Tổng quan nghiên cứu

Chất chống cháy triphenyl phosphate (TPP) và tris (1,3-dichloroisopropyl) phosphate (TDCPP) là những hợp chất organophosphate được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như chất chống cháy và chất hóa dẻo. Theo ước tính, nhu cầu toàn cầu về các chất chống cháy tăng khoảng 4,4% mỗi năm, đặc biệt tại các nước đang phát triển như Việt Nam. Tuy nhiên, các hợp chất này có thể gây độc hại cho sức khỏe con người và môi trường, với TDCPP được xác định là chất gây ung thư ở động vật và TPP có khả năng gây độc thần kinh và ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh.

Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng quy trình phân tích TDCPP và TPP trong môi trường nước mặt, đặc biệt tại khu vực Hà Nội, nơi có mật độ dân cư và hoạt động công nghiệp cao, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm các chất này trong nước. Mục tiêu cụ thể là phát triển phương pháp chiết tách và phân tích bằng sắc ký khí kết nối khối phổ (GC-MS/MS), xác định nồng độ các chất trong mẫu nước mặt, đồng thời đánh giá sơ bộ nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái nước.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm thu thập mẫu nước mặt từ các sông, hồ tại Hà Nội trong mùa khô năm 2022, phân tích hàm lượng TDCPP và TPP, và áp dụng các chỉ số đánh giá rủi ro theo tiêu chuẩn quốc tế. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp dữ liệu quan trọng cho công tác quản lý môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng, đồng thời góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học về ô nhiễm chất chống cháy tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Hóa học organophosphate: TDCPP và TPP là các este photphat hữu cơ, có tính chất hóa lý đặc trưng như điểm sôi, trọng lượng phân tử, và khả năng phân hủy sinh học. TDCPP có công thức phân tử C9H15Cl6O4P, trọng lượng phân tử 430,90 g/mol, trong khi TPP có công thức C18H15O4P, trọng lượng 326,28 g/mol.

  • Mô hình phân tích hóa học: Sử dụng sắc ký khí kết nối khối phổ (GC-MS/MS) để phân tích định lượng các hợp chất trong mẫu nước mặt, với các thông số kỹ thuật được tối ưu hóa theo tiêu chuẩn EPA 1614A.

  • Khái niệm đánh giá rủi ro môi trường: Áp dụng các chỉ số như Hazard Quotient (HQ) để đánh giá nguy cơ không gây ung thư, Cancer Risk (CR) để đánh giá nguy cơ gây ung thư đối với con người, và Risk Quotient (RQ) để đánh giá rủi ro sinh thái đối với các sinh vật thủy sinh như tảo, giáp xác và cá.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu nước mặt được thu thập từ các sông và hồ trên địa bàn Hà Nội theo tiêu chuẩn lấy mẫu TCVN 6663-1:2011 và các hướng dẫn kỹ thuật liên quan. Mẫu được lấy dưới bề mặt nước 30-40 cm, bảo quản lạnh ở 4°C và phân tích trong vòng 1 tháng.

  • Phương pháp phân tích: Quy trình chiết tách mẫu nước sử dụng phương pháp chiết pha rắn (SPE) với cột Oasis HLB 200 mg, dung môi rửa giải được khảo sát và tối ưu hóa. Phân tích định lượng TDCPP và TPP bằng GC-MS/MS với cột DB-5MS UI, khí mang heli, chế độ bơm mẫu splitless, và các điều kiện nhiệt độ được tối ưu theo tiêu chuẩn EPA 1614A.

  • Thẩm định phương pháp: Đánh giá độ thu hồi, độ lặp lại, độ tái lập, giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) và giới hạn phát hiện phương pháp (MDL) theo hướng dẫn EPA và tiêu chuẩn Việt Nam. Cỡ mẫu thí nghiệm gồm 8 lần lặp lại ở các mức nồng độ 50, 100 và 500 ng/L.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và phân tích thực hiện trong năm 2022, với các bước khảo sát điều kiện phân tích, xây dựng đường chuẩn, thẩm định phương pháp, phân tích mẫu thực tế và đánh giá rủi ro được tiến hành tuần tự.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Phương pháp phân tích GC-MS/MS được tối ưu hóa thành công với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 2% cho thời gian lưu và diện tích peak, đảm bảo tính phù hợp của hệ thống sắc ký. Đường chuẩn TDCPP và TPP có hệ số tương quan (R²) trên 0,995 trong khoảng tuyến tính 5-100 ng/mL.

  2. Hiệu suất chiết tách mẫu nước bằng SPE đạt từ 85% đến 110% tùy thuộc vào dung môi rửa giải, với hệ dung môi DCM/hexan (1:1) cho hiệu suất thu hồi cao nhất. Thể tích dung môi rửa giải tối ưu là 3 mL, đảm bảo độ thu hồi và giảm thiểu dung môi sử dụng.

  3. Nồng độ TDCPP và TPP trong mẫu nước mặt tại Hà Nội dao động trong khoảng 7-25 ng/L và 6-40 ng/L tương ứng, thấp hơn so với một số nghiên cứu quốc tế như tại Đức và Thụy Điển nhưng vẫn cho thấy sự hiện diện phổ biến của các chất này trong môi trường nước đô thị.

  4. Chỉ số rủi ro (HQ) đối với sức khỏe con người đều nhỏ hơn 1, cho thấy nguy cơ không gây ung thư là hạn chế. Tuy nhiên, chỉ số rủi ro sinh thái (RQ) đối với một số sinh vật thủy sinh như tảo và giáp xác có thể đạt mức trung bình (0,1 ≤ RQ < 1), cảnh báo nguy cơ tiềm ẩn đối với hệ sinh thái nước.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân tích cho thấy quy trình chiết tách và phân tích TDCPP, TPP bằng GC-MS/MS là phù hợp và có độ nhạy cao, đáp ứng yêu cầu phân tích trong môi trường nước mặt đô thị. Nồng độ các chất chống cháy tại Hà Nội thấp hơn so với các khu vực công nghiệp phát triển, có thể do mức độ sử dụng và nguồn thải khác nhau. Tuy nhiên, sự hiện diện liên tục của TDCPP và TPP trong nước mặt phản ánh nguy cơ tích tụ lâu dài và khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, nồng độ TDCPP và TPP tại Hà Nội nằm trong khoảng thấp đến trung bình, phù hợp với các báo cáo tại Tây Ban Nha và Ý. Việc đánh giá rủi ro cho thấy mặc dù nguy cơ ung thư và không ung thư ở mức thấp, nhưng tác động sinh thái cần được quan tâm do các chỉ số RQ cho thấy nguy cơ trung bình đối với sinh vật thủy sinh. Dữ liệu này có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện nồng độ TDCPP, TPP tại các điểm lấy mẫu và bảng tổng hợp chỉ số HQ, RQ để minh họa mức độ rủi ro.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát định kỳ các chất chống cháy TDCPP và TPP trong môi trường nước mặt tại các đô thị lớn như Hà Nội nhằm phát hiện sớm và kiểm soát ô nhiễm. Thời gian thực hiện: hàng năm; Chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường.

  2. Áp dụng quy trình phân tích GC-MS/MS đã xây dựng vào các phòng thí nghiệm môi trường để nâng cao năng lực phân tích và đảm bảo tính chính xác, tin cậy của dữ liệu. Thời gian: 6 tháng; Chủ thể: Viện Công nghệ Môi trường, các trung tâm phân tích.

  3. Xây dựng và hoàn thiện các quy định pháp luật về giới hạn cho phép TDCPP và TPP trong nước mặt dựa trên dữ liệu khoa học và đánh giá rủi ro, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Thời gian: 1-2 năm; Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Y tế.

  4. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng và các doanh nghiệp về tác hại của chất chống cháy và cách giảm thiểu phát thải thông qua các chương trình đào tạo, hội thảo và truyền thông. Thời gian: liên tục; Chủ thể: các tổ chức môi trường, chính quyền địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường, hóa học: Nghiên cứu cung cấp quy trình phân tích hiện đại, dữ liệu thực nghiệm và phương pháp đánh giá rủi ro, hỗ trợ phát triển các đề tài liên quan.

  2. Cơ quan quản lý môi trường và y tế công cộng: Thông tin về mức độ ô nhiễm và nguy cơ sức khỏe giúp xây dựng chính sách, quy chuẩn và kế hoạch giám sát môi trường.

  3. Phòng thí nghiệm phân tích môi trường: Hướng dẫn chi tiết về quy trình chiết tách, phân tích và thẩm định phương pháp GC-MS/MS, nâng cao chất lượng phân tích.

  4. Doanh nghiệp sản xuất và xử lý chất thải công nghiệp: Hiểu rõ tác động của các chất chống cháy, từ đó áp dụng biện pháp giảm thiểu phát thải và tuân thủ quy định môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần phân tích TDCPP và TPP trong nước mặt?
    TDCPP và TPP là chất chống cháy phổ biến có khả năng gây độc hại cho sức khỏe và môi trường. Phân tích giúp phát hiện mức độ ô nhiễm, từ đó đánh giá nguy cơ và đề xuất biện pháp kiểm soát.

  2. Phương pháp GC-MS/MS có ưu điểm gì trong phân tích các chất này?
    GC-MS/MS cho độ nhạy và độ chọn lọc cao, khả năng phân tích đồng thời nhiều hợp chất phức tạp với giới hạn phát hiện thấp, phù hợp với mẫu nước mặt có nồng độ thấp.

  3. Hiệu suất chiết tách mẫu nước bằng SPE đạt bao nhiêu?
    Hiệu suất thu hồi trong nghiên cứu đạt từ 85% đến 110%, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phân tích.

  4. Nguy cơ sức khỏe con người khi tiếp xúc với TDCPP và TPP qua nước uống như thế nào?
    Chỉ số nguy cơ không gây ung thư (HQ) trong nghiên cứu đều nhỏ hơn 1, cho thấy nguy cơ thấp, tuy nhiên cần tiếp tục giám sát để đảm bảo an toàn lâu dài.

  5. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm TDCPP và TPP trong môi trường nước?
    Cần kiểm soát nguồn thải từ sản xuất, xử lý nước thải hiệu quả, áp dụng công nghệ thân thiện môi trường và nâng cao nhận thức cộng đồng về sử dụng và thải bỏ các sản phẩm chứa chất chống cháy.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình chiết tách và phân tích TDCPP, TPP trong nước mặt bằng GC-MS/MS với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.
  • Nồng độ TDCPP và TPP trong nước mặt tại Hà Nội nằm trong khoảng 7-25 ng/L và 6-40 ng/L, phản ánh mức độ ô nhiễm thấp đến trung bình.
  • Đánh giá rủi ro cho thấy nguy cơ sức khỏe con người thấp (HQ < 1), nhưng rủi ro sinh thái đối với một số sinh vật thủy sinh có thể ở mức trung bình.
  • Nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng cho công tác quản lý môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại Việt Nam.
  • Khuyến nghị tiếp tục giám sát định kỳ, hoàn thiện quy định pháp luật và nâng cao nhận thức xã hội về tác động của các chất chống cháy.

Next steps: Triển khai áp dụng quy trình phân tích tại các phòng thí nghiệm môi trường, mở rộng khảo sát tại các vùng khác, và phối hợp xây dựng chính sách quản lý.

Call-to-action: Các cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu cần hợp tác để kiểm soát ô nhiễm chất chống cháy, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái bền vững.