D(ah)A),

(B(k)F),

benzo[g,h,i]perylene


3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu: sông Kim Ngưu, Hà Nội (từ đường Kim Ngưu đến sau nhà máy
xử lý nước thải Yên Sở, chiều dài khoảng 4km).
- Mơi trường nghiên cứu: nước và trầm tích sơng.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận thực địa: Tiến hành các hoạt động khảo sát, thu thập các thông tin tại khu vực
nghiên cứu.
- Tiếp cận khoa học: Tiếp cận các nghiên cứu trong nước cũng như trên thế giới về tồn
lưu và đánh giá rủi ro môi trường đối với PAH và PAE trong các môi trường.

4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra, thu thập số liệu: Điều tra khảo sát thực địa thông qua việc xem
xét, thu thập các số liệu về nguồn thải, xác định các vị trí lấy mẫu đại diện. Thu thập các
thông tin của các nghiên cứu đã có trong nước và trên thế giới về đối tượng nghiên cứu.
- Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu: Sử dụng để lấy mẫu nước, trầm tích và tiến
hành phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm.
- Phương pháp đánh giá rủi ro:
+ Thu thập các thông tin, số liệu liên quan đến các ngưỡng rủi ro trong nước và trầm
tích đối với các chất nghiên cứu.
+ Sử dụng phương pháp thương số rủi ro RQ để đánh giá rủi ro môi trường của PAH và
PAE trong mơi trường nước và trầm tích sơng.
- Phương pháp thống kê: dùng để xử lý số liệu phân tích mẫu mơi trường nước và trầm
tích sơng Kim Ngưu.

3


5. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
Chương 2. Khu vực và Phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Kết luận và kiến nghị

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái niệm chất gây rối loạn nội tiết (EDCs)
Các chất gây rối loạn nội tiết (Endocrine Disrupting Chemicals- EDCs) là chất tổng hợp

hữu cơ, khi hấp phụ vào cơ thể sẽ bắt chước hoặc làm cản trở chức năng của các hormon
và gây rối loạn các chức năng thông thường của cơ thể. Hoạt động gây rối loạn này có
thể xảy ra thông qua việc làm biến đổi các hormon thông thường ở nhiều mức độ khác
nhau, làm tạm ngừng hoặc kích thích q trình sản sinh hormon hoặc làm thay đổi
phương thức di chuyển của hormon trong cơ thể, từ đó gây ảnh hưởng đến các chức
năng mà loại hormonnày kiểm soát [1].
Một số chất EDCs xuất hiện trong môi trường và đã được con người biết đến như
diethylstilbesterol (DES), dioxin, polychlorinated biphenyls (PCBs), dichloro-diphenyltrichloroethane (DDT), polycyclic aromatic hydrocacbon (PAH), Bisphenol A, 17β
Estradiol (E2), Nonylphenol (NP), phthalats (PAE), Octylphenol (OP), octyphenolethoxylat, Nonylphenolethoxycarboxylate (NPEC), nonylphenol, bisphenol A (BPA),
…
Như vậy, có thể thấy có có rất nhiều các hợp chất đã được biết đến có nguy cơ gây rối
loạn nội tiết. Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả tiến hành nghiên cứu đối với các
hợp chất có khả năng gây rối loạn nội tiết là PAH và PAE.
1.2. Đặc điểm chung về một số EDCs nghiên cứu (PAH, PAE)
1.2.1. Đặc điểm chung của PAH
Các chất PAH là chất rắn màu vàng-trắng, không màu hoặc xanh nhạt. PAH là một họ
chất hữu cơ được tạo thành từ các nguyên tử C, H và được cấu tạo từ một số nhân benzen
đính trực tiếp với nhau. Hiện tại, thế giới đã tìm ra hơn 200 chất thuộc họ này. Các
nghiên cứu trên thế giới thường tập trung vào các PAH chủ yếu có khả năng gây ung
thư và đột biến gen vượt trội, đồng thời tồn tại với hàm lượng đáng kể trong mơi trường.
PAH là sản phẩm của q trình đốt cháy khơng hồn tồn các loại nhiên liệu (xăng, dầu
diesel…) trong động cơ của các phương tiện giao thơng. Ngồi ra, việc đốt rác, các hoạt
động sinh hoạt trong nhà (hút thuốc lá, sưởi ấm và đun nấu bằng mùn cưa, than hoa,
than tổ ong, gỗ…), đốt rác và các q trình cơng nghiệp (nhiệt điện, sử dụng nhiên

5


liệu…) cũng góp phần đáng kể vào phát thải PAH. Sau khi xâm nhập và khí quyển, PAH
có thể tồn tại ở pha khí hoặc hấp phụ lên các hạt bụi lơ lửng [2].

PAH có thể xâm nhập vào cơ thể người thơng qua thức ăn (do khói thải chứa PAH từ
việc đun nấu quyện vào thức ăn), nước uống, khí thở hoặc qua da khi trực tiếp tiếp xúc
với vật liệu chứa họ chất này. PAH hấp phụ trên các hạt bụi mịn có thể thâm nhập sâu
vào trong phổi gây ung thư và đột biến gen. Tính độc của mỗi chất trong họ PAH lại
phụ thuộc vào công thức cấu tạo của chúng. Nếu các PAH chứa từ 2 đến 3 vịng benzen
thì khả năng gây ung thư và đột biến gen khá yếu. Trong khi đó, với các PAH chứa từ 4
đến 5 vòng benzen trở lên thì khả năng gây ung thư và đột biến gen là tương đối mạnh
[2].
Hiện tại, con người đã phát hiện tra hàng trăm PAH. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên thế
giới chủ yếu tập trung vào một số PAH điển hình, có khả năng gây ung thư và đột biến
gen vượt trội, đồng thời tồn tại với hàm lượng đáng kể trong mơi trường. Trong đó, đáng
quan tâm nhất là 16 PAH theo phân loại của cục bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) bao
gồm: các PAH 2 vòng thơm (Naphthalene), 3 vòng thơm (Acenaphthene,
Acenaphthylene, Fluorene, Phenanthrene, Anthracene), 4 vòng thơm (Fluoranthene,
Pyrene, Benzo (a) anthracene, Chrysene), 5 - 6 vòng thơm Benzo (b) fluoranthene,
Benzo (e) pyrene, Benzo (a) pyrene, Indeno (1,2,3- c,d) pyrene, Benzo (g,h,i) perylene,
Dibenz (a,h) anthracene [3]. Cấu tạo của các PAH được thể hiện như trong hình 1.1

6


Hình 1.1. Cấu tạo của một số PAH điển hình
1.2.1.1. Một số tính chất hóa lý của PAH
Hydrocacbon thơm đa vịng (PAH) là các chất ơ nhiễm hữu cơ kỵ nước phổ biến có thể
đi vào mơi trường thơng qua các quá trình tự nhiên và các hoạt động nhân tạo. Chúng
có áp suất hơi thấp và có xu hướng giảm dần theo chiều tăng của khối lượng phân tử.
Nói chung, các PAH có trọng lượng phân tử cao hơn có xu hướng ổn định hơn, tồn tại

7

trong mơi trường lâu hơn, ít tan trong nước hơn và độc hại hơn. Tiếp xúc với ánh sáng
tia cực tím có thể tăng độc tính của hợp chất PAH và tăng độc tính cho một số lồi thủy
sinh [4]. Một số tính chất vật lý của PAH được tổng hợp trong bảng 1.1
Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của PAH
Tên gọi
Nap
Acy
Ace
Flu
Phe
Ant
Pyr
Flu
Chr
BaA
BkF
BbF
BaP
BghiP
DahA
Ind

Màu
Trắng
Trắng
Trắng
Không màu
Không màu
Không màu

Vàng nhạt
Không màu
Không màu
Vàng nhạt
Khơng màu
Hơi vàng
Vàng nhạt
Khơng màu
vàng

Trọng lượng
Nhiệt độ
Nhiệt độ sơi
phân tử
nóng
chảy
(oC)
o
(g/mol)
( C)

Áp suất (Pa)

128,2

217,9

81

10,8

152,2

280

91,8

0,89

154,2

279

93,4

13,9

166,2

295

114,8

0,084

178,23

340

99,2

0,018

178.23

340

215.8

0.0014

202.25

404

150.6

6.6·10-4

202.25

384

110.2

0.00123

228.29

448

255.5

2.11·10-6

228.29

438

160.5

2.71·10-5

252.31

480

217

1.29·10-7

252.31

480

217

5·10-8

252.31

495

181.1

1.39·10-8

276.33

525

272.5

1.39·10-8

278.34

524

269.5

3.7·10-10

276.33

-

162

1.0·10-8

Nguồn: [5]

8


PAH là hợp chất tương đối bền vững về mặt hóa học, tan tốt trong các dung mơi hữu cơ
và ưa chất béo. Do được cấu tạo từ những vòng benzen nên PAHs có tính chất của
hydrocacbon thơm, chúng có thể tham gia phản ứng thế và phản ứng cộng.
PAH có độ hịa tan trong nước thấp nên dễ bị hấp phụ bởi các lơ lửng khi được chuyển
vào trong nước và trầm tích. Trong trầm tích các phản ứng xảy ra đối với PAH sẽ ít diễn
ra hơn do đó dẫn đến nồng độ tích tụ cao.
Bảng 1.2. Một số tính chất hóa học của PAH
Tên gọi

lg Kow

lg Koc

Độ hịa tan trong
nước (µg/l)

Hằng số henry
(Pa.m3/mol)

Nap

3,34

3,13

31900

50,4

Acy

3,55

3,34

16100

11,9

Ace

3,92

3,71

4160

13,9

Flu

4,18

3,97

1880

8,7

Phe

4,502

4.292

1034

3.8

Ant

4.68

4.47

47

5.0

Pyr

4.96

4.75

124

1.2

Flu

5.18

4.97

227

1.1

Chr

5.81

5.60

1.61

0.24

BaA

5.91

5.70

10.2

0.47

BkF

6.11

5.90

0.93

0.059

BbF

6.124

5.914

1.28

0.067

BaP

6.13

5.92

1.5

0.059

BghiP

6.22

6.01

0.31

0.034

DahA

6.55

6.29

0.91

0.035

Ind

6.584

6.374

0.19

0.035
Nguồn: [5]

9


Chú thích: Kow: hằng số cân bằng octanol – nước.
Koc: hằng số cacbon- nước hữu cơ.
1.2.1.2. Nguồn phát thải PAH

Nguồn phát sinh PAH

Nguồn gốc tự nhiên

Nguồn gốc nhân
tạo

Dầu mỏ
Phân rã thực vật
Khoáng sản,..

Sự cố tràn dầu
Thuốc trừ sâu
Thiết bị nhiễm PAH

Cháy
Phun trào núi lửa

Bụi đường
Phương tiện giao
thông
Máy bay phản lực
Cháy rừng
Khói thuốc lá,..
Đốt cháy khơng
hồn tồn

Hình 1.2. Các nguồn hydrocacbon thơm đa vòng tự nhiên và nhân tạo [6]


Nguồn gốc tự nhiên

Trong tự nhiên PAH có thể xuất hiện từ các trận động đất, núi lửa, quá trình hình thành
đất đá, tạo trầm tích, cháy rừng,... Trong nhiều khu vực, cháy rừng và núi lửa phun là
hai nguồn tự nhiên chính phát thải PAHs vào mơi trường. Tại Canada, mỗi năm cháy
rừng phát thải khoảng 2000 tấn PAH [7].

10


Hàm lượng trung bình của PAHs trong dầu thơ là 2,8% [8]. Những vụ tràn dầu và hoạt
động khai thác chế biến dầu mỏ là nguồn chủ yếu phát sinh PAHs trong mơi trường
nước.
Q trình đốt cháy các chất hữu cơ tạo ra PAHs và phát tán vào môi trường qua bụi thải
hoặc cặn dư. PAHs cịn có thể được hình thành tự nhiên bằng nhiều hình thức: nhiệt
phân các chất hữu cơ ở nhiệt độ cao, sự trầm tích các chất hữu cơ ở nhiệt độ vừa và thấp
để hình thành nhiên liệu,và từ quá trình tổng hợp sinh học trực tiếp từ vi khuẩn và thực

vật.Theo tính tốn, tổng lượng PAH sinh ra do phiêu sinh thực vật biển lên tới 2700
tấn/năm [8].


Nguồn gốc nhân tạo:

PAHlà sản phẩm khơng mong muốn trong các q trình sản xuất: dược phẩm, nông sản,
sản phẩm nhiếp ảnh, nhựa nhiệt rắn, vật liệu bơi trơn và các ngành cơng nghiệp hóa chất
khác. Tuy nhiên, một số PAH được tạo ra chung từ một số quá trình như:
 Acenaphthene: sản xuất các chất màu, thuốc nhuộm, nhựa, thuốc trừ sâu
và dược phẩm.
 Anthracene: chất pha loãng cho chất bảo quản gỗ và sản xuất thuốc nhuộm
và sắc tố.
 Fluoranthene: sản xuất hóa chất nông nghiệp, thuốc nhuộm và dược
phẩm.
 Fluorene: sản xuất dược phẩm, bột màu, thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu và
nhựa nhiệt rắn.
 Phenanthrene: sản xuất nhựa và thuốc trừ sâu.
-

Quá trình sản xuất và sử dụng các sản phẩm của than đá và dầu mỏ.

Quá trình chuyển đổi than đá (quá trình hóa lỏng và khí hóa), tinh chế dầu, tẩm creozot,
nhựa than đá, nhựa rải đường từ các nhiên liệu hóa thạch có thể phát sinh ra một lượng
đáng kể PAHs.
-

Q trình cháy khơng hồn tồn

11

Bao gồm các nguồn đun nấu, sưởi ấm trong hộ gia đình sử dụng nhiên liệu than đá, than
tổ ong, gỗ, mùn cưa, than hoa; các nguồn công nghiệp, nguồn giao thơng...Trong đó các
q trình cơng nghiệp bao gồm: sản xuất điện đốt than, dầu; lò đốt rác thải; sản xuất
nhơm (q trình sản xuất cực anot than từ cốc hóa dầu mỏ và dầu hắc ín); sản xuất thép
và sắt; đúc,... Nguồn giao thông sử dụng nhiên liệu xăng và dầu diesel đóng góp một
phần quan trọng vào sự phát thải PAHs vào khơng khí.
Lượng PAHs được phát thải vào khơng khí từ các dạng nguồn này dao động rất lớn, và
phụ thuộc vào một số yếu tố như loại nhiên liệu, điều kiện đốt và các biện pháp kiểm
sốt được ứng dụng.
1.2.1.3. Độc tính của PAH
PAHs đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng bởi chúng được biết là chất gây ung thư, gây
đột biến hoặc gây quái thai, là những mối đe dọa sức khỏe nghiêm trọng đối với con
người và sinh vật.
16 PAH đã được xác định là mối quan tâm lớn nhất liên quan đến phơi nhiễm tiềm ẩn
và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Theo dõi sinh học phơi nhiễm với PAHs là
mối quan tâm chính, do sự khuếch tán phổ biến của các hợp chất này và sự liên quan
độc tính của chúng. Tuy nhiên, ảnh hưởng sức khỏe của từng PAH không giống
nhau. Trên thực tế, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế phân loại một số PAH như
đã biết, có thể, hoặc có thể gây ung thư cho con người (Nhóm 1, 2A hoặc 2B). Trong số
này có benzo[ a ]pyrene (Nhóm 1), naphtalen, chrysene, benz[ a ]anthracene, benzo[ k ]
fluoranthene và benzo [b]fluoranthene (Nhóm 2B). Một số PAHs nổi tiếng là chất gây
ung thư, các chất gây đột biến, và các chất gây quái thai và do đó đặt ra một mối đe dọa
nghiêm trọng đối với sức khỏe của con người.
PAHs có khả năng lan truyền đi rất xa trong môi trường. Nhiều sản phẩm phản ứng của
chúng trong khơng khí có độc tính cao hơn bản thân PAHs. Con người có thể bị nhiễm
PAHs thơng qua thức ăn, nước uống, khí thở, hoặc trực tiếp tiếp xúc với các vật liệu có
chứa PAHs. Trong khơng khí, gần 90% PAHs nằm trên bụi PM10 nên chúng dễ đi vào
và lắng đọng ở trong phổi [9]. Tác động của PAHs đến sức khỏe của con người phụ

12


thuộc chủ yếu vào số lượng hoặc nồng độ PAHs tiếp xúc, cũng như độc tính tương đối
của các PAHs.
Các PAHs thường gây hại khi tiếp xúc với liều lượng nhỏ trong một thời gian dài. Rất
nhiều PAHs là những chất gây ung thư và gây đột biến gen. Ngoài ra PAHs cịn có thể
gây tổn thương cho da, dịch cơ thể, sức đề kháng,... Khả năng ung thư của một PAHs
có thể được biểu thị qua hệ số độc tương đương của nó (Toxic Equivalent Factor - TEF).
Trong đó, hệ số độc tương đương biểu thị khả năng gây ung thư tương đối của một PAHs
so với benzo[a]pyrene. Những PAHs trong phân tử có 2 đến 3 vịng benzen thì khả năng
gây ung thư và đột biến gen thường rất yếu. Chỉ những PAHs có 4 đến 5 vịng thơm trở
lên mới bắt đầu xuất hiện khả năng gây ung thư và đột biến gen mạnh.Tuy nhiên hoạt
tính ung thư thường chỉ tập trung vào các PAHs có 4, 5, 6 vịng thơm. Các PAHs có cấu
trúc phân tử góc cạnh có hoạt tính ung thư nguy hiểm hơn cấu trúc thẳng hoặc cấu trúc
dày đặc [10]. Khả năng gây ung thư, đột biến gen của các PAH được tóm tắt trong bảng
1.3
Bảng 1.3. Khả năng gây ung thư, đột biến của các PAH nghiên cứu
PAH

Khả năng gây đột biến
gen

Khả năng gây
ung thư

Hệ số độc tương
đương

Nap

-

?

0,001

Acy

?

KNC

0,001

Ace

?

?

0,001

Flu

-

-

0,001

Phe

?

?

0,001

Ant

-

-

0,01

Flt

+

+

0,001

Pyr

?

?

0,001

BaA

+

+

0,1

Chr

+

+

0,01

13


PAH

Khả năng gây đột biến
gen

Khả năng gây
ung thư

Hệ số độc tương
đương

BbF

+

+

0,1

BkF

+

+

0,1

BaP

+

+

1

DahA

+

+

1

BghiP

+

-

0,01

Inpy

+

+

0,1
Nguồn: [3]

Trong đó:
+

Dương tính

?

Nghi ngờ

-

Âm tính

KNC

Khơng nghiên cứu

1.2.2. Đặc điểm chung của phthalat (PAE)
Các este axit Phthalic (PAE) thường được gọi là phthalats, đại diện cho một lớp hữu cơ
chịu lửa hợp chất hóa học dialkyl hoặc các este alkyl aryl 1,2-benzenedicarboxylic axit.
Các dẫn chất phthalatcoi là hóa chất cơng nghiệp quan trọng và được sử dụng trong một
loạt các sản phẩm trong nhiều thập kỷ. Phthalats có trọng lượng phân tử cao (C7 – C11)
chủ yếu được sử dụng làm chất làm dẻo trong các sản phẩm nhựa polyvinyl clorua.
Chúng cũng được sử dụng trong sản phẩm tiêu dùng bao gồm: sàn và tường lớp phủ, vật
liệu phủ giấy, chất bôi trơn và vật liệu xenlulô và styren để tăng tính linh hoạt và độ bền.
Các Phthalats trọng lượng phân tử thấp (C3 – C6) được sử dụng rộng rãi làm chất phụ
gia trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân, nước hoa, nước thơm, mỹ phẩm, đồ chơi, chất
kết dính, mực, vecni,… Di-methyl phthalat (DMP) và di-ethyl phthalat (DEP) cho phép
nước hoa nước hoa được bốc hơi từ từ, làm cho mùi hương dài hơn. Nhỏ lượng di-butyl
phthalat (DBP) làm cho sơn móng tay chịu mài mịn. DEP cũng được sử dụng cho biến
tính ethanol và DBP trong este xenluloza.
Phthalats khơng liên kết hóa học với polymer nhựa và cuối cùng có thể di chuyển từ
nhựa polyvinyl clorua hoặc nhựa vào mơi trường và có xu hướng hấp phụ lên các cặn

14

lơ lửng trong sơng. Theo nhóm khối lượng phân tử, Phthalat được phân loại thành hai
nhóm: phthalat khối lượng phân tử thấp như: DMP, DEP, DBP, BBP và phthalat khối
lượng phân tử cao như: DEHP, DOP, diisodecyl phthalat (DIDP) hoặc diisononyl
phthalat (DINP).
6 PAE chỉ thị được Cục Bảo vệ môi trường Mỹ được phân loại ưu tiên là các chất gây ô
nhiễm. Cấu tạo của 6 PAE chỉ thị được thể hiện trong hình 1.3.

a. DMP

b. DEP

c. DBP

d. BBzP

e. DEHP

f. DOP

Hình 1.3. Cấu tạo của 6 PAE chỉ thị
Sản xuất PAE trên toàn thế giới là khoảng 6 triệu tấn mỗi năm [11].Vào thế kỷ 20, các
nước EU đã có những hoạt động sản xuất cũng như xuất nhập khẩu một số phthalat.
Năm 1998, dibutyl phthalat (DBP) được sản xuất tại ba địa điểm sản xuất ở EU. Tổng
sản lượng là 26.000 tấn, trong đó 8.000 tấn được xuất khẩu ra ngồi EU và khơng có
nhập DBP. DBP đã được tìm thấy trong nước thải, sơng, cửa sơng và nước ngồi khơi
cũng như trầm tích biển [12].
Trong những năm 1994-1997, Sản xuất butyl benzyl phthalate (BBP) tại EU là khoảng
45.000 tấn/năm. Mức tiêu thụ trong EU là xấp xỉ 36.000 tấn/năm với việc sử dụng chính
trong các lĩnh vực như sau:

15


Bảng 1.4 Một số lĩnh vực sử dụng PAE tại EU
Lĩnh vực

STT

% sử dụng

1

Lớp phủ Plastisol (sàn PVC)

60

2

Chất bịt kín (cách nhiệt / xây dựng bằng kính)

25

3

Lớp phủ da / vải (PVC)

5

4

Màng phim calendering (Lớp phủ tường PVC, ván sàn)

3

5

Lớp phủ, mực (chăm sóc xe hơi, xây dựng, giấy, bìa)

2

6

Chất kết dính

1
Nguồn: [12]

Năm 1997, sản lượng di(2-ethylhexyl) phthalat (DEHP) ở EU là 595 000 tấn/năm và
mức tiêu thụ là 476.000 tấn/năm trong năm 1997. Hầu hết các sản phẩm trong thị trường
nội bộ có chứa DEHP đều được sản xuất tại EU [13].
1.2.2.1. Một số tính chất hóa lý của Phthalat (PAE)
Phthalats là chất lỏng nhớt đặc trưng bởi nhiệt độ sơi cao, độ hịa tan yếu trong nước và
độ hịa tan thỏa đáng trong hầu hết các dung mơi hữu cơ. Các este phthalat khối lượng
phân tử thấp hơn khá dễ bay hơi. Điểm nóng chảy cao nhất là 5,5oC đối với DMP, các
Phthalat cịn lại chủ yếu nóng chảy ở (-35oC đến -47oC) , trong khi điểm sôi của các
PAE tăng dần theo khối lượng phân tử và nằm trong khoảng 282oC đến 390oC.
Độ hòa tan trong nước của các phthalat tỷ lệ nghịch với chiều dài của chuỗi cacbon hoặc
khối lượng phân tử. Chúng có thể hấp thụ vào các hạt sau đó lắng đọng trong trầm tích.
Do đó, trầm tích khơng chỉ là nơi tích lũy phthalat mà nó cịn là mơi trường trung gian
trong việc chuyển tiếp phthalat từ mơi trường bên ngồi các cho sinh vật trong mơi

trường nước.
Bên cạnh đó, các PAE có giá trị Kow và trọng lượng phân tử cao hơn rất kỵ nước, chúng
có thể hấp phụ mạnh mẽ để hịa tan cacbon hữu cơ. Một số tính chất hóa lý của PAE
được thể hiện như bảng 1.5 và bảng 1.6.

16