Tổng quan nghiên cứu

Hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) nhóm neonicotinoids, đặc biệt là Imidacloprid và Thiamethoxam, đã trở thành nhóm thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu từ những năm 1990, chiếm khoảng 25% tổng lượng HCBVTV sử dụng năm 2014. Tại Việt Nam, với nền nông nghiệp phát triển và khí hậu nhiệt đới ẩm, việc sử dụng các hóa chất này ngày càng phổ biến nhằm bảo vệ cây trồng và nâng cao năng suất. Tuy nhiên, sự tồn dư của neonicotinoids trong môi trường, đặc biệt là bụi không khí trong nhà, đặt ra nguy cơ phơi nhiễm tiềm ẩn đối với sức khỏe con người, nhất là trẻ em – nhóm đối tượng có thời gian tiếp xúc trong nhà lên đến hơn 80%.

Nghiên cứu được thực hiện tại khu vực nội thành Hà Nội trong tháng 6/2018 nhằm xây dựng quy trình phân tích chính xác hàm lượng Imidacloprid và Thiamethoxam trong bụi không khí trong nhà bằng phương pháp sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (LC-QTOF-MS-SWATH). Mục tiêu cụ thể là khảo sát điều kiện phân tích, xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và định lượng, đồng thời đánh giá rủi ro sức khỏe do phơi nhiễm qua bụi không khí. Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học quan trọng hỗ trợ các cơ quan quản lý nhà nước trong việc giám sát ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng tại các đô thị lớn.

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:

  • Đặc tính hóa lý của neonicotinoids: Imidacloprid và Thiamethoxam là các hợp chất có độ phân cực trung bình, độc tính chọn lọc cao đối với côn trùng, ít độc với động vật có vú, nhưng có khả năng tồn lưu và tích tụ trong môi trường bụi không khí trong nhà.
  • Phương pháp sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (LC-MS): Kỹ thuật phân tích hiện đại cho phép định danh và định lượng chính xác các hợp chất trong mẫu phức tạp với độ nhạy cao, đặc biệt là LC-QTOF-MS-SWATH với khả năng thu thập dữ liệu độc lập (DIA) giúp phân tích đồng thời nhiều chất.
  • Khái niệm về giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ): Được xác định dựa trên tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (S/N) nhằm đảm bảo độ tin cậy của kết quả phân tích.
  • Đánh giá rủi ro sức khỏe (Hazard Quotient - HQ): Mô hình tính toán liều lượng phơi nhiễm hàng ngày (IDi) qua bụi không khí và so sánh với liều tham chiếu (RfDi) để đánh giá mức độ nguy hiểm tiềm ẩn.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập mẫu bụi không khí trong nhà tại 6 quận nội thành Hà Nội (Long Biên, Hoàn Kiếm, Cầu Giấy, Ba Đình, Từ Liêm, Thanh Xuân) với tổng cộng 10 mẫu. Mẫu được lấy từ các bề mặt đồ nội thất trong phòng khách, xử lý sơ bộ và bảo quản ở -20°C.
  • Phương pháp chiết tách: Sử dụng chiết pha rắn kết hợp chiết siêu âm với methanol làm dung môi, quy trình chiết lặp lại 3 lần, cô quay chân không và thổi khô bằng khí nitơ, bổ sung nội chuẩn để kiểm soát chất lượng.
  • Phân tích mẫu: Thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH (Sciex X500R QTOF system) với cột GL Science ODS-4 HP, chế độ ion hóa ESI (+), thể tích tiêm 2 µL, tốc độ dòng 0.3 mL/phút, nhiệt độ cổng bơm 40°C. Phân tích theo chế độ SWATH để thu thập dữ liệu MS/MS đồng thời.
  • Xây dựng đường chuẩn: Dãy chuẩn từ 0,1 ppb đến 1000 ppb, kiểm tra độ tuyến tính với hệ số tương quan R² ≥ 0,94.
  • Kiểm soát chất lượng: Phân tích mẫu trắng, mẫu lặp, mẫu kiểm soát phòng thí nghiệm, xác định hiệu suất thu hồi (dao động 62-107%), độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dưới 12%.
  • Đánh giá rủi ro: Tính toán liều lượng phơi nhiễm hàng ngày (IDi) và chỉ số nguy hại (HQ) cho người lớn và trẻ em dựa trên nồng độ phát hiện cao nhất trong mẫu bụi, thời gian tiếp xúc, trọng lượng cơ thể và tốc độ hít thở.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Điều kiện phân tích và đường chuẩn:

    • Thời gian lưu của Imidacloprid là 12,03 phút, Thiamethoxam là 9,75 phút.
    • Đường chuẩn có độ tuyến tính cao với R² lần lượt là 0,973 và 0,944, đảm bảo khả năng định lượng chính xác trong khoảng 0,1 – 1000 ppb.

  2. Giới hạn phát hiện và định lượng:

    • MDL và LOQ của cả hai hợp chất đều đạt 0,004 µg/g và 0,01 µg/g, tương ứng, cho thấy độ nhạy cao của phương pháp.

  3. Hiệu suất thu hồi và kiểm soát chất lượng:

    • Hiệu suất thu hồi của chuẩn đồng hành carbaryl-d7 trong 10 mẫu bụi dao động từ 62% đến 107%, với RSD dưới 12%, phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế (độ thu hồi 40-120%, RSD < 15%).

  4. Nồng độ Imidacloprid và Thiamethoxam trong bụi không khí:

    • Nồng độ Imidacloprid trong bụi dao động khoảng từ 0,01 đến 0,15 µg/g.
    • Nồng độ Thiamethoxam dao động từ 0,005 đến 0,12 µg/g.
    • So sánh với các nghiên cứu quốc tế, nồng độ tại Hà Nội tương đương hoặc thấp hơn một số thành phố lớn như Vũ Hán (Trung Quốc) và Italia.

  5. Đánh giá rủi ro sức khỏe:

    • Chỉ số nguy hại HQ tính cho trẻ em và người lớn đều dưới 1, cho thấy mức độ rủi ro tiềm ẩn hiện tại là chấp nhận được. Tuy nhiên, trẻ em có nguy cơ phơi nhiễm cao hơn do trọng lượng cơ thể thấp và thời gian tiếp xúc trong nhà dài hơn.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp LC-QTOF-MS-SWATH là công cụ hiệu quả, có độ nhạy và độ chính xác cao trong việc phân tích Imidacloprid và Thiamethoxam trong mẫu bụi không khí trong nhà. Nồng độ phát hiện phù hợp với các báo cáo quốc tế, phản ánh mức độ sử dụng và tồn dư của neonicotinoids tại khu vực nội thành Hà Nội.

Việc phát hiện hai hợp chất này trong bụi không khí trong nhà khẳng định bụi là con đường phơi nhiễm quan trọng, đặc biệt với trẻ em. So với các nghiên cứu trước đây, mức độ phơi nhiễm tại Hà Nội thấp hơn một số thành phố lớn của Trung Quốc nhưng vẫn cần được giám sát chặt chẽ do tính tích tụ và độc tính mãn tính của neonicotinoids.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh nồng độ Imidacloprid và Thiamethoxam tại các vị trí lấy mẫu, bảng thống kê hiệu suất thu hồi và biểu đồ HQ theo nhóm tuổi để minh họa rõ ràng mức độ phơi nhiễm và rủi ro.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát dư lượng neonicotinoids trong môi trường trong nhà

    • Thiết lập hệ thống lấy mẫu định kỳ tại các khu dân cư nội thành Hà Nội.
    • Mục tiêu: Giám sát nồng độ bụi chứa Imidacloprid và Thiamethoxam hàng quý.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với Viện Hóa học.

  2. Xây dựng tiêu chuẩn và quy chuẩn về giới hạn dư lượng neonicotinoids trong không khí trong nhà

    • Phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật dựa trên dữ liệu khoa học và tham khảo tiêu chuẩn quốc tế.
    • Mục tiêu: Ban hành trong vòng 2 năm tới.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Y tế, Bộ Khoa học và Công nghệ.

  3. Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng về nguy cơ phơi nhiễm neonicotinoids

    • Tổ chức các chương trình giáo dục, hướng dẫn cách giảm tiếp xúc với bụi chứa hóa chất bảo vệ thực vật.
    • Mục tiêu: Giảm 20% nguy cơ phơi nhiễm trong vòng 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Trung tâm Y tế dự phòng, các tổ chức xã hội.

  4. Khuyến khích sử dụng các biện pháp thay thế an toàn trong quản lý sâu bệnh

    • Hỗ trợ nông dân và hộ gia đình áp dụng kỹ thuật canh tác sinh học, giảm sử dụng neonicotinoids.
    • Mục tiêu: Giảm 10% lượng neonicotinoids sử dụng trong nội thành Hà Nội trong 5 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các tổ chức nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý môi trường và y tế công cộng

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu khoa học để xây dựng chính sách giám sát và quản lý hóa chất bảo vệ thực vật trong môi trường trong nhà.
    • Use case: Xây dựng tiêu chuẩn an toàn không khí trong nhà, đánh giá rủi ro sức khỏe cộng đồng.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành hóa phân tích, môi trường

    • Lợi ích: Tham khảo quy trình phân tích hiện đại, phương pháp chiết tách và xử lý mẫu bụi không khí.
    • Use case: Phát triển nghiên cứu sâu hơn về ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật và các hợp chất hữu cơ khác.

  3. Ngành nông nghiệp và quản lý thuốc bảo vệ thực vật

    • Lợi ích: Hiểu rõ tác động của neonicotinoids đến môi trường và sức khỏe, từ đó điều chỉnh phương pháp sử dụng thuốc trừ sâu.
    • Use case: Đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm và phơi nhiễm trong sản xuất nông nghiệp.

  4. Cộng đồng dân cư và các tổ chức bảo vệ sức khỏe

    • Lợi ích: Nâng cao nhận thức về nguy cơ phơi nhiễm qua bụi không khí trong nhà, hướng dẫn biện pháp phòng tránh.
    • Use case: Tổ chức các chiến dịch truyền thông, giáo dục sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Neonicotinoids là gì và tại sao cần quan tâm đến chúng trong bụi không khí trong nhà?
    Neonicotinoids là nhóm hóa chất bảo vệ thực vật có độc tính cao đối với côn trùng nhưng tồn tại lâu trong môi trường. Bụi không khí trong nhà có thể chứa các hợp chất này, gây phơi nhiễm lâu dài, đặc biệt ảnh hưởng đến trẻ em do thời gian tiếp xúc nhiều.

  2. Phương pháp LC-QTOF-MS-SWATH có ưu điểm gì trong phân tích neonicotinoids?
    Phương pháp này có độ nhạy cao, khả năng phân tích đồng thời nhiều hợp chất với độ chính xác và độ chọn lọc tốt, giúp phát hiện nồng độ rất thấp trong mẫu phức tạp như bụi không khí.

  3. Giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ) có ý nghĩa thế nào?
    MDL là nồng độ thấp nhất có thể phát hiện được hợp chất, còn LOQ là nồng độ thấp nhất có thể định lượng chính xác. Các giá trị này đảm bảo kết quả phân tích đáng tin cậy và có thể sử dụng trong đánh giá rủi ro.

  4. Người dân có thể giảm thiểu phơi nhiễm neonicotinoids trong nhà như thế nào?
    Thường xuyên vệ sinh nhà cửa, giảm sử dụng thuốc trừ sâu trong nhà, sử dụng các biện pháp sinh học thay thế, và thông gió tốt để giảm tích tụ bụi chứa hóa chất.

  5. Kết quả đánh giá rủi ro cho thấy mức độ nguy hiểm như thế nào?
    Chỉ số nguy hại HQ dưới 1 cho thấy mức độ rủi ro hiện tại là chấp nhận được, nhưng cần tiếp tục giám sát và giảm thiểu phơi nhiễm để bảo vệ sức khỏe lâu dài, đặc biệt là trẻ em.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công quy trình phân tích Imidacloprid và Thiamethoxam trong bụi không khí trong nhà bằng phương pháp LC-QTOF-MS-SWATH với độ nhạy cao và độ chính xác tốt.
  • Nồng độ hai hợp chất này trong bụi tại nội thành Hà Nội nằm trong khoảng 0,005 – 0,15 µg/g, tương đương với các nghiên cứu quốc tế.
  • Hiệu suất thu hồi và kiểm soát chất lượng mẫu đạt tiêu chuẩn quốc tế, đảm bảo độ tin cậy của kết quả.
  • Đánh giá rủi ro cho thấy mức độ phơi nhiễm hiện tại chưa vượt ngưỡng nguy hiểm, nhưng trẻ em là nhóm có nguy cơ cao hơn.
  • Khuyến nghị cần tăng cường giám sát, xây dựng tiêu chuẩn, tuyên truyền nâng cao nhận thức và áp dụng các biện pháp giảm thiểu phơi nhiễm trong cộng đồng.

Hành động tiếp theo: Triển khai giám sát định kỳ, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật và tổ chức các chương trình giáo dục cộng đồng nhằm bảo vệ sức khỏe người dân trước nguy cơ ô nhiễm neonicotinoids trong môi trường trong nhà.