MỞ ĐẦU Hiện nay, vấn đề ô nhiễm các loại hóa chất tổng hợp trong nƣớc đang là một trong những thực trạng đáng lo ngại của toàn nhân loại. Tại Việt Nam, tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa cũng nhƣ sự gia tăng dân số đã ảnh hƣởng nhiều đến tài nguyên nƣớc. Ô nhiễm nƣớc đang là một thách thức lớn mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều quan tâm về chính sách, pháp luật về bảo vệ môi trƣờng. Các nguồn ô nhiễm này làm gia tăng hàm lƣợng các chất độc hại trong nƣớc trong đó có hợp chất phthalate.
Phthalate là các ester của acid phthalic đƣợc sử dụng nhƣ chất làm dẻo trong một loạt các ứng dụng công nghiệp và thƣơng mại [29], sản xuất nhựa làm cho nhựa mềm hoặc linh hoạt hơn, sản xuất các sản phẩm chăm sóc cá nhân, đồ gia dụng, vật liệu xây dựng, thiết bị y tế, đồ chơi, bao bì thực phẩm, dƣợc phẩm và mỹ phẩm, dầu gội. Con ngƣời tiếp xúc với phthalate thông qua con đƣờng ăn uống, hô hấp, hấp thụ qua da và do đó chúng đƣợc tìm thấy trong sữa, huyết thanh và nƣớc tiểu. Phthalate có thể đƣợc chuyển hóa thành các hợp chất độc hại hơn trong cơ thể con ngƣời, gây ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe của con ngƣời. Hiện nay phthalate đang đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu trong môi trƣờng nhƣ không khí, thực phẩm, nƣớc tiểu.
Tuy nhiên nghiên cứu về sự có mặt của phthalate trong nƣớc tại Việt Nam còn chƣa nhiều và cũng chƣa có phƣơng pháp tiêu chuẩn để đánh giá hàm lƣợng phthalate trong một số loại mẫu nƣớc cụ thể. Do đó em chọn đề tài : “Nghiên cứu xác định phthalate trong mẫu nƣớc bằng phƣơng pháp sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC/MS)” Mục tiêu của đề tài: - Xác nhận giá trị sử dụng phƣơng pháp phân tích đồng thời một số phthalate trong nƣớc. - Xác định hàm lƣợng phthalate trong mẫu đồ uống, và một số mẫu nƣớc tại khu vực nội đô Hà Nội, bƣớc đầu đánh giá mức độ ô nhiễm phthalate trong mẫu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu: 1 Luan van a.
Xác nhận giá trị sử dụng phƣơng pháp phân tích các hợp chất phthalate trong mẫu nƣớc: - Lựa chọn điều kiện phân tích sắc ký phù hợp để xác định đồng thời một số chất phthalate trên thiết bị sắc kí khí ghép nối khối phổ (GC/MS). - Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng của thiết bị và của phƣơng pháp, độ thu hồi, độ lặp lại, đối với các chất nhóm phthalate - Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn định lƣợng các hợp chất phthalate để xác định các chất phthalate trong các mẫu nƣớc. Áp dụng quy trình dựng đƣợc để phân tích phthalate trong mẫu đồ uống và mẫu nƣớc sông trong nội đô Hà Nội. 2 Luan van CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.
Giới thiệu chung về phthalate 1. Công thức cấu tạo của phthalate Các phthalate (hay còn gọi là các diester của 1,2-benzenedicarboxylic acid hoặc phthalic acid). R và R’ là 2 gốc hydrocarbon. Cấu trúc khác nhau của 2 nhánh này sẽ tạo ra những tính chất hóa học và vật lý rất riêng của phân tử và làm thay đổi hoạt tính sinh học của chúng [36].1 là công thức cấu tạo chung của các phthalate.1: Công thức cấu tạo chung của các phthalate Phthalate là một nhóm các hóa chất tổng hợp đƣợc ứng dụng nhiều trong công nghiệp, y tế, lần đầu tiên đƣợc giới thiệu là chất làm mềm nhựa [38].
Việc sử dụng chính (90%) phthalate với trọng lƣợng phân tử cao hơn, nhƣ di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) làm cho một số vật liệu nhựa có chứa polyvinyl cloride (PVC) có tính linh hoạt và dễ uốn. Sản lƣợng PVC hàng năm ở châu Á là hơn 16 triệu tấn, chiếm 46,5% sản lƣợng toàn cầu năm 2007 [41]. Trong năm 2010, sản lƣợng phthalate toàn cầu đƣợc ƣớc tính là 4,9 triệu tấn, chiếm 84% tổng sản lƣợng chất hóa dẻo [40]. Mặt khác, những loại có trọng lƣợng phân tử thấp hơn, nhƣ diethyl phthalate (DEP), dibutyl phthalate (DBP) và dimethyl phthalate (DMP), đƣợc sử dụng làm dung môi, chất kết dính, sáp, mực, dƣợc phẩm, mỹ phẩm và thuốc trừ sâu [ 29].
Trong sản xuất thiết bị y tế, phthalate cho thấy sự xuất hiện của nó trong các túi nhựa đựng máu, nƣớc và hóa chất, ống thông và ống dạ dày gia súc. Trong thực tế, DEP đã đƣợc áp dụng để điều trị bệnh ghẻ [27] kể từ nhiều năm trƣớc. Tên gọi, công thức hóa học của một số phthalate thông dụng đƣợc thể hiện ở bảng dƣới đây: Bảng 1.1: Một số phthalate thƣờng gặp STT Tên gọi Viết tắt Công thức phân tử Công thức cấu tạo Dimethyl C10H10O4 1 DMP phthalate M=194.18 3 Luan van STT Tên gọi Viết tắt Công thức phân tử Công thức cấu tạo Diethyl C12H14O4 2 DEP phthalate M=222.24 Di-n- C14H14O4 3 DBP butylphthalate M=278.34 Di-iso-butyl C16H22O4 4 DiBP phthalate M=278.34 n-Butyl phenyl C18H19O4 5 BPP phthalate M=312.36 Di-n-hexyl C20H30O4 6 DnHP phthalate M: 334.45 Di-2-ethyl DEHP C24H38O4 7 hexyl phthalate M: 390.56 4 Luan van STT Tên gọi Viết tắt Công thức phân tử Công thức cấu tạo Di-n-octyl C24H38O4 8 DnOP phthalate M: 390.56 Di-n-propyl C14H18O4 9 DPP phthalate M=250 Benzyl butyl C18H19O4 10 BzBP phthalate M=312. Tính chất lý hóa của phthalate Phthalate là các chất có thể ở thể lỏng khan hoặc rắn, trong suốt hoặc gần nhƣ không có màu và rất khó nhận biết mùi vị.
Nó tan trong những loại dung môi hữu cơ thông thƣờng nhƣ xăng, dầu, methanol, acetonitril, hexane, chất béo nhƣng kém tan trong nƣớc. Phthalate không tác dụng với các muối nitrate, kiềm, acid hay những chất oxy hóa mạnh. Khi bị nhiệt phân hủy các phthalate này có khí mùi hơi chát. Phthalate khác nhau nhiều về tính chất hóa học do độ dài chuỗi khác nhau của chúng nên sự phân bố của chúng trong các môi trƣờng cũng khác nhau.
Trọng lƣợng phân tử dao động từ khoảng 194 đến 550 g/mol, độ hòa tan trong nƣớc và hệ số phân tán octanol- nƣớc tăng theo trọng lƣợng phân tử, dễ bị hòa tan trong nƣớc ngọt hơn là nƣớc mặn [39]. Tính chất vật lý, hóa học của một số phthalate trong nghiên cứu đƣợc thể hiện ở bảng 1.2: Tính chất lý, hoá học của các phthalate trong nghiên cứu này Nhiệt hóa Độ tan Áp suất hóa hơi STT Phthalate o logKow hơi( C) trong nƣớc (mmHg) 1 DMP 284 1,5-2,1 4 mg/L (25oC) 3,08. Độc tính của phthalate Hợp chất phthalate và các chất chuyển hóa của chúng gần đây đã đƣợc nhắc đến nhƣ một nguyên nhân gây ra bệnh về rối loạn nội tiết tố động vật phòng thí nghiệm. Một nghiên cứu lần đầu tiên đƣợc công bố trong Environmental Health Perspectives năm 2010 chỉ ra rằng việc tiếp xúc với DEP, một hợp chất gốc của chất chuyển hóa MEP, có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh ung thƣ vú, rối loạn nội tiết, trong các nghiên cứu về động vật gặm nhấm,khi chúng tiếp xúc với các phthalate nhất định ở liều lƣợng cao sẽ gây thay đổi mức độ hormone và các dị tật bẩm sinh, một nghiên cứu của Anh cho thấy DBP hoặc chất chuyển hóa MBP của nó ngăn chặn steroid bởi thai-loại tế bào Leydig ở linh trƣởng nhƣ ở loài gặm nhấm, những nghiên cứu trên loài cá cho thấy, các xenoestrogens sẽ làm rối loạn giai đoạn sinh tinh trùng (spermatogenesis), hậu quả là cả số lƣợng lẫn hoạt động của tinh trùng đều giảm thấp [33].
LD50(Lethal Dose- là liều lƣợng của hoá chất phơi nhiễm trong cùng một thời điểm, gây ra cái chết cho 50% (một nửa) của một nhóm động vật dùng thử nghiệm) là 6 Luan van một chỉ số có thể đánh giá mức độ độc tính của phthalate và đƣợc khảo sát trên chuột hoặc thỏ [23] nhƣ sau: Bảng 1.3: LD50 của một số phthalate Phthalate Ghi chú LD50 Qua đƣờng tiêu hóa(chuột) 7499 mg/kg DBP Qua da (thỏ) 20000mg/kg Qua hít thở (chuột) 25000mg/m/2h Qua đƣờng tiêu hóa(chuột) 6,9g/kg DMP Qua đƣờng tiêu hóa(thỏ) 4,4g/kg DEP Qua đƣờng tiêu hóa (chuột) 8,6g/kg DBP Qua đƣờng tiêu hóa (chuột) 12,6g/kg Qua đƣờng tiêu hóa (chuột) 30,6g/kg DEHP Qua đƣờng tiêu hóa (thỏ) 33,9g/kg Cụ thể độc tính đối với một số phthalate thƣờng gặp nhƣ sau: a) Diethyl phthalate (DEP) Trong nghiên cứu cho thấy chuột trƣớc khi sinh tiếp xúc với DEP gây ra biến dạng xƣơng, trì hoãn sự cứng xƣơng ở chuột sơ sinh. Tiếp xúc với DEP trong thời kì trƣớc khi sinh và cho con bú làm tinh trùng bất thƣờng và giảm testosterone ở chuột trƣởng thành. Chuột đã trƣởng thành tiếp xúc với DEP làm trọng lƣợng gan tăng đáng kể. Mới đây, Cơ quan bảo vệ môi trƣờng của Hoa kỳ (U.EPA) đã đánh giá lại về độc tính của DEP và kết luận rằng DEP có độc tính nhẹ qua đƣờng miệng và da.
Sau khi xem xét lại, U.EPA đã lƣu ý về sự tăng xƣơng sƣờn ở thế hệ sau từ những cá thể mẹ bị nhiễm độc đƣợc quan sát, và kết luận rằng” không có bằng chứng về sự tăng nhạy cảm khi nghiên cứu về sinh sản ở chuột” [35]. b) Di(2-ethylhexyl) phthalate Mức độ chuyển hóa DEHP của loài gặm nhấm, động vật có vú và con ngƣời tƣơng đối cao. Đối với hàm lƣợng 500-1000mg/kg/ngày không gây ảnh hƣởng đến chuột. 7 Luan van Từ liều lƣợng 5000 – 10000 mg/kg/ngày, khi tiếp xúc với chuột khiến giảm trọng lƣợng cơ thể, nhƣng lại làm tăng khối lƣợng của thận, tim, não, tuyến thƣợng thận và gan.
Sự tăng tỉ lệ mắc bệnh hen suyễn ở trẻ em có liên quan đến sự tăng nồng độ DEHP trong bụi. DEHP tiếp xúc với trẻ nhỏ, trẻ sơ sinh qua các thiết bị y tế có thể dẫn đến làm giảm lƣu lƣợng mật và rối loạn phổi bất thƣờng. Một nghiên cứu khác của trẻ vị thành niên tiếp xúc với DEHP trong quá trình điều trị ECMO nhƣ trẻ sơ sinh thì không có tác dụng phụ với nồng độ hoormone kiểm tra [35]. Chuột tiếp xúc với DEHP trƣớc sinh dẫn đến gây quái thai ở con lai bao gồm xƣơng dị tật, tăng tỷ lệ hở hàm ếch, và giảm số lƣợng bào thai sống khi sinh.
Trẻ sơ sinh, trẻ nhỏ vẫn đang bú sữa mẹ tiếp xúc với DEHP có thể dẫn đến giảm hoạt động của enzym gan. Chuột cái trƣởng thành tiếp xúc với DEHP sẽ bị giảm số lƣợng trứng sản sinh từ buồng trứng [23]. MEHP và acid 2-ethyl hexanoic (các chất chuyển hóa của DEHP) đã đƣợc chứng minh là gây quái thai ở chuột cống và chuột nhắt [35]. c) Butyl benzyl phthalate (BBP) Một nghiên cứu báo cáo rằng sự tăng tỉ lệ mắc bệnh eczema và bệnh viêm mũi ở trẻ em có liên quan đến sự tăng tỉ lệ BBP ở bụi trong nhà.
Chuột trƣớc khi sinh tiếp xúc với BBP gây ra dị tật cho những đời sau, bao gồm biến dạng xƣơng, tăng tỉ lệ hở hàm ếch, giảm tỉ lệ bào thai sống sau khi sinh.