MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do đặc thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó khăn, hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất thải công nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi trường. Mặt khác nước ta là một nước đông dân, có mật độ dân cư cao, nhưng trình độ nhận thức của con người về môi trường còn chưa cao, nên lượng chất thải sinh hoạt cũng bị thải ra môi trường ngày càng nhiều. Điều đó dẫn tới sự ô nhiễm trầm trọng của môi trường sống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước, sức khỏe, đời sống của nhân dân.
Trong đó, ô nhiễm nguồn nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên. Ngày nay vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của nhiều quốc gia, nhiều tổ chức xã hội và chính bản thân mỗi cộng đồng dân cư. Và đây cũng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết của nước ta trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Hiện nay, hơn 70% các nhà máy cấp nước ở Việt Nam sử dụng nước mặt là nguồn nước chính, phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất.
Tuy nhiên, ở nhiều nơi, nguồn nước mặt lại là nơi tiếp nhận các loại chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp từ các khu đô thị, khu dân cư, nông thôn, các làng nghề sản xuất,. với nhiều loại chất ô nhiễm, kể cả các hợp chất hữu cơ phức tạp, đa dạng, có những dạng tồn tại khó xử lý, nguy hiểm cho sức khoẻ con người. Một số nhà máy nước đã có những biện pháp cố gắng giảm thiểu sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ trong nước sau xử lý và đảm bảo độ an toàn cho nước sinh hoạt, tuy nhiên còn thiếu những cơ sở khoa học chắc chắn, hiệu quả Ngô Thị Minh Tân – 2011 11 Luận văn Thạc sỹ khoa học z Khoa Hoá học Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN xử lý phần lớn chưa cao, còn nhiều vấn đề khó khăn trong giải pháp bố trí công trình và trong quản lý vận hành. Mỗi người mỗi ngày cần khoảng 20 lít nước ngọt để ăn, uống.
Ngoài ra cần từ 50 đến 150 lít nước sinh hoạt. Dân số ngày một tăng, nông nghiệp ngày một phát triển vì thế tài nguyên nước ngày càng khan hiếm và ngày càng bị ô nhiễm nặng nề hơn. Hậu quả đối với sức khỏe con người là gây hại đến hệ thống tiêu hóa, bệnh đường ruột. Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì ô nhiễm nước là một trong các nguyên nhân chính gây tử vong từ yếu tố môi trường.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế cần phải phân tích, kiểm soát các chất cơ clo mạch ngắn trong nước sinh hoạt, chúng tôi đã lựa chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá ô nhiễm các chất cơ clo mạch ngắn trong nước cấp sinh hoạt tại một số vùng thuộc nội thành Hà Nội”. Nội dung thực hiện của đề tài này gồm: - Khảo sát điều kiện tối ưu để chiết các hợp chất cơ clo dễ bay hơi trong môi trường nước sinh hoạt với kỹ thuật không gian hơi. - Khảo sát các điều kiện tối ưu để định tính và định lượng hợp chất cơ clo dễ bay hơi trên thiết bị sắc kí khí detectơ cộng kết điện tử (GC-ECD). - Áp dụng qui trình phân tích đã chọn xác định hàm lượng một số chất cơ clo dễ bay hơi như Diclometan; Triclometan; Tricloetylen và Tetracloetylen trong nước cấp sinh hoạt thuộc khu vực nội thành Thành phố Hà Nội Ngô Thị Minh Tân – 2011 12 Luận văn Thạc sỹ khoa học z Khoa Hoá học Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN CHƢƠNG 1.
Giới thiệu về các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi [1,3,4,6,16] Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs, Volatile organic compounds) là các chất hữu cơ dễ bay hơi ở nhiệt độ không khí bình thường. Có hàng nghìn sản phẩm khác nhau chứa VOCs được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày như: các sản phẩm công nghiệp, thương mại, đồ dùng gia đình… Sự ô nhiễm VOCs trong môi trường chủ yếu do hoạt động xả thải các chất thải công nghiệp, sản xuất và sử dụng sản phẩm có chứa các dung môi như: sơn, hoá chất làm sạch, xăng, dung môi, mỹ phẩm, chất dính công nghiệp… VOCs thường không hấp phụ vào đất ở nồng độ thấp và dễ dàng bay hơi vào không khí, và từ nước đi vào đất (khi nước được sử dụng cho mục đích tưới tiêu). Các VOCs đôi lúc được phát thải ngẫu nhiên vào môi trường và trở thành một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất, không khí và nước (nước ngầm hoặc nước mặt). Các VOCs là một trong những tác nhân chính liên quan đến sự hình thành của ozon mặt đất.
Một số VOCs phản ứng với NO x trong không khí khi có ánh sang mặt trời tạo ra ozon. Ở khí quyển tầng cao, ozon hấp thụ các tia UV do đó bảo vệ con người, động thực vật khỏi tiếp xúc với bức xạ mặt trời nguy hiểm. Nhưng ở tầng khí quyển thấp hơn chúng lại gây ra mối đe doạ tới sức khoẻ con người bằng việc gây ra các vấn đề về hô hấp. Thêm vào đó, nồng độ cao của ozon ở khí quyển tầng thấp có thể huỷ hoại mùa màng, cây trồng.
Các VOCs có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua đường hô hấp, qua tiếp xúc với da, qua thực phẩm và các nguồn nước uống. Chúng có thể Ngô Thị Minh Tân – 2011 13 Luận văn Thạc sỹ khoa học z Khoa Hoá học Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ con người như: đau mắt, viêm họng, đau đầu, gây ung thư, ảnh hưởng đến gan, thận… Một số VOCs được sử dụng phổ biến cho mục đích công nghiệp và dân dụng như: axeton, diclometan, clorofom, toluen, benzen, etylbenzen, xylen, styren, naphtalen… Trong luận văn tập trung vào nghiên cứu các hợp chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi (các dẫn xuất clo chứa 1 đến 2 cacbon), đó là: diclometan, clorofom, tricloetylen và tetracloetylen. Giới thiệu về các hợp chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi Các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi là một nhóm chất thuộc các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Do độc tính và tác hại đối với môi trường mà người ta đặc biệt chú ý đến các hợp chất này.
Một số chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi thường gặp như: diclometan; clorofom; tricloetylen; tetracloetylen; vinylclo; cacbon tetraclorit; 1,1- dicloetan; 1,2 – dicloetan; 1,1 – dicloeten; 2,2 – diclopropan; 1,1,1 – tricloetan; 1,1,2 – tricloetan; 1,2,3 – triclopropan,… Các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi chủ yếu được dung trong công nghiệp và một số sản phẩm dùng trong gia đình. Do đó, nguồn thải chứa các chất này chủ yếu từ nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp như [5]; hoạt động phân tích hoá học và sử dụng hoá chất trong phòng thí nghiệm; cơ sở giặt khô là hơi; cơ sở sản xuất và pha sơn; cơ sở sản xuất chất tẩy rửa; cơ sở sản xuất các chi tiết kim loại, điện tử; khu vực hoạt động thương mại, dịch vụ, y tế, … Với các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi nói riêng và các VOCs nói chung, hô hấp là con đường chủ yếu để chúng xâm nhập vào cơ thể con người cũng như động vật, sau đó là sự xâm nhập qua da và qua đường tiêu hoá. Sự lưu chuyển các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong môi trường và tác động đến hệ sinh thái và con người được chỉ ra trong hình 1. Ngô Thị Minh Tân – 2011 14 Luận văn Thạc sỹ khoa học z Khoa Hoá học Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN Hình 1.1: Sơ đồ sự lƣu chuyển các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong môi trƣờng Một số tiêu chuẩn cho phép các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong môi trường nước được nêu trong bảng 1.1 : Một số tiêu chuẩn quy định về nồng độ các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong nƣớc ăn uống USEPA WHO TCVN Stt Tên chất CTPT (mg/L) (mg/L) (mg/L) 1 Diclometan CH2Cl2 0,005 0,02 0,02 2 Tricloetylen C2HCl3 0,005 0,03 0,03 3 Tetracloetylen C2Cl4 0,005 0,01 0,02 4 Triclometan CHCl3 0,008 0,06 0,02 Ngô Thị Minh Tân – 2011 15 Luận văn Thạc sỹ khoa học z Khoa Hoá học Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN - USEPA: Tiêu chuẩn về nồng độ các chất cơ clo dễ bay hơi trong nước ăn uống do cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ ban hành.
- WHO: Tiêu chuẩn về nồng độ các chất cơ clo dễ bay hơi trong nước ăn uống do Tổ chức y tế thế giới ban hành [16]. - TCVN: Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn, uống do Bộ Y tế Việt Nam ban hành (QCVN 01 – 2009/BYT) [12]. Cấu tạo và tính chất của một số chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi 1. Đặc tính hóa lý [14] - Tên gọi: Diclometan.
Các tên gọi khác: metylen clorua, metylen diclorua, metylen biclorua. - Công thức cấu tạo Cl Cl C H H - Công thức phân tử: CH2Cl2 - Khối lượng phân tử: M = 84,93 đvC. - Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg: 400C. - Nhiệt độ nóng chảy: -95,10C.
- Tỷ trọng ở 200C: d = 1,33 g/cm3. - Hằng số điện môi ở 250C: £ = 8,93. - Dạng dung dịch: dung môi diclometan là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có vị ngọt. Khi tiếp xúc với nhiệt (> 4000C) nó bị phân hủy thành photgen, HCl … [ 6 ] Ngô Thị Minh Tân – 2011 16 Luận văn Thạc sỹ khoa học z Khoa Hoá học Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN - Độ hòa tan: tan ít trong nước (1,3 g/100g H2O ở 250C); tan trong tetraclorua cacbon; tan hoàn toàn trong etanol, etylete, DMF.
Ứng dụng Diclometan (CH2Cl2) là hợp chất có khả năng bay hơi cao và có thể hoà tan rất nhiều hợp chât hữu cơ nên nó là một dung môi lí tưởng cho rất nhiều quá trình hoá học khác nhau. Nó là loại dung môi được sử dụng nhiều trong công nghiệp sơn, chất tẩy rửa và sản xuất nhựa. Trong công nghiệp thực phẩm, Diclometan được sử dụng để chiết các chất cafein từ quả cà phê, chiết hương liệu từ cây hoa bia. Trong nông nghiệp, chúng được sử dụng làm dung môi của loại thuốc phun bảo quản quả dâu tây và quả xương cá.