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 hiện diện của imidacloprid và thiamethoxam 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 khả năng tiếp xúc bụi cao hơn người lớn.

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 nồng độ các hóa chất này trong bụi, đánh giá rủi ro sức khỏe liên quan và cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ quản lý môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh Việt Nam chưa có tiêu chuẩn giám sát chất lượng không khí trong nhà liên quan đến HCBVTV, đồng thời góp phần nâng cao nhận thức về ô nhiễm bụi trong nhà và các nguy cơ sức khỏe liên quan.

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 bay hơi thấp, tính thấm cao và độc tính chọn lọc cao đối với côn trùng, nhưng có thể gây độc mãn tính cho động vật có vú và con người khi phơi nhiễm lâu dài.
  • Cơ chế tác động sinh học: Hai hóa chất này tác động lên thụ thể nicotinic acetylcholine (nAChR) trong hệ thần kinh côn trùng và động vật có xương sống, gây rối loạn dẫn truyền thần kinh.
  • Phương pháp phân tích LC-MS: Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (LC-QTOF-MS-SWATH) là kỹ thuật hiện đại, cho phép phân tích đồng thời nhiều hợp chất với độ nhạy và độ chọn lọc cao, phù hợp để phát hiện các hóa chất bảo vệ thực vật trong mẫu bụi phức tạp.
  • Khái niệm đánh giá rủi ro sức khỏe: Sử dụng liều lượng phơi nhiễm hàng ngày (IDi) và chỉ số nguy hại (HQ) để đánh giá mức độ rủi ro tiềm ẩn của các hóa chất đối với sức khỏe con người.

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. Dữ liệu tham khảo từ các nghiên cứu trong và ngoài nước về neonicotinoids.
  • Phương pháp lấy mẫu: Mẫu bụi được thu thập từ các bề mặt nội thất trong phòng khách như gầm bàn, ghế sofa, tủ lạnh, máy điều hòa, sử dụng máy hút bụi chuyên dụng. Mẫu được xử lý sơ bộ, rây qua lưới 250 µm và bảo quản ở -20°C.
  • Phương pháp chiết tách: Chiết pha rắn kết hợp chiết siêu âm với methanol, ly tâm và cô quay chân không để thu dịch chiết tập trung.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng thiết bị LC-QTOF-MS-SWATH với cột GL Science ODS-4 HP, chế độ ion hóa ESI (+), chế độ đo SWATH để xác định và định lượng imidacloprid và thiamethoxam.
  • Kiểm soát chất lượng: Xây dựng đường chuẩn với nồng độ từ 0,1 ppb đến 1000 ppb, xác định giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ), đánh giá hiệu suất thu hồi mẫu, phân tích mẫu trắng và mẫu lặp.
  • Đánh giá rủi ro: Tính toán liều lượng phơi nhiễm hàng ngày (IDi) và chỉ số nguy hại (HQ) dựa trên nồng độ phát hiện trong bụi, thời gian tiếp xúc, trọng lượng cơ thể và tốc độ hít thở của người lớn và trẻ em.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Điều kiện phân tích và đường chuẩn:

    • Ion mẹ và ion con của imidacloprid lần lượt là 256; 209,1; 175 với thời gian lưu 12,029 phút.
    • Ion mẹ và ion con của thiamethoxam lần lượt là 291,8; 211; 131,9 với thời gian lưu 9,746 phút.
    • Đường chuẩn tuyến tính với hệ số tương quan R² đạt 0,97329 cho imidacloprid và 0,94368 cho thiamethoxam, đảm bảo độ chính xác định lượng.
    • Giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ) của cả hai chất đều ở mức 0,004 µg/g và 0,01 µg/g, cho thấy độ nhạy cao của phương pháp.

  2. Hiệu suất thu hồi:

    • Hiệu suất thu hồi của chuẩn đồng hành carbaryl-d7 trong 10 mẫu bụi dao động từ 62% đến 107,2%, với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) từ 9,93% đến 11,45%, nằm trong giới hạn cho phép (độ thu hồi 40%-120%, RSD < 15%).

  3. Nồng độ imidacloprid và thiamethoxam trong bụi:

    • Imidacloprid được phát hiện trong 100% mẫu với nồng độ trung bình 0,079 µg/g, dao động từ 0,028 đến 0,216 µg/g.
    • Thiamethoxam xuất hiện trong 60% mẫu với nồng độ trung bình 0,013 µg/g, dao động từ 0,01 đến 0,027 µg/g.
    • Mẫu tại quận Thanh Xuân có nồng độ cao nhất của cả hai chất (imidacloprid 0,216 µg/g, thiamethoxam 0,027 µg/g).
    • Mối tương quan giữa nồng độ imidacloprid và thiamethoxam cho thấy sự sử dụng đồng thời hoặc nguồn phát thải chung.

  4. Đánh giá rủi ro sức khỏe:

    • Liều lượng phơi nhiễm hàng ngày (IDi) và chỉ số nguy hại (HQ) được tính cho người lớn và trẻ em dựa trên nồng độ cao nhất phát hiện trong bụi.
    • Kết quả cho thấy HQ ≤ 1, phản ánh mức độ rủi ro tiềm ẩn có thể chấp nhận được trong điều kiện hiện tại, tuy nhiên cần theo dõi lâu dài do tính tích lũy và độc tính mãn tính của các hóa chất này.

Thảo luận kết quả

Nồng độ imidacloprid trong bụi không khí trong nhà tại Hà Nội cao hơn nhiều so với thiamethoxam, phù hợp với xu hướng sử dụng phổ biến hơn của imidacloprid trong nông nghiệp và sinh hoạt đô thị. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, nồng độ imidacloprid tại Hà Nội tương đương hoặc thấp hơn mức phát hiện ở Trung Quốc (25,8 ng/g) và Italia (1,584 µg/g), cho thấy mức độ ô nhiễm bụi trong nhà ở Việt Nam đang ở mức trung bình.

Hiệu suất thu hồi và độ nhạy của phương pháp LC-QTOF-MS-SWATH cho phép phát hiện chính xác các hợp chất trong mẫu bụi phức tạp, vượt trội hơn so với các kỹ thuật GC-MS truyền thống do khả năng phân tích đồng thời và độ chọn lọc cao. Việc áp dụng chế độ SWATH giúp giảm thiểu nhiễu nền và tăng độ tin cậy của kết quả.

Mặc dù chỉ số nguy hại HQ hiện tại chưa vượt ngưỡng cảnh báo, nhưng do tính chất tích lũy và ảnh hưởng mãn tính của neonicotinoids, đặc biệt là đối với trẻ em, việc giám sát liên tục và kiểm soát nguồn phát thải là cần thiết. Các kết quả cũng cho thấy bụi trong nhà là con đường phơi nhiễm quan trọng, nhất là trong bối cảnh người dân dành phần lớn thời gian trong nhà.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố nồng độ theo vị trí lấy mẫu và bảng so sánh hiệu suất thu hồi, giúp minh họa rõ ràng sự phân bố và độ tin cậy của phương pháp phân tích.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường giám sát và kiểm soát ô nhiễm bụi trong nhà

    • Thực hiện các chương trình giám sát định kỳ nồng độ imidacloprid và thiamethoxam trong bụi không khí tại các khu vực đô thị.
    • Mục tiêu giảm nồng độ trung bình xuống dưới 0,05 µg/g trong vòng 3 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với Viện Hóa học và các cơ quan y tế.

  2. Xây dựng tiêu chuẩn và quy chuẩn về chất lượng không khí trong nhà liên quan đến HCBVTV

    • Ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn tối đa cho phép của neonicotinoids trong bụi không khí trong nhà.
    • Thời gian thực hiện: 2 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Y tế.

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

    • Triển khai các chiến dịch truyền thông về cách giảm tiếp xúc với bụi chứa HCBVTV, đặc biệt cho nhóm trẻ em và người già.
    • Thời gian: liên tục, ưu tiên trong 1 năm đầu.
    • Chủ thể thực hiện: UBND các quận, tổ chức xã hội, trường học.

  4. Khuyến khích sử dụng các biện pháp thay thế an toàn hơn trong nông nghiệp và sinh hoạt

    • Hỗ trợ nông dân áp dụng kỹ thuật canh tác sinh học, giảm sử dụng neonicotinoids.
    • Thời gian: 5 năm với các chương trình đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, các tổ chức phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và y tế

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu khoa học để xây dựng chính sách, tiêu chuẩn giám sát ô nhiễm không khí trong nhà.
    • Use case: Xây dựng chương trình giám sát và đánh giá rủi ro sức khỏe cộng đồng.

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

    • Lợi ích: Tham khảo quy trình phân tích hiện đại, phương pháp đánh giá rủi ro liên quan đến HCBVTV.
    • Use case: Phát triển nghiên cứu sâu hơn về ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng sức khỏe.

  3. Ngành nông nghiệp và sản xuất thuốc bảo vệ thực vật

    • Lợi ích: Hiểu rõ tác động môi trường và sức khỏe của sản phẩm, từ đó cải tiến công nghệ và quy trình sản xuất.
    • Use case: Đánh giá và điều chỉnh quy trình sử dụng thuốc trừ sâu an toàn hơn.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức bảo vệ môi trường

    • Lợi ích: Nâng cao nhận thức về nguy cơ phơi nhiễm và biện pháp phòng tránh.
    • Use case: Tham gia các hoạt động giám sát và bảo vệ môi trường sống.

Câu hỏi thường gặp

  1. Imidacloprid và thiamethoxam là gì?
    Imidacloprid và thiamethoxam là hai loại hóa chất bảo vệ thực vật thuộc nhóm neonicotinoids, được sử dụng rộng rãi để kiểm soát côn trùng gây hại trong nông nghiệp và sinh hoạt đô thị. Chúng có độc tính cao đối với côn trùng nhưng cũng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi phơi nhiễm lâu dài.

  2. Tại sao bụi trong nhà lại quan trọng trong việc phơi nhiễm HCBVTV?
    Bụi trong nhà tích tụ các hạt mịn chứa hóa chất bảo vệ thực vật do sử dụng trong nhà hoặc từ môi trường bên ngoài xâm nhập. Người, đặc biệt là trẻ em, tiếp xúc thường xuyên với bụi này qua hít thở và tiếp xúc da, làm tăng nguy cơ phơi nhiễm.

  3. Phương pháp LC-QTOF-MS-SWATH có ưu điểm gì trong phân tích?
    Phương pháp này có độ nhạy và độ chọn lọc cao, cho phép phân tích đồng thời nhiều hợp chất với giới hạn phát hiện thấp, giảm nhiễu nền và tăng độ tin cậy kết quả, phù hợp với mẫu môi trường phức tạp như bụi không khí.

  4. Nồng độ imidacloprid và thiamethoxam trong bụi tại Hà Nội có nguy hiểm không?
    Nồng độ phát hiện hiện tại chưa vượt ngưỡng gây rủi ro sức khỏe theo chỉ số HQ, tuy nhiên do tính tích lũy và độc tính mãn tính, cần tiếp tục giám sát và áp dụng các biện pháp giảm thiểu phơi nhiễm.

  5. Làm thế nào để giảm tiếp xúc với các hóa chất này trong nhà?
    Các biện pháp bao gồm vệ sinh nhà cửa thường xuyên, hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu trong nhà, thông gió tốt, sử dụng các sản phẩm thay thế an toàn và nâng cao nhận thức về nguy cơ phơi nhiễm.

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 imidacloprid trung bình là 0,079 µg/g, thiamethoxam là 0,013 µg/g, với tần suất phát hiện lần lượt 100% và 60% trong các mẫu bụi tại Hà Nội.
  • Hiệu suất thu hồi mẫu đạt yêu cầu, đảm bảo độ tin cậy của kết quả phân tích.
  • Đánh giá rủi ro sức khỏe cho thấy mức độ phơi nhiễm hiện tại có thể chấp nhận được nhưng cần giám sát lâu dài do tính tích lũy và độc tính mãn tính.
  • Khuyến nghị xây dựng tiêu chuẩn giám sát, tăng cường truyền thông và áp dụng các biện pháp giảm thiểu phơi nhiễm nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Next steps: Triển khai giám sát định kỳ, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật và mở rộng nghiên cứu sang các khu vực khác.

Call to action: Các cơ quan quản lý, nhà nghiên cứu và cộng đồng cần phối hợp hành động để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe người dân.