Tổng quan nghiên cứu

Acetaminophen (paracetamol) là một trong những loại dược phẩm hạ sốt, giảm đau được tiêu thụ phổ biến nhất trên phạm vi toàn cầu, với quy mô thị trường dự báo đạt tốc độ tăng trưởng kép hàng năm 0,7% và chạm mốc 793,2 triệu USD vào năm 2025 từ mức 772,3 triệu USD năm 2021. Mặc dù có độ an toàn cao ở liều điều trị thông thường, sự gia tăng nhanh chóng trong việc sử dụng thuốc không kê đơn đã dẫn tới hiện tượng phát tán liên tục hoạt chất này vào môi trường sống. Nhiều nghiên cứu quốc tế đã ghi nhận sự hiện diện của acetaminophen trong nước thải bệnh viện với nồng độ từ 50 đến 400 μg/L và tần suất xuất hiện lên tới 100%, vượt xa ngưỡng khuyến nghị an toàn cho nước uống là 71 ng/L. Tại các đô thị có mật độ dân số cao như Hà Nội, nguy cơ tích tụ dược phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân trong môi trường không khí, đặc biệt là bụi trong nhà, đang trở thành vấn đề môi trường cấp thiết tác động trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng và thẩm định quy trình phân tích lượng vết acetaminophen trong bụi không khí trong nhà bằng kỹ thuật sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao, đồng thời đánh giá mức độ phơi nhiễm và rủi ro sức khỏe đối với người dân sinh sống tại khu vực đô thị. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm thông qua việc thu thập 10 mẫu bụi không khí trong nhà tại 6 quận nội và ngoại thành Hà Nội (gồm Hoàn Kiếm, Ba Đình, Cầu Giấy, Thanh Xuân, Nam Từ Liêm và Long Biên) trong tháng 6/2018. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng, hỗ trợ các cơ quan y tế và quản lý môi trường thiết lập giới hạn kiểm soát dư lượng hóa chất trong không khí, hướng tới việc giảm thiểu 100% rủi ro phơi nhiễm dược phẩm thụ động trong không gian sống kín.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết phát tán và tích lũy chất ô nhiễm vi lượng mới nổi trong môi trường sống đô thị và lý thuyết chiết tách các hợp chất hữu cơ phân cực từ nền mẫu rắn. Mô hình phân tích định lượng dựa trên nguyên lý sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối khối phổ thời gian bay tứ cực với kỹ thuật thu nhận phổ phân mảnh lý thuyết theo cửa sổ tuần tự, cho phép nhận diện chính xác các chất phân tích ở nồng độ cực vết.

Các khái niệm chuyên ngành cốt lõi trong nghiên cứu bao gồm:

  1. Acetaminophen (công thức hóa học C8H9NO2, phân tử lượng 151,16 g/mol, tỷ trọng 1,263 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 169 °C), hoạt chất có cấu trúc vòng benzen liên kết với nhóm hydroxyl và nhóm acetamid.
  2. Chiết xuất có hỗ trợ sóng siêu âm, kỹ thuật sử dụng sóng âm tần số trên 20 kHz tạo hiệu ứng tạo bọt khí vi mô nhằm phá vỡ liên kết nền mẫu và chuyển chất phân tích vào dung môi hữu cơ.
  3. Giới hạn phát hiện của phương pháp và giới hạn định lượng, được xác định dựa trên tỷ lệ tín hiệu trên độ nhiễu đường nền theo quy chuẩn quốc tế.
  4. Chỉ số nguy hại, mô hình đánh giá độc tính phơi nhiễm phi ung thư qua đường hô hấp theo tiêu chuẩn của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ.

Phương pháp nghiên cứu

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 10 mẫu bụi đại diện được thu thập tại phòng khách của các hộ gia đình thuộc 6 quận trên địa bàn Hà Nội (Hoàn Kiếm 3 mẫu, Long Biên 3 mẫu, Ba Đình 1 mẫu, Cầu Giấy 1 mẫu, Nam Từ Liêm 1 mẫu và Thanh Xuân 1 mẫu). Phương pháp chọn mẫu tập trung vào các vị trí tích tụ bụi mịn tự nhiên như bề mặt gầm bàn, ghế sofa, nóc tủ và cánh quạt điều hòa bằng máy hút bụi chuyên dụng gắn màng lọc sợi thạch anh kích thước 203 x 254 mm, sau đó rây qua rây tiêu chuẩn 250 µm và bảo quản lạnh ở -20 °C. Lý do lựa chọn vị trí lấy mẫu này vì đây là nguồn bụi mịn phản ánh chân thực nhất lượng phần tử lơ lửng mà con người hít thở hàng ngày.

Quy trình chiết tách xử lý 1,0 g mẫu bụi được bổ sung 50 µL chất chuẩn đồng hành acetaminophen-d4 (nồng độ 4 µg/mL). Mẫu được chiết siêu âm 3 lần liên tiếp bằng methanol (lần 1 dùng 20 mL, hai lần sau dùng 15 mL/lần) trong 20 phút và ly tâm 10 phút ở tốc độ 2000 vòng/phút. Dịch chiết gộp được cô quay chân không về 1 mL, thổi khô nhẹ bằng dòng khí nitơ tinh khiết đến 0,2 mL, bổ sung 50 µL nội chuẩn methomyl-d3 (4 µg/mL) và định mức thành 0,5 mL bằng methanol, sau đó lọc qua màng lọc Millex-LG 0,2 µm. Lý do lựa chọn chiết siêu âm kết hợp màng lọc là nhằm tối đa hóa hiệu suất thu hồi chất hữu cơ phân cực và loại bỏ triệt để các tạp chất vô cơ gây tắc nghẽn hệ thống phân tích.

Toàn bộ mẫu được đo trên hệ thống thiết bị sắc ký lỏng khối phổ Sciex X500R QTOF sử dụng cột tách GL Science ODS-4 HP (150 mm x 2,1 mm, kích thước hạt 3 µm), tốc độ dòng pha động 0,3 mL/phút, nhiệt độ buồng cột duy trì ở 40 °C với chế độ ion hóa phun sương điện tử dương. Timeline nghiên cứu được thực hiện xuyên suốt từ công đoạn khảo sát thực địa, lấy mẫu năm 2018 đến khâu phân tích kiểm soát chất lượng và hoàn thiện số liệu năm 2021.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát điều kiện vận hành trên thiết bị phân tích đã xác định thời gian lưu sắc ký của acetaminophen đạt độ ổn định cao tại 6,402 phút. Chế độ đo phân mảnh khối phổ chọn lọc ion mẹ ở tỷ số khối trên điện tích m/z 152,1 cùng hai ion con đặc trưng tại m/z 110,1 và m/z 93 với mức năng lượng va chạm 30 eV. Đường chuẩn định lượng xây dựng trong dải nồng độ từ 0,1 đến 1000 ppb thể hiện độ tuyến tính xuất sắc với hệ số tương quan R2 đạt 0,9998. Độ lặp lại của hệ thống sắc ký khi tiêm lặp lại 6 lần dung dịch chuẩn 500 ng/L cho độ lệch chuẩn tương đối luôn thấp hơn 2,0%.

Hiệu suất thu hồi của phương pháp chiết tách được thẩm định thông qua việc kiểm tra chất chuẩn đồng hành acetaminophen-d4 trên 10 mẫu bụi thực tế. Kết quả ghi nhận hiệu suất thu hồi dao động ổn định trong khoảng từ 82,4% đến 105,6% (đạt giá trị trung bình 91,5%), đáp ứng nghiêm ngặt dải tiêu chuẩn cho phép từ 70% đến 125%. Giới hạn phát hiện của phương pháp đạt mức 0,38 ng/g và giới hạn định lượng đạt 1,25 ng/g, chứng minh độ nhạy vượt trội của quy trình phân tích.

Dữ liệu phân tích thực địa cho thấy acetaminophen xuất hiện trong 100% số mẫu bụi khảo sát tại các hộ gia đình ở Hà Nội. Nồng độ acetaminophen dao động trong khoảng từ 15,2 ng/g đến 184,6 ng/g, với giá trị trung bình ghi nhận được là 68,5 ng/g. Nồng độ tích tụ tại các quận nội thành có mật độ giao thông và dân cư cao như Hoàn Kiếm và Ba Đình cao hơn từ 38% đến 55% so với khu vực ven đô như Long Biên.

Đánh giá rủi ro sức khỏe cộng đồng qua liều phơi nhiễm hàng ngày cho thấy mức hấp thụ ở người lớn là 0,018 ng/kg thể trọng/ngày và ở trẻ em là 0,046 ng/kg thể trọng/ngày. Chỉ số nguy hại đối với mọi đối tượng dao động từ 0,000012 đến 0,00035, thấp hơn ngưỡng an toàn quy định (HQ = 1) hàng nghìn lần.

Thảo luận kết quả

Tần suất phát hiện tuyệt đối 100% của acetaminophen trong bụi nhà khẳng định hoạt chất này là một chất ô nhiễm phổ biến trong không gian sống đô thị. Hiện tượng này xuất phát từ việc sử dụng thường xuyên các loại thuốc giảm đau dạng viên nén, bột sủi hoặc thuốc xịt, dẫn tới việc giải phóng các hạt bụi mịn chứa hoạt chất vào không khí và lắng đọng lâu ngày trên bề mặt vật dụng. Khi so sánh với các nghiên cứu khác trong cùng khu vực, mức độ xuất hiện của acetaminophen cao vượt trội so với các loại kháng sinh như clarithromycin (chỉ phát hiện 25%) hay sulfamethoxazole (chỉ phát hiện 17%).

Dữ liệu nồng độ có thể được trình bày rõ nét thông qua biểu đồ phân bố không gian giữa các quận, kết hợp bảng đối chiếu liều lượng phơi nhiễm theo từng nhóm tuổi nhằm minh họa trực quan sự chênh lệch mức độ tích tụ hóa chất. Mặc dù chỉ số nguy hại HQ thấp hơn nhiều so với ngưỡng giới hạn 1,0 cho thấy không có nguy cơ gây độc tính cấp qua đường hô hấp, nguy cơ phơi nhiễm ở trẻ em vẫn cao hơn người lớn gấp 2,5 lần do đặc thù cân nặng thấp và thời gian sinh hoạt trong nhà chiếm tới 86% mỗi ngày.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng dư lượng dược phẩm và hóa chất chăm sóc cá nhân trong chất lượng không khí trong nhà. Bộ Tài nguyên và Môi trường phối hợp cùng Bộ Y tế cần thực hiện lộ trình xây dựng tiêu chuẩn trong giai đoạn 2026-2028, đặt mục tiêu giảm thiểu 30% nồng độ các hợp chất hữu cơ tổng hợp tích tụ trong các tòa nhà công cộng và trường học.
  2. Thiết lập hệ thống quan trắc định kỳ các chất ô nhiễm vi lượng mới nổi trong bụi không khí tại các đô thị loại I. Trung tâm Quan trắc Môi trường Quốc gia cần chủ trì triển khai chương trình lấy mẫu hằng quý từ năm 2026, hướng tới mục tiêu kiểm soát 100% các điểm nóng ô nhiễm môi trường và nâng cao độ chính xác cảnh báo sức khỏe lên trên 95%.
  3. Chuyển giao và chuẩn hóa quy trình phân tích trên thiết bị sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao cho các phòng kiểm nghiệm môi trường trọng điểm. Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cần tổ chức tập huấn kỹ thuật trong 12 tháng tới, giúp rút ngắn 40% thời gian xử lý mẫu và duy trì sai số kiểm chuẩn nội bộ dưới mức 5%.
  4. Triển khai các chiến dịch truyền thông về việc bảo quản, sử dụng và thu gom thuốc chữa bệnh hết hạn tại hộ gia đình. Chính quyền địa phương các cấp cùng các tổ chức y tế cộng đồng cần duy trì tuyên truyền thường xuyên, nhằm tăng tỷ lệ thu hồi rác thải dược phẩm đúng quy định lên 80%, ngăn ngừa nguy cơ phát tán bụi thuốc ra môi trường sống.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách thuộc Bộ Y tế, Bộ Tài nguyên và Môi trường: Luận văn cung cấp bằng chứng thực nghiệm giá trị để xây dựng các khung pháp lý, hướng dẫn kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí trong nhà và đánh giá tác động sức khỏe cộng đồng.
  2. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Hóa phân tích, Hóa môi trường và Khoa học môi trường: Công trình là tài liệu tham khảo mẫu mực về kỹ thuật tối ưu hóa thông số khối phổ (ion mẹ m/z 152,1 và ion con m/z 110,1, m/z 93) cùng quy trình thẩm định phương pháp phân tích vết đạt chuẩn ISO/IEC 17025.
  3. Kỹ thuật viên và chuyên viên kiểm nghiệm tại các trung tâm thử nghiệm, viện nghiên cứu chuyên ngành: Độc giả có thể ứng dụng trực tiếp quy trình chiết siêu âm ba giai đoạn bằng methanol kết hợp làm sạch bằng màng lọc 0,2 µm để nâng cao hiệu suất thu hồi mẫu bụi thực tế.
  4. Các công ty sản xuất dược phẩm và tổ chức bảo vệ sức khỏe cộng đồng: Tài liệu hỗ trợ đánh giá mức độ phát tán thứ cấp của bụi dược phẩm, từ đó cải tiến quy trình đóng gói thuốc an toàn và xây dựng các giải pháp làm sạch không khí dân dụng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Nguồn gốc chính khiến acetaminophen phát tán và tồn tại trong bụi không khí trong nhà là gì? Acetaminophen phát tán vào không khí trong nhà thông qua quá trình nghiền, bẻ, pha chế thuốc dạng viên nén hoặc sủi bọt, cũng như qua sự đào thải bài tiết vi lượng từ biểu bì và quần áo của người sử dụng. Khảo sát tại 6 quận Hà Nội đã ghi nhận 100% mẫu bụi đều chứa hoạt chất này với nồng độ từ 15,2 đến 184,6 ng/g.

  2. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao có ưu điểm gì vượt trội so với sắc ký khí trong phân tích acetaminophen? Sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao cho phép phân tích trực tiếp hợp chất phân cực và kém bền nhiệt như acetaminophen mà không cần qua bước dẫn xuất hóa phức tạp như sắc ký khí. Phương pháp đạt độ lặp lại rất cao với độ lệch chuẩn tương đối dưới 2,0% và hiệu suất thu hồi đạt trung bình 91,5%.

  3. Nồng độ acetaminophen đo được trong bụi nhà tại Hà Nội có gây nguy hiểm tức thì cho sức khỏe người dân không? Nồng độ phát hiện hiện tại không gây nguy hại cấp tính cho sức khỏe. Kết quả đánh giá độc học cho thấy chỉ số nguy hại HQ dao động từ 0,000012 đến 0,00035, thấp hơn ngưỡng nguy hại tiêu chuẩn (HQ = 1) hàng nghìn lần, bảo đảm an toàn sinh học theo khuyến nghị của các tổ chức y tế.

  4. Vì sao nguy cơ phơi nhiễm acetaminophen qua đường hô hấp ở trẻ em lại cao hơn người lớn? Liều phơi nhiễm hàng ngày ở trẻ em đạt mức 0,046 ng/kg/ngày, cao gấp khoảng 2,5 lần so với người lớn (0,018 ng/kg/ngày). Sự khác biệt này xuất phát từ thể trọng trẻ em thấp hơn (trung bình 15 kg so với 60 kg ở người lớn) và tỷ lệ thời gian sinh hoạt trong nhà của trẻ lên tới 86% mỗi ngày.

  5. Quy trình chiết tách bằng sóng siêu âm trong nghiên cứu có thể mở rộng cho các hoạt chất dược phẩm khác không? Quy trình chiết siêu âm ba bước sử dụng methanol kết hợp lọc màng 0,2 µm hoàn toàn có thể mở rộng để phân tích đồng thời nhiều nhóm hóa chất khác. Phương pháp đã chứng minh độ thu hồi vượt trội từ 82,4% đến 105,6%, rất phù hợp để phân tích đa dư lượng kháng sinh và chất chống nắng trong bụi mịn.

Kết luận

  • Xây dựng và hoàn thiện thành công quy trình phân tích định lượng vết acetaminophen trong bụi không khí bằng thiết bị sắc ký lỏng khối phổ phân giải cao với thời gian lưu chuẩn xác 6,402 phút.
  • Thẩm định độ tin cậy của phương pháp đạt tiêu chuẩn phân tích quốc tế với độ tuyến tính đường chuẩn cao (hệ số R2 đạt 0,9998) và hiệu suất thu hồi mẫu ổn định từ 82,4% đến 105,6%.
  • Phát hiện sự hiện diện của acetaminophen trong 100% mẫu bụi thu thập tại 6 quận Hà Nội, với dải nồng độ dao động từ 15,2 đến 184,6 ng/g.
  • Xác định mức độ an toàn sức khỏe hô hấp của người dân đô thị với chỉ số nguy hại HQ luôn nhỏ hơn 0,00035, thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng an toàn chuẩn.
  • Chứng minh tính hiệu quả vượt trội của kỹ thuật chiết tách có hỗ trợ sóng siêu âm trong việc xử lý các nền mẫu bụi môi trường phức tạp.

Đóng góp khoa học lớn nhất của luận văn là cung cấp bộ số liệu thực nghiệm tiên phong về mức độ ô nhiễm và rủi ro sinh học của hoạt chất acetaminophen trong không khí trong nhà tại Việt Nam, mở ra hướng tiếp cận mới trong giám sát các chất ô nhiễm vi lượng. Kế hoạch tiếp theo cần mở rộng quy mô khảo sát trên 30 quận, huyện toàn miền Bắc trong 24 tháng tới và tích hợp phân tích đồng thời hơn 50 hợp chất dược phẩm khác nhau. Các nhà khoa học, chuyên gia môi trường và cơ quan quản lý hãy tải ngay toàn văn luận văn thạc sĩ để áp dụng quy trình phân tích chuẩn vào thực tiễn nghiên cứu và giám sát an toàn môi trường sống!